第1个回答 2014-12-03
褐变在许多植物组织培养过程中，
常遇到褐变问题。
褐变主要发生在外植体，
在植物愈
伤组织的继代、
悬浮细胞培养以及原生质体的分离与培养中也经常发生。
褐变产物不仅使外
植体、细胞、培养基等变褐，而且对许多酶有抑制作用，从而影响培养材料的生长与分化，
严重时甚至导致死亡。
本文探讨植物组织培养中褐变现象的影响因素、
机理及防范措施，
对
我们进行科学研究或工厂生产，
包括植物组织的培养原生质体、
悬浮细胞和植物器官的培养
都有着十分重要的现实意义。
1
、
褐变的危害
褐变是指外植体在培养过程中，
自身组织从表面培养基释放褐色物质，
以致培养基逐渐变成褐色，
外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。
褐变的发生与外植体组
织中所含的酚类化合物数量多少及多酚氧化酶活性有直接关系。
很多植物，
尤其是木本植物
都含有较高的酚类化合物，这些酚类化合物在完整的组织和细胞中与多酚氧化酶分隔存在，
因而比较稳定。
在切割外植体时，切口附近的细胞受到伤害，
其分割状态被打破，
酚类化合
物外溢。
对于外植体本身来讲，
酚类物质从外植体切口向外溢出是一种自我保护性反应，
可
诱导植保素或无物理屏障的形成，
以防止微生物浸染组织。
但酚类很不稳定，
在溢出过程中
与多酚氧化酶接触，
在多酚氧化酶的催化下，
迅速氧化成褐色的醌类物质和水，
醌类物质又
会在酪氨酸酶等的作用下，
与外植体组织中的蛋白质发生聚合，
进一步引起其他酶系统失活。
从而导致组织代谢活动紊乱，生长停滞，
最终衰老死亡。
此外，由于组织的老化病变也会使
多酚氧化酶激活而引起褐变。
2
、
褐变产生的机理
2.1
非酶促褐变
非酶促褐变是由于细胞受胁迫或其他不利条件影响所造成的细胞程序
化死亡或自然发生的细胞死亡，
即坏死形成的褐变现象，
并不涉及酚类物质的产生。
将生长
正常的愈伤组织转移到含
NaCl
的培养基中，组织周围尤其是接触培养基部分发生褐变，
但培养基中没有看到扩散的褐化物质。
当温度升高时继代保存时间过长，
也会发生此类现象
但这种褐变若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境就不再发生了
2.2
酶促褐变
目前认为植物组织培养中的褐变主要是由酶促褐变引起的，培养材料变
褐主要是由伤口处分泌的酚类化合物引起的。
酶促褐变如同一般的酶促反应，
其发生必须具
备三个条件，即酶、底物和氧。引起褐变的酶有多酚氧化酶
PPO
、过氧化物酶
POD
、苯丙
氨酸解氨酶等。
从初次培养和继代培养过程中试管苗的褐变程度和
PPO
的活性来看，
表明
PPO
活性的高低是引起培养材料褐变的关键。引起褐变的酶的底物主要是酚类化合物，按
其组成可分成三类
:
苯基羧酸，
苯丙烷衍生物，
黄烷衍生物，
但并非所有的酚类物质都是
PPO
的底物。在正常发育的植物组织中底物、氧气、
PPO
同时存在并不发生褐变，是因为在正
常的组织细胞内由于多酚类物质分布在细胞的液泡内，
而
PPO
则分布在各种质体或细胞质
中，这种区域性分布使底物与
PPO
不能接触。而当细胞膜的结构发生变化和破坏时，则为
酶创造了与
PPO
接触的条件，
在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醌，
进行一系列的脱水、
聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变。
3
、
褐变产生的影响因素
影响植物组织培养褐变的因子是复杂的，因植物的种类、基
因型、外植体部位及生理状态
等不同，褐变的程度也有所不同。
3.1
植物种类及基因型
在不同植物或同种植物不同基因型的组培过程中，褐变发生的
频率和严重程度存在很大的差异，
这是由于各种植物所含的单宁及其他酚类化合物的数量不
同。
一般木本植物的酚类化合物含量比草本植物高，
更易发生褐变现象。
核桃的单宁含量很
高，
不仅在接种初期发生褐变，
在形成愈伤组织后还会因为褐变而死亡；
苹果进行茎尖培养
时，不同品种之间褐变的程度也不一样。对葡萄的研究也发现类似情况本回答被提问者采纳