植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基為什么只用蔗糖而不用葡萄糖

1、植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基為什么只用蔗糖而不用葡萄糖之所以以蔗糖作為碳源，主要有以下兩個(gè)方面的原因：（1）同樣作為碳源物質(zhì)為植物細(xì)胞提供能量來(lái)源，蔗糖較葡萄糖能更好地調(diào)節(jié)培養(yǎng)基內(nèi)的滲透壓。配制相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的培養(yǎng)基，蔗糖形成的滲透壓要明顯低于葡萄糖，因此，若采用葡萄糖作為碳源，易配制相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的培養(yǎng)基，蔗糖形成的滲透壓要明顯低于葡萄糖，因此，若采用葡萄糖作為碳源，易使植物細(xì)胞脫水而生長(zhǎng)不良。使植物細(xì)胞脫水而生長(zhǎng)不良。同時(shí)，植物細(xì)胞吸收蔗糖的速

2、率要明顯慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的滲透壓可相對(duì)長(zhǎng)期的保持穩(wěn)定。（2）植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，要時(shí)刻注意防止培養(yǎng)基受到微生物的污染。微生物生長(zhǎng)所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作為培養(yǎng)基的碳源，可一定程度上減少微生物的污染。植物組織細(xì)胞利用的能源物質(zhì)是蔗糖，這種二糖是植物組織間的糖的運(yùn)輸形式，麥芽糖也是這樣，但除了種子萌發(fā)時(shí)是以麥芽糖來(lái)運(yùn)輸以外，其它植物組織細(xì)胞間大都是以蔗糖來(lái)運(yùn)輸，進(jìn)入植物細(xì)胞后再分解利用

3、。對(duì)動(dòng)物細(xì)胞而言，蔗糖是大分子，動(dòng)物細(xì)胞不僅不能吸收更談不上利用，因此只能用葡萄糖，且大家都清楚，動(dòng)物細(xì)胞生活的液體環(huán)境中，血糖是供能物質(zhì)，而血糖中的糖便是葡萄糖。這個(gè)問(wèn)題以前有問(wèn)過(guò)了，大學(xué)教授也用過(guò)葡萄糖和蔗糖做過(guò)植物組織培養(yǎng)，兩者都可以用，只不過(guò)植物組織培養(yǎng)大部分是應(yīng)用到工業(yè)上，所以用蔗糖的比較多，減少成本利益.10.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基為什么只用蔗糖而不用葡萄糖？為什么動(dòng)物培養(yǎng)的培養(yǎng)液中用葡萄糖而不用蔗糖？答：這個(gè)問(wèn)題我覺(jué)得應(yīng)該從

4、植物與動(dòng)物的生理機(jī)制去思考。植物與動(dòng)物的最大差別就是植物是自養(yǎng)型的（光合作用）而動(dòng)物是異養(yǎng)型的（外部吸收代謝）。植物光合產(chǎn)物是多糖（二碳糖以上，包括蔗糖），貯藏產(chǎn)物形式是淀粉，而淀粉的合成前體就是蔗糖。蔗糖＝葡萄糖＋果糖，所以蔗糖的合成必須同時(shí)要有葡萄糖和果糖，其實(shí)植物也只能吸收葡萄糖和果糖。在組織培養(yǎng)中加入蔗糖，經(jīng)熬煮和高壓滅菌后就會(huì)分解成植物能夠吸收的葡萄糖和果糖形式。其實(shí)這樣看來(lái)在組培中，植物也有部分異養(yǎng)的特點(diǎn)，如果在培養(yǎng)基中缺少

5、任何一種糖的形式，植物在自養(yǎng)能力（光合，呼吸，產(chǎn)物代謝等）較差的情況下，就難免會(huì)影響其生理代謝。與植物不同的，動(dòng)物是異養(yǎng)型的他不需要淀粉的積累，也沒(méi)光合作用，動(dòng)物細(xì)胞本身所處的生理環(huán)境和代謝方式就決定了它對(duì)糖形式的要求了。1用于植物組織培養(yǎng)的糖類(lèi)蔗糖能支持絕大多數(shù)植物離體培養(yǎng)物的旺盛生長(zhǎng)(呂芝香，1981)，一直被作為植物組織培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)碳源而廣泛應(yīng)用(Fowler等1982)。大多數(shù)合成培養(yǎng)基也均以蔗糖作為唯一的碳源(梁海曼，1991)

6、。就其合適的濃度，在各種作物上已作了比較詳細(xì)的研究(呂芝香，1981；梁海曼，1991)。近來(lái)，其他糖類(lèi)對(duì)植物組織培養(yǎng)的效應(yīng)，引起廣泛關(guān)注。許多研究表明蔗糖并不一定是最佳碳源，不同植物對(duì)不同糖類(lèi)的反應(yīng)不完全相同(Raquin1983Strickl等1987Gertlowski等1993)。據(jù)我們初步統(tǒng)計(jì)，至今已有單糖、二糖、三糖、多糖以及未經(jīng)純化的混合糖類(lèi)近50種在植物組織培養(yǎng)中被試驗(yàn)用作碳源或者滲壓劑。如單糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、脫

7、氧核糖、核糖、甘露糖、甘油、山梨糖、甘露庚糖、葡庚糖、木糖、阿拉伯糖、赤蘚糖、L阿拉伯糖、鼠李糖、L鼠李糖、巖藻糖；二糖：蔗糖；麥芽糖、乳糖、密二糖、龍膽二糖、纖維二糖；三糖：密三糖(棉子糖)、松三糖、麥芽三糖；四糖：木蘇糖；多糖：可溶性淀粉、淀粉、直鏈淀粉、糊精、糖原；糖胺：半乳糖胺、葡萄糖胺；糖醇：甘露醇、山梨醇、肌醇、D葡糖醇；磷酸化糖：葡萄糖1磷酸，葡萄糖6磷酸；混合糖類(lèi)：密糖、乳青、玉米浸出液、麥芽浸膏、白糖、紅糖、菊粉、果膠

8、。2糖類(lèi)對(duì)植物體細(xì)胞培養(yǎng)的影響50年代初(Gautheret，1955)首先對(duì)植物組織培養(yǎng)中糖類(lèi)進(jìn)行研究，他以胡蘿卜為材料研究組織生長(zhǎng)的最適濃度和不同糖類(lèi)的效應(yīng)，結(jié)果表明蔗糖是最好的碳源，以下依次為葡萄糖、麥芽糖、棉子糖、果糖和半乳糖。甘露糖和乳糖效果則較差，戊糖和多糖無(wú)效。在火炬松(Pinustaeda)愈傷組織培養(yǎng)中，比較了單糖、二糖和三糖的效應(yīng)，蔗糖在所試糖類(lèi)中效果最佳(Vuke等，1987)，很多試驗(yàn)也觀察到類(lèi)似結(jié)果(Hilde

9、brt等1949Galiba1986Tiainen1992Yang等1992Ashburner等1993Eapen等1993Harvey等1994Jeannin1995Ramage1996Veramendi等1996)。多數(shù)植物組織培養(yǎng)物除蔗糖外，在葡萄糖、果糖為碳源時(shí)也能良好生長(zhǎng)，其它糖類(lèi)的作用因植物種類(lèi)不同而有很大差異(呂芝香，1981)。在西黃松(Pinusponderosa)下胚軸離體培養(yǎng)中葡萄糖和蔗糖對(duì)愈傷組織的生長(zhǎng)及保持具有

10、相同效果(Tuskan等1990)。Eapen和Gege(1990)比較了13種糖對(duì)小米胚胎發(fā)生影響，結(jié)果表明蔗糖和葡萄糖可以誘導(dǎo)小米愈傷組織形成正常胚狀體，而乳糖、半乳糖等五種糖類(lèi)則無(wú)效。銀葉茄(Solanumeleagnifolium)懸浮培養(yǎng)生長(zhǎng)量以蔗糖為最大，麥芽糖最小，而茄解堿產(chǎn)量各種糖類(lèi)均相似(Nigra等1990)。Flower等(1982)報(bào)道在白長(zhǎng)春花(Catharanthusroseus)離體培養(yǎng)中，葡萄糖有較高的生

11、物產(chǎn)量，但生物堿產(chǎn)量與使用蔗糖時(shí)相似，并發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)物從蔗糖或葡萄糖為碳源培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到果糖為碳源時(shí)，其生長(zhǎng)量急劇下降，葡萄糖與半乳糖或者混合使用，在相同濃度下與葡萄糖單獨(dú)使用效果相似，但如果乳糖或半乳糖單獨(dú)使用，效果很差，可能與培養(yǎng)物中β半乳糖脫氫酶活性低有關(guān)。另外除紅糖外，蜜糖、乳清、麥芽浸膏等混合糖均未能支持培養(yǎng)物生長(zhǎng)。在榿木(Alnuscremastogyne)枝條擴(kuò)繁中，葡萄糖誘發(fā)的枝條率及每個(gè)枝條可分離節(jié)段數(shù)量大(Tang等199

12、6)。煙草原生質(zhì)體培養(yǎng)中，葡萄糖、果糖和甘露糖與蔗糖具有相似的效果，而核糖則表現(xiàn)明顯的促進(jìn)作用，半乳糖顯著抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和分化(Caboche1987)。以蔗糖作碳源，甘蔗出愈率較高，而對(duì)其分化則以葡萄糖效果最佳(王敬駒等，1991)。甘薯塊根愈傷組織形成時(shí)，蔗糖、可溶性淀粉、葡萄糖均為良好的碳源，果糖和麥芽糖較差，而在愈傷組織生長(zhǎng)時(shí)，則以葡萄糖和蔗糖為最佳，果糖和可溶性淀粉次之，木糖和半乳糖在愈傷組織形成和生長(zhǎng)時(shí)均不能被利用(呂芝香等，

13、1981)。鄭泗軍(1996)以棉花未受精胚珠為外植體進(jìn)行纖維誘導(dǎo)，結(jié)果表明未受精胚珠在含葡萄糖的培養(yǎng)基上，纖維誘導(dǎo)率和纖維生長(zhǎng)量最高。在大豆莖尖的組織培養(yǎng)中，在4.5μmolL24D條件下，研究不同碳源對(duì)體細(xì)胞胚胎發(fā)生的影響，結(jié)果表明252～504mmolL果糖為最佳碳源，與84mmolL蔗糖相比，平均每個(gè)外植體形成的體細(xì)胞胚高出3～4倍(Loiseau1995)。乳糖、葡萄糖和果糖作碳源，在歐洲榛(Cylusaoellana)組織培

14、養(yǎng)芽數(shù)量和長(zhǎng)度均優(yōu)于蔗糖，而半乳糖效果則很差(Yu等，1993)。乳糖促進(jìn)歐洲冷杉(Abiesalba)胚狀體發(fā)生效果最佳，可溶性淀粉其次；蔗糖、葡萄糖和乳糖只形成早期胚，不能成熟，而果糖則無(wú)效(Schuller等1993)。山梨醇作為碳源，杏培養(yǎng)物在干重、鮮重上均顯著高于蔗糖或蔗糖＋甘露醇，并指出山梨醇的有利效應(yīng)并不是由于滲透壓變化所致(Marino等1993)。在蘋(píng)果離體培養(yǎng)中也發(fā)現(xiàn)山梨醇促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化(Pua等1984；198

15、5Weler等1989)。近年來(lái)，麥芽糖作碳源對(duì)植物組織培養(yǎng)的利用受到重視，在柑桔屬離體培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)在蔗糖存在下加0.1%麥芽浸膏可極顯著促進(jìn)胚胎發(fā)生(Kochba等1973)。半乳糖、麥芽糖、乳糖、甘油也可明顯促進(jìn)其胚胎發(fā)生(Strickl等1987)。Kochba等(1982)在甘藍(lán)和甘藍(lán)型油菜原生質(zhì)體培養(yǎng)中，麥芽糖作碳源可促進(jìn)胚胎發(fā)生(Loudon等，1989)。在苜蓿中，麥芽糖、麥芽浸膏和果糖可明顯促進(jìn)胚胎發(fā)生，并發(fā)現(xiàn)NH＋4對(duì)麥

16、芽糖效應(yīng)存在促進(jìn)作用(Tiainen1992)。以麥芽糖和乳糖作碳源，培養(yǎng)35個(gè)月的粳稻愈傷組織綠苗率僅達(dá)2～4%，而蔗糖對(duì)照則無(wú)再生能力(Asano等1994)。在分化培養(yǎng)基中加入麥芽糖可促進(jìn)秈稻原生質(zhì)體愈傷組織的分化(Ghosh等1993)。長(zhǎng)期以麥芽糖或乳糖為碳源培養(yǎng)匍匐剪股穎(Agrostisstolonifera)愈傷組織，其綠苗率達(dá)76～93%，比蔗糖高出4～36倍(Asano等1994)。胡蘿卜懸浮培養(yǎng)中也發(fā)現(xiàn)麥芽糖優(yōu)于蔗