培養(yǎng)基里有哪些物質(zhì)和營養(yǎng)成分？
發(fā)布時間：
2022-12-24
作者：
國內(nèi)比較好的微生物培養(yǎng)基生產(chǎn)公司
培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可分成多種類型。
（一）按成分不同劃分
1、天然 培養(yǎng)基 (complex medium) 含有化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物，也稱非化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemically undefined medium)。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和麥芽汁培養(yǎng)基就屬于此類?；蚩寺〖夹g(shù)中常用的LB(Luria—Bertani)也是一種天然培養(yǎng)基，其組成見表5.9。
牛肉浸膏、蛋白胨及酵母浸膏的來源及主要成分
營養(yǎng)物質(zhì) 牛肉浸膏
來 源 瘦牛肉組織浸出汁濃縮而成的膏狀物質(zhì)
主要成分 富含水溶性糖類、有機(jī)氮化合物、維生素、鹽等
營養(yǎng)物質(zhì) 蛋白胨
來 源 將肉、酪素或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成
主要成分 富含有機(jī)氮化合物、也含有一些維生素和糖類的粉末狀物質(zhì)
營養(yǎng)物質(zhì) 酵母浸膏
來 源 酵母細(xì)胞的水溶性提取物濃縮而成的膏狀物質(zhì)
主要成分 富含B類維生素，也含有有機(jī)氮化合物和糖類
常用的天然有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)包括牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏(表5.10)、豆芽汁、玉米粉、土壤浸液、麩皮、牛奶、血清、稻草浸汁、羽毛浸汁、胡蘿卜汁、椰子汁等，嗜糞微生物(coprophilous microorganisms)可以利用糞水作為營養(yǎng)物質(zhì)。天然培養(yǎng)基成本較低，除在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用外，也適于用來進(jìn)行工業(yè)上大規(guī)模的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。
2、合成培養(yǎng)基(synthic medium)是由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemically defined medium)，高氏I號和查氏培養(yǎng)基就屬于此種類型。配制合成培養(yǎng)基時重復(fù)性強(qiáng)，但與天然培養(yǎng)基相比其成本較高，微生物在其中生長速度較慢，一般適于在實(shí)驗(yàn)室用來進(jìn)行有關(guān)微 生物營養(yǎng)需求、代謝、分類鑒定、生物量測定、菌種選育及遺傳分析等方面的研究工作。
對絕大多數(shù)微生物而言，瓊脂是最理想的凝固劑，瓊脂是由藻類(海產(chǎn)石花菜)中提取的一種高度分支的復(fù)雜多糖；明膠是由膠原蛋白制備得到的產(chǎn)物，是最早用來作為凝固劑的物質(zhì)，但由于其凝固點(diǎn)太低，而且某些細(xì)菌和許多真菌產(chǎn)生的非特異性胞外蛋白酶以及梭菌產(chǎn)生的特異性膠原酶都能液化明膠，目前已較少作為凝固劑；硅膠是由無機(jī)的硅酸鈉(Na2SO3)及硅酸鉀(K2SiO3)被鹽酸及硫酸中和時凝聚而成的膠體，它不含有機(jī)物，適合配制分離與培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基。
常用的天然有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)包括牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏(表5.10)、豆芽汁、玉米粉、土壤浸液、麩皮、牛奶、血清、稻草浸汁、羽毛浸汁、胡蘿卜汁、椰子汁等
在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)即為固體培養(yǎng)基。理想的凝固劑應(yīng)具備以下條件：①不被所培養(yǎng)的微生物分解利用；②在微生物生長的溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)，在培養(yǎng)嗜熱細(xì)菌時，由于高溫容易引起培養(yǎng)基液化，通常在培養(yǎng)基中適當(dāng)增加凝固劑來解決這一問題；③凝固劑凝固點(diǎn)溫度不能太低，否則將不利于微生物的生長；④凝固劑對所培養(yǎng)的微生物無毒害作用；⑤凝固劑在滅菌過程中不會被破壞；⑥透明度好，粘著力強(qiáng)；⑦配制方便且價格低廉。常用的凝固劑有瓊脂(agar)、明膠(gelatain)和硅膠(silica gel)。
1 無機(jī)營養(yǎng)物
無機(jī)營養(yǎng)物即無機(jī)鹽是植物生長發(fā)育所必需的，根據(jù)植物對無機(jī)鹽需要的多少，將其分為大量元素和微量元素。
1.1 大量元素
大量元素在植物體內(nèi)含量占干物重的0.1-10%，其濃度一般大于0.5mmol/L，包括氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、硫（S），若加上碳（C）、氫（H）、氧（O），則有9種元素。
在離體培養(yǎng)中，其C、H、O三元素是從人工加入的糖類獲得的，H、O元素也可以從培養(yǎng)基所含的水分中獲得，而其余6種礦質(zhì)元素要從加入的適量的無機(jī)鹽類來獲取。
無機(jī)氮常以硝態(tài)氮（如KNO3）和銨態(tài)氮（如NH4NO3）兩種形式供應(yīng)，多數(shù)培養(yǎng)基都是二者兼而有之。
1.2 微量元素
植物所需的微量元素包括鐵（Fe）、硼（B）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉬（Mo）、氯（Cl）等。
植物對其需要量極微，在植物體內(nèi)含量占干物重的0.01%以下，起生長發(fā)育所需的濃度一般小于0.5mmol/L，稍多則產(chǎn)生毒害。
碘（I）雖不是植物生長的必需元素，但幾乎在所有的培養(yǎng)基中都含有碘元素，有些還加入了鈷（Co）、鎳（Ni）、鈦（Ti）、鈹（Be），甚至鋁（Al）等元素。
1.3 鐵鹽
鐵是用量較多的一種微量元素，是許多重要氧化還原酶的組成成分，在植物葉綠素的合成過程中起到重要的作用。
若以硫酸鐵和氯化鐵為供鐵源，培養(yǎng)基的pH值會達(dá)到5.2以上，形成氫氧化鐵沉淀，使培養(yǎng)物無法吸收而出現(xiàn)缺鐵癥，故在培養(yǎng)基配制時，常用硫酸亞鐵和EDTA二鈉配成螯合態(tài)鐵，成為有機(jī)態(tài)鐵方被培養(yǎng)物吸收和利用；也可用EDTA鐵鹽，作為鐵的供應(yīng)源。
這些元素參與培養(yǎng)物機(jī)體的建造，構(gòu)成植物細(xì)胞中的核酸、蛋白質(zhì)、葉綠體、酶系統(tǒng)和生物膜所必需的元素。
2 有機(jī)營養(yǎng)成分
在配制時，不僅要加入無機(jī)營養(yǎng)成分，還要加入一定量的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，以利于培養(yǎng)物的生長和分化。
2.1 糖類
在組織快繁中，被培養(yǎng)的培養(yǎng)物大多不能進(jìn)行光合作用，能進(jìn)行的也不能滿足其對糖類的需求，因此必須在培養(yǎng)基中添加糖作為碳源和能源，同時對維持培養(yǎng)基一定的滲透壓也有重要作用。
最重要的碳源是蔗糖，其濃度一般為2%-3%。葡萄糖和果糖也是較好的碳源。在大規(guī)模工廠化生產(chǎn)中，為了降低生產(chǎn)成本，可用市售的白砂糖代替蔗糖，也有同樣的效果。
2.2 維生素
維生素常以輔酶形式參與生物催化劑——酶系的活動，以及參與細(xì)胞的蛋白質(zhì)代謝、脂肪代謝、糖代謝等重要生命活動。
在組培中以B族維生素為主，常使用鹽酸硫胺素（維生素B1）、鹽酸吡哆醇（維生素B6）、煙酸（維生素B3）、鈷胺素（維生素B12）、葉酸（維生素Bc）、生物素（維生素H）、抗壞血酸（維生素C）等，一般使用濃度為0.1-1.0mg/L。
2.3 肌醇（環(huán)己六醇）
在組培中，肌醇本身不直接促進(jìn)培養(yǎng)物的生長，可有助于活性物質(zhì)作用的發(fā)揮，提高維生素B1的效果，參與碳水化合物代謝、磷脂代謝和離子平衡作用，從而促進(jìn)培養(yǎng)物的生長和胚狀體及芽的形成。在配制培養(yǎng)基時，肌醇通常使用濃度為50-100mg/L。
2.4 氨基酸
在培養(yǎng)基中要加入一種或數(shù)種氨基酸，最常使用的是甘氨酸（Gly），有時用到絲氨酸（Ser）、酪氨酸（Tyr）、谷氨酰胺（Gln）、天冬酰胺（Asn）等，作為重要的有機(jī)氮源。
甘氨酸能促進(jìn)離體根的生長，對其培養(yǎng)物的生長有良好的促進(jìn)作用，通常用量為2-3mg/L。
有時也采用水解乳蛋白（LH）或水解絡(luò)蛋白（CH），它們是牛乳用酶法等加工而成的水解產(chǎn)物，是含有約20種氨基酸的混合物，通常用量為500mg/L。
2.5 有機(jī)附加物
在組培中，人們發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中添加一些天然的有機(jī)物或提取物對培養(yǎng)物的增殖和分化有明顯的促進(jìn)作用。
例如椰乳（CM），一般用量為10%-20%（或100-150mg/L）；酵母提取物為0.5%；番茄汁為5%-10%；香蕉泥為100-200mg/L；馬鈴薯用量為150-200g/L，去皮和去芽后，煮30分鐘，再過濾，即可加入培養(yǎng)基中。
馬鈴薯、香蕉泥具有較大的pH緩沖作用。這些天然有機(jī)物的作用是為培養(yǎng)物提供一些必要的營養(yǎng)成分、生理活性物質(zhì)和生長激素等。但由于這些天然有機(jī)物成分較復(fù)雜，且難確定，含量又不穩(wěn)定，所以應(yīng)盡量避免使用。
3 植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)
在組培中，為了促進(jìn)培養(yǎng)物生長和器官分化，其培養(yǎng)基除加入營養(yǎng)物質(zhì)外，還必須加入一種或多種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)（植物激素）是培養(yǎng)基中的關(guān)鍵物質(zhì)，在組培中起著決定的作用。一般常用生長素和細(xì)胞分裂素類。
我們將在后期專門安排一期介紹植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的在組培中的作用。
3.1 生長素類
組培中，生長素類的作用是誘導(dǎo)愈傷組織的形成，胚狀體的產(chǎn)生以及試管苗的生根，更重要的是細(xì)胞分裂素配成一定的比例誘導(dǎo)腋芽及不定芽的產(chǎn)生。
生長素類常用的有吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）。2,4-D一般用于初代培養(yǎng)，啟動細(xì)胞脫分化，而再分化階段往往不用2,4-D，而用NAA、IBA、IAA；在生根誘導(dǎo)中一般多用IBA。
3.2 細(xì)胞分裂素類
在進(jìn)行組培中，常將細(xì)胞分裂素和生長素配合使用，即細(xì)胞分裂素與生長素的比例大時，促進(jìn)芽的形成，這時細(xì)胞分裂素起到主導(dǎo)作用；比例小時，則有利于根的形成，這時生長素起主導(dǎo)作用。培養(yǎng)基中的細(xì)胞分裂素與生長素之間的比例是決定器官分化的關(guān)鍵。
細(xì)胞分裂素類常用的有：激動素（KT）、6-芐氨基嘌呤（6-BA/BA/BAP）、玉米素（ZT）、2-異戊烯腺嘌呤（2-ip）、吡效?。–PPU）和噻重氮苯基脲（TDZ）。但在組培中通常使用人工合成的6-BA和KT，因他們性能穩(wěn)定且價格適中。
4 瓊脂
依據(jù)態(tài)相不同分為固體和液體培養(yǎng)基，其區(qū)別在于加入瓊脂與否，若加入瓊脂便形成膠體狀態(tài)的固體培養(yǎng)基，而不加則為液體培養(yǎng)基。
瓊脂是最好的固化劑，他是一種由海藻中提取的高分子碳水化合物，在培養(yǎng)基中本身不具營養(yǎng)，它的主要作用是使培養(yǎng)基在常溫下凝固，一般使用量為0.6-1.0%。
培養(yǎng)基的pH值偏酸，高壓滅菌時間過長，溫度過高均會影響其凝固力。瓊脂一般以色淺、透明、潔凈為好，新買來的瓊脂要先試驗(yàn)一下它的凝固能力，以便確定其適宜的用量。
5 活性炭
在培養(yǎng)基中加入活性炭（AC），其目的主要是利用其吸附能力，減少一些有害物質(zhì)的不利影響，同時也創(chuàng)造暗環(huán)境，對某些植物誘導(dǎo)生根有利。
一般認(rèn)為活性炭之所以有強(qiáng)大的吸附能力，主要是通過氫鍵、范德華力等作用力，把有毒物質(zhì)從外植體周圍吸附掉。
活性炭除了有吸附作用外，在一定程度上還降低光照強(qiáng)度，從而減輕褐變。
但是，活性炭對物質(zhì)的吸附無選擇性，既吸附有毒酚類的同時，又吸附培養(yǎng)基中的有利物質(zhì)，如生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、維生素B6、葉酸、煙酸等，并且在不同植物的組培中有效程度不一。因此，在決定使用活性炭時應(yīng)先試驗(yàn)再確定是否采用，通常使用濃度0.1%-0.5%。
