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植物培养基是怎么做成的(设计植物再生有效培养基的四个步骤)

发布时间:2022-03-06 10:36:05 阅读:122632次 来源:百度学术

  在考虑植物再生培养基时,有很多考虑因素可以优化和设计对您正在使用的东西有效的东西。不同的组织、外植体,甚至阶段都将在您设计植物培养基的过程中发挥作用。

  广泛的研究确定了设计有效植物培养基的四个步骤:为不同的再生阶段选择正确的培养基、选择正确的成分、正确的微量成分和正确的抗生素。为了产生有效的植物培养基,这些步骤中的每一个都需要仔细考虑和优化。

  拥有合适的培养基对于植物再生至关重要,它应该很容易适应遗传转化或微繁殖的目的。

  在遗传转化后,可以启动植物再生以产生整株植物。植物再生也可以从未转化的组织开始,以繁殖植物中已经存在的所需性状。或者,可以从非转化组织开始愈伤组织形成,以合成目标次生代谢物。

  然而,无论目标是什么,无论是合成次生代谢物还是繁殖转基因植物,研究人员通常报告说,为一个物种开发的程序很少能应用于其亲属。即使对于同一属的植物也是如此。

  因此,研究人员应该小心地在物种、亚种、栽培品种甚至供体组织水平上完善植物再生方案。

  本文介绍了开发用于体外植物再生的培养基的关键成分,例如基础培养基、碳源、植物生长调节剂和其他添加的微量成分以改善再生步骤。我还描述了使用抗生素时的一些注意事项以及制备植物再生培养基的一些技巧。

  第 1 步 – 为不同的再生阶段选择合适的培养基

  培养基成分通过本质上影响培养基的可塑性(植物适应和应对环境变化的能力)和全能性(植物细胞再生器官或植物的能力)来影响培养物中植物细胞的发育。用作外植体的组织。

  在深入了解植物再生培养基成分之前,我应该提到三个植物再生阶段:

  第一阶段 ——植物组织对体外培养条件作出反应并经历去分化过程。这是一个过程,其中分化的细胞变得不那么特化,并在同一谱系中恢复到较早的细胞状态。

  第二阶段 - 外植体进入诱导阶段,在此期间细胞被鉴定为产生芽、根或胚。

  第三阶段——外植体或衍生的愈伤组织(大量未分化的植物细胞)进入实现阶段,从而形成枝条、根和胚胎。

  有两种类型 媒体会出现前面的阶段:

  诱导培养基: 植物再生的第一和第二阶段通常在诱导培养基中进行。愈伤组织的形成通常被观察为对诱导培养基的反应,这也很大程度上取决于培养基的组成。然而,包括外植体来源、温度、生长条件和供体植物品种在内的许多因素也会影响愈伤组织的诱导(Chodacka et al 2020)。

  再生培养基:再生培养基最适合植物再生的第三阶段。研究人员表明,再生培养基在植物再生过程的第三阶段具有更大的功效。在这种培养基中,芽、根或胚直接从外植体或愈伤组织再生。还可以验证或调查新形成结构的形态特征,以查看是否存在异常(Mangena,2018)。

图

  步骤 2. 选择植物再生培养基的关键成分

  根据与植物再生相关的几篇文章,我发现研究人员在四个主要类别中进行优化:基础培养基、碳源(糖)、植物生长调节剂和微量添加成分。

  基础培养基

  基础培养基可以定义为盐形式的矿物质混合物,以促进植物体外生长。它们是通过了解植物饮食中大量和微量营养素的相关性而设计的。许多研究人员在他们的植物再生方案中报告了 Murashige 和 Skoog (MS) 基础培养基(表 1)。类似的盐混合物组合物通常用于诱导和再生介质中。

  然而,据报道,一些其他矿物质成分可以改善某些草和谷物的愈伤组织生长(主要是胚性);如氯化镁和硫酸铜。此外,研究人员还在培养物中加入了一些快速消耗的物质,例如磷酸钾(Dalton,2020)。这些组分总是作为附加盐添加到 MS 介质中。

  您可能认为用额外盐制备优化培养基可能看起来很复杂,但实际上很容易制作。基本上,添加剂可以简单地混合在储备溶液中,然后在高压灭菌或过滤灭菌之前添加到 MS 培养基中。

  我鼓励您查看我们的 GoldBio 文章植物配方:细胞培养基制备策略,以了解有关体外培养基的更多信息。

  碳源

  与 MS 基础混合物类似,蔗糖是植物再生培养基中常用的碳源。对于诱导培养基和再生培养基,添加浓度相近的蔗糖;通常分别在 2% 到 3% 或 20g/L 和 30g/L 之间。

  其他作者报告说,在 Avena 和 Lillium 等培养物中使用 3% 的麦芽糖(Dalton 2020)。尽管麦芽糖是一种常见的植物代谢物,通常作为碳源和渗透剂添加到培养基中(引起渗透胁迫),但其在转化增强中的作用仍有待阐明(表 1)。(Patel 等人,2013 年)。

  植物生长调节剂

  一本完整的书不足以描述在组织培养中优化植物生长调节剂 (PGR) 所需的全部注意力。由于它们的剂量效应关系,每个单独的 PGR 都需要自己的特定调整。事实上,PGRs 是制备植物再生培养基的最关键成分之一。下面简要介绍两种主要的植物生长调节剂:生长素和细胞分裂素。

  生长素

  在大多数(如果不是全部)生长和发育过程中,在与其他激素信号通路的相互作用中,甚至在与有益或病原微生物和病毒的相互作用中,已经报道了生长素作用(Weijers et al., 2018)。

  以下是通常添加到植物再生培养基中的最常见的生长素列表:

  麦草畏

  吲哚-3-乙酸 (IAA)

  吲哚-3-丁酸 (IBA)

  对氯苯氧乙酸 (4-CPA)

  苯氧乙酸

  毒莠定

  细胞分裂素

  细胞分裂素是影响植物生长、发育和生理的许多方面的植物激素;包括细胞分裂、叶绿体分化、衰老延迟以及与包括病原体在内的其他生物体的相互作用(Akhtar et al. 2020)。

  在人工添加到植物再生培养基中的细胞分裂素中,我们可以发现:

  6-苄氨基嘌呤 (BAP)

  6-(γ,γ-二甲基烯丙基氨基)嘌呤 (2ip)

  激动素

  玉米素

  二苯脲

  噻苯隆 (TDZ)

  植物细胞分裂素主要分为两种:

  腺嘌呤型细胞分裂素:BAP、2-ip、激动素和玉米素。

  苯脲类细胞分裂素:二苯脲和 TDZ 是苯脲类,而 TDZ 是一种有效的植物组织培养细胞分裂素 (Huang et al. 2010)。

  在培养基中使用植物生长调节剂的方法

  大多数这些 PGR 被添加到诱导培养基中以促进去分化过程和愈伤组织的形成。随后,从再生培养基中去除 PGR,以促进自然植物的发育和在农杆菌介导的遗传转化中感染后的恢复。

  然而,一些作者也有意将 PGRs 添加到再生培养基中。因此,我们可以找到大量信息和协议,优化不同品种和外植体的 PGR 浓度和类型(表 1)。

  其他 PGRs,如赤霉酸和脱落酸,主要用于促进生根或避免组织褐变(外植体在体外过程中被氧化)。

图例

  步骤 3. 选择正确的次要组件

  对于一些顽固的单子叶植物,添加少量成分是提高再生效率(再生芽/胚胎总数超过总外植体)的常见做法。一些添加剂包括:

  硝酸银

  谷氨酰胺

  活性炭

  例如,与没有活性炭的培养基相比,活性炭增加了 Lilium Leucantum 的根(单子叶植物)的长度(Tang 等人,2010 年)。活性炭对生根的这种影响部分归因于木炭在培养基变暗中极性的建立以及植物生长调节剂和其他有机补充剂的吸附(Tang et al. 2010)。


本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hyzx/904.html

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