《植物组织培养基中添加蔗糖的原因|植物 蔗糖 培养基》

植物组织培养基中添加蔗糖的原因|植物 蔗糖 培养基

高中生物的质壁分离实验中，用的分离剂是蔗糖溶液，能使成熟的植物细胞发生质壁分离，但因为蔗糖不能进入植物细胞内，故不能自动复原；而在植物组织培养时，培养基里要加入蔗糖，难道就不会发生质壁分离吗。那么植物组织培养时植物细胞如何吸收利用蔗糖。

植物组织培养的初期（即再分化之前），用于培养的外植体（用于培养的离体的植物组织、器官或细胞）基本上不能进行光合作用，需要在培养基中添加一些碳水化合物以供植物正常生活的需要。培养基中的碳水化合物通常是蔗糖，蔗糖除作为培养基内的碳源和能源物质外，对维持培养基的渗透压也起重要作用。

蔗糖分子是通过次级主动运输形式直接被植物细胞吸收。次级主动运输是细胞利用初级主动运输的atp酶或质子泵建立的质子梯度进行的物质运输，并非直接利用atp水解释放的能量。经科学家研究，其吸收过程大致如下：质子泵将质子泵出细胞，胞外形成较高的质子浓度，建立起细胞内外的浓度梯度，这样，胞外的质子顺着浓度梯度趋向于向胞内扩散。细胞膜上的特殊载体（蔗糖一质子同向共运输载体）除运输质子外，连同蔗糖一起转运至细胞内，这是一种蔗糖一质子同向共运输。

植物组织培养中之所以以蔗糖作为碳源，主要有三个方面的原因：首先，同样作为碳源为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，因此若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。其次，植物组织培养过程中，要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可一定程度上减少微生物的污染。再次，诱导作用，在培养基成分中，增加生长素的浓度，导致木质部形成，增加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。当生长素水平恒定时，2％蔗糖使分化出的全部是木质部，4％蔗糖使分化出的几乎全部是韧皮部，3％蔗糖则可以分化出两者。所以，生长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数量。因此，在植物组培中要选用蔗糖而不选用葡萄糖。

植物组织培养中，培养基中的蔗糖浓度较低的，一般为3％～10％，而质壁分离中的蔗糖浓度为30％，可见两者浓度差距之大，质壁分离由于时间短，吸收速度缓慢，细胞吸收的量很少，而不是不能吸收，不足以对细胞液渗透压造成影响，才会出现质壁分离现象。因而只要浓度不是过高，时间又足够长，那么蔗糖就可以进入植物细胞内而被植物利用。同时植物体内有蔗糖转化酶，可以吸收和利用蔗糖，而且转化酶在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用，研究表明，转化酶参与植物的生长、器官建成、糖分运输等多项功能，因此在植物培养基中加蔗糖。