活性炭在促進組培苗植物生根中的作用

孫占育，孫志強，曹 斌

（渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000）

促進組培苗植物生根是植物組織快繁技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在植物組織培養(yǎng)生根培養(yǎng)基中，加入一定濃度的活性炭有利于誘導(dǎo)生根，如果活性炭濃度過高則抑制生根。有關(guān)活性炭在植物組織培養(yǎng)生根中的作用機理，前人已作了大量的工作。

1 活性炭的特性

活性炭是用以碳為主的物質(zhì)作原料，如煤、木材、骨頭、石油殘渣等，經(jīng)高溫炭化和活化而成。活性炭在原料進行炭化過程中，含碳有機物去除后，使基本晶格間生成孔隙，形成很多的各種形狀和大小的細孔。活性炭的孔徑從10～500 μm不等，具特定內(nèi)在吸附表面，面積范圍在600～2 000 m2/g·L 之間[1]。

一般把粒度大于0.175 mm的活性炭稱作顆料活性炭，而將粒度小于0.175 mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉狀炭在使用時有吸附速度較快，吸附能力更強更充分等優(yōu)點[2]。粉末狀的活性炭與顆粒狀的活性炭相比吸附性更強。

活性炭的多孔結(jié)構(gòu)提供了大量的表面積，從而使其非常容易達到吸收雜質(zhì)的目的。活性炭的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭去除液相和氣相中雜質(zhì)的過程中。活性炭不僅含碳，而且在其表面含有少量的化學(xué)結(jié)合功能團形式的氧和氫，例如羧基、羥基、酚類、內(nèi)脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有的氧化物或絡(luò)合物可以與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)結(jié)合聚集到活性炭的表面。活性炭的吸附正是上述二種吸附能力綜合作用的結(jié)果。

2 活性炭在組培苗植物生根中的作用

2.1 提供生根暗環(huán)境

活性炭可提供暗培養(yǎng)環(huán)境，提高生根率。究其原因是：能增加天冬氨酸、賴氨酸、脯氨酸等游離氨基酸的含量，促進細胞的脫分化；此外，可以抑制生長素的光氧化作用，提高生長素的含量和活性[3]。

組培苗根系有避光生長的特性，使用活性碳后創(chuàng)造了利于根系生長的黑暗條件，故能促進根系生長[4]。活性炭可提供暗環(huán)境，降低光照為培養(yǎng)基中光敏性生長素的積累提供合適的環(huán)境[5]。原因是由于根頂端能產(chǎn)生IAA，有利于根的生長，但IAA易受光氧化而被破壞，因此活性炭的作用正是通過減弱光照保護了IAA，從而間接的促進了根的生長。

2.2 防止褐變，有利生根

褐變現(xiàn)象主要由PPO作用于天然底物酚類物質(zhì)而引起的。PPO是植物體中普遍存在的一種末端氧化酶，它可以催化酚類物質(zhì)形成醌類物質(zhì)，醌類物質(zhì)再經(jīng)非酶促聚合，形成紅棕色物質(zhì)，逐漸擴散到培養(yǎng)基中，對外植體產(chǎn)生毒害。許多科學(xué)工作者對不同植物組織培養(yǎng)中的褐變現(xiàn)象進行研究時，都發(fā)現(xiàn)外植體的褐變與酚類物質(zhì)及PPO的活性有密切的相關(guān)[6]。

活性炭是一種較強的吸附劑，它可以吸附培養(yǎng)物分泌到培養(yǎng)基中的酚、醌等有害物質(zhì)，從而有效地減輕褐變。余曉麗等在野生黃薔薇離體生根培養(yǎng)基中加入0.2%活性炭，有效地解除了褐化現(xiàn)象，生根效果較好[7]。吳廣宇等[8]在大葉黃楊試管苗生根培養(yǎng)基中加入0.5%AC，生根率達95%。若不加AC，產(chǎn)生的根易發(fā)褐色。李琳等[9]發(fā)現(xiàn)在庫拉索蘆薈（Aloe vera）的生根培養(yǎng)基中加入0.2%和0.4%的活性炭容易生根，不加活性炭的培養(yǎng)基，外植體基部易褐化，基本不生根。活性炭作為一種吸附劑在組織培養(yǎng)中經(jīng)常使用，其主要作用是吸附培養(yǎng)過程中植物細胞分泌的及培養(yǎng)基中有害物質(zhì)，有利于生根[10]。

2.3 提高培養(yǎng)體內(nèi)可溶性蛋白和總糖的含量

培養(yǎng)基中加入活性炭可明顯提高培養(yǎng)體內(nèi)可溶性蛋白和總糖的含量，分別為無活性炭對照的1.9倍和2.4倍[11]。AC可以促進培養(yǎng)體內(nèi)蛋白質(zhì)和糖類的生物合成，其機理可能是由于AC促進根的形成與生長，形成了較強的吸收水分和無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)的能力，為蛋白質(zhì)和糖類的生物合成提供豐富的原料。

2.4 吸附植物生長調(diào)節(jié)劑與其他有利生根的物質(zhì)

活性炭能較強吸附植物生長調(diào)節(jié)劑等有利物質(zhì)[12]。在液體或固體培養(yǎng)基中，活性炭對高質(zhì)量濃度的IAA、NAA以及BA、KT等也產(chǎn)生吸附作用[13]，不利于生根。王港等[14]發(fā)現(xiàn)在試驗范圍內(nèi)IAA、KT和2，4-D 3種激素的被吸附量均與活性炭用量呈線性相關(guān)。Takayawa和Misawa[15]報道認為，高質(zhì)量濃度BA對根誘導(dǎo)與生長產(chǎn)生抑制作用，活性炭的加入可以完全逆轉(zhuǎn)這種抑制作用。而活性炭也吸附其它有利于生根的物質(zhì)如硫胺素、煙酸[16]、吡哆素、葉酸[17]、螯合性離子[18]等，對生根產(chǎn)生不利影響。

3 討論與結(jié)論

活性炭對植物組織培養(yǎng)的生根主要表現(xiàn)在以下方面：可提供生根的暗環(huán)境，可防止褐變有利生根，有利于提高培養(yǎng)體內(nèi)可溶性蛋白和總糖的含量，能吸附植物生長調(diào)節(jié)劑與其他有機物等有利生根的物質(zhì)。可見，活性炭在植物組織培養(yǎng)的生根中，有正面影響，也有不利的一面。使用活性炭的時候，必須考慮其兩面性，選擇合適的AC濃度。調(diào)整好活性炭與生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的用量，以使其能發(fā)揮最好的作用[19]。一般認為[20]，活性炭的使用濃度在0.02%～1.0%，尤以0.1%～0.5%最常用。

韓文璞等[4]在甜櫻桃組織培養(yǎng)中，在生根培養(yǎng)基中加入1 000 mg/L的活性炭，生根率達100%，根系發(fā)達、潔白，移栽成活率高。余曉麗等在野生黃薔薇離體生根培養(yǎng)基中加入0.2%活性炭，生根效果較好[7]。在櫻花生根培養(yǎng)基中加入0.1%～0.2%的AC后，根系較長、白色、有韌性，試管苗移栽后新根發(fā)生快，質(zhì)量好，成活率高[21]。在黃金梨的組織培養(yǎng)生根培養(yǎng)基中加入0.5g/L活性炭生根效果好，生根率達80%以上[22]。活性炭對紅葉石楠的生根也有促進作用，但低濃度（0.3%）的效果好于高濃度（0.5%）的活性炭。可能是IBA被高濃度（0.5%）的活性炭吸附，降低了生長素的作用效果[23]。

活性炭大大地縮短了生根時間，增加了根數(shù)和根長，促進組培苗上部葉片濃綠，生長旺盛，添加0.2%～0.3%的活性炭誘導(dǎo)生根效果最好[24]。任桂芳等[25]在現(xiàn)代月季（Rosa hybrida）葉片植株再生體系中，在生根培養(yǎng)基中加入0.1%活性炭可形成完整的根系。可見，在植物組織培養(yǎng)生根中，選擇合適的活性炭濃度有利于生根。活性炭對植物組織培養(yǎng)生根的影響還與其他的一些因素有關(guān)，如試管苗本身生理生化狀態(tài)，無機鹽的種類多少、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)和外部環(huán)境條件等，都要綜合考慮，需進一步的研究。

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