外植体组培过程中的褐化问题

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褐化现象在植物组培过程中常出现，是指培养材料释放褐色物质，导致培养基和材料逐渐变色并最终死亡。本文详细探讨了褐化的原因、影响因素及预防措施。

一、褐化原因

褐化主要由酶促和非酶促两种反应引起。酶促褐化是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的过程，在有氧条件下发生。植物体内的酚类化合物和多酚氧化酶，特别是木本植物中含量较高，当外植体切割后，细胞完整性破坏，酚类化合物与多酚氧化酶接触，引发酶促褐化。而非酶促褐化则是酚类等物质在非酶促条件下氧化，颜色加深。

二、褐化的主要因素

1. 基因型：木本植物由于含有较多的酚类化合物和多酚氧化酶，容易发生褐变。不同品种间褐变程度也不同，如苹果茎尖培养时，品种间褐化程度差异明显。色素含量高的植物组培时也容易褐化。

2. 外植体生理状态：年龄、组织木质化程度和生长季节对褐变有显著影响。幼龄材料褐变较轻，而成龄材料褐化严重。切口面积和形状也影响褐变程度。

3. 取材时间和部位：酚类化合物含量和多酚氧化酶活性在不同生长季节变化。幼嫩茎尖较其他部位褐化程度低。不同部位木质化程度影响药剂消毒效果。

4. 培养条件：光照、温度、培养基等对褐变有很大影响。低温和黑暗条件有助于减少褐变。无机盐浓度和生长调节剂影响酚类化合物合成和氧化。

5. 消毒方法：化学试剂对外植体的伤害会引发褐化。某些消毒剂能有效抑制褐变。

三、预防褐化措施

1. 选择适宜的外植体和培养条件：选择具有较强分生能力的外植体，在适宜温度和黑暗条件下培养，可显著减少褐变。

2. 加入抗氧化剂：在培养基中添加抗氧化剂，如维生素C、柠檬酸、硫代硫酸钠等，可降低酚类氧化物的毒性，减轻褐变。

3. 使用吸附剂：活性炭和聚乙烯吡咯烷酮等吸附剂能吸附外植体周围的有毒物质，减轻褐变。

综上所述，通过合理选择外植体、培养条件，以及使用抗氧化剂和吸附剂，可以有效预防和减轻植物组培过程中的褐化现象。