植物组织培养中的褐化现象及解决途径

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1、万方数据山西农业科学2009，37(7)：14—16，31JourltalofShanxiAgriculturalSciences植物组织培养中的褐化现象及解决途径郭艳1，杨海玲2(1．山西林业职业技术学院园艺系，山西太原030009；2．唐山职业技术学院，河北唐山063000)擅要：外植体褐化是植物组织培养过程中经常遇到的问题。这已成为影响组培成功的主要障碍。结合近几年的研究，对导致植物组织培养中外植体发生褐化的形式和发生机理、影响褐化的内外因素以及防止和减少褐化的基本途径等进行了阐述，并对解决组织培养中褐

2、化这一难题提出了展望。关键词：植物；组织培养；褐化；解决途径中图分类号：S31l文献标识码：A文章编号：1002—248l(2009)07--0014-03AdvancesinStudiesonBrowninginPlantTissueCultureGU0Yanl．YANGHai—lind【1．DepartmentofHorticulture，ShanxiForestryVacationalCo／／ege，Ta／yuan030009，China；2．TangshancD如矿ofVocationalTechno

3、logy，Tangshan063000，China)Abstract：Materialbrowningisaprobleminplanttissuecultureandisaveryimportantfactorthatcallinfluencethesuccessofplanttissue．Combinedwiththerecentyears’research．thepurposeofthisarticleistOsummarizeseveralaspectssuch艄thetheoriesofbrowni

4、nginplanttissueculture，thefactorsonbrowning,thecountermeasuresagainstbrowninginpra(：tice，andtodiscussthepossiblesolutionstothebrowning．Keywords：Plant；Tissueculture；Browning；Preventingmethods植物组织培养中所说的褐化(browing)是指在外植体诱导初分化或再分化过程中，自身组织从表面向培养基释放褐色物质以至培养基逐渐变成褐

5、色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象111。褐化现象主要发生在外植体，在植物愈伤组织的继代培养、悬浮细胞培养、花药培养以及原生质体的分离与培养中也经常发生。褐化产物不仅使外植体、细胞、培养基褐变，而且对许多酶有抑制作用，影响培养材料的生长与分化，严重时甚至导致材料死亡。褐化、污染和玻璃化并称为植物组织培养的三大难题，且控制褐化比控制污染和玻璃化更加困难，因此，有人认为，褐化能否得到有效控制是植物组织培养能否成功的关键所在。1褐化发生的形式及褐化发生机理褐化分为酶促褐化和非酶促褐化。非酶促褐化是由于细胞受胁迫

6、条件或其他不利条件影响所造成的细胞死亡或自然发生的细胞死亡而导致的褐化，其中未涉及到酚类物质的产生。酶促褐化是因为酚类物质的参与而引起的褐化现象。目前认为植物组织培养中的褐化主要是酶促褐化。酶促褐化必须具备酶、底物和氧3个条件。引起褐化的酶有多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PLA)等，而目前普遍认可的诱发褐化的酶类是多酚氧化酶。PPO是一种含铜酶，它的活性依赖于铜的氧化还原作用。该酶适宜反应体系的pH范围为5．8—6．8，其不耐热，40℃以下活性稳定，45℃以上活性迅速下降。PPO

7、可以催化2种不同的反应，即催化含1个羟基的酚形成二醌和催化邻苯二酚形成二醌。引起褐变的酶底物主要是酚类化合物，它是植物界中种类最多、分布最广的次生代谢物质之一。酚类物质的共同结构特点是含有带羟基的苯环结构，按其组成结构可分为苯基羧酸类(包括邻羟基苯酚、儿茶酚、没食子酸、莽草酸等)、苯丙烷衍生物(包括绿原酸、肉桂酸、香豆酸、咖啡酸、单宁、木质素等)、黄烷衍生物(包括花青素、黄酮、芸香苷等)三大类。酚类物质是一类有害的次生代谢产物，在植物细胞中能与蛋白质或酶发生氢收稿日期：2009-05—18作者简介：郭艳(19

8、78一)，女，山西和顺人，助教，硕士．主要从事植物与植物生理和果树栽培教学与研究工作。·14·万方数据郭艳等：植物组织培养中的褐化现象及解决途径键缔合，能与许多金属离子络合，其氧化产物醌在植物细胞内既能自我聚合，也能与含有羟基、氨基和巯基之类的化合物发生反应而产生有色物质，导致组织的褐变。’酶和底物的深入研究已经为酶促反应体系理论的研究奠定了基础。Mayer曜进行组织培养时发现，酚类物质的含量与其褐