在植物组织培养(简称“组培”)的研究和实践中,我们常常在培养基配方中看到“生物素”的身影。对于初学者乃至经验丰富的从业者来说,可能会产生疑问:这个用量极微的组分究竟有何重要性?是否每次都必须添加?该如何正确使用?本文将为您全面解析生物素在组培中的核心作用,解答您的疑惑。
生物素,也称为维生素B7或维生素H,是一种水溶性的B族维生素。尽管它在培养基中的添加量非常少(通常以μg/L计),但其作用却至关重要,主要体现在以下几个方面:
作为关键辅酶,催化羧化反应:生物素是多种羧化酶(如丙酮酸羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶等)的必需辅因子。这些酶参与植物的碳代谢和脂肪合成过程。简单来说,它帮助植物固定二氧化碳,并将能量物质(如糖类)转化为构建自身结构所必需的成分(如脂肪酸),为细胞的快速分裂和生长提供物质和能量基础。
促进细胞分裂与生长:在组培环境中,外植体(如茎尖、叶片等)脱离了母体的营养供应系统。生物素的添加弥补了自身合成可能不足的缺陷,确保了分生组织细胞的正常分裂和伸长,从而促进愈伤组织的形成、胚状体的发生以及幼苗的健壮生长。
改善培养效果,提高成活率:尤其对于难以培养的物种(如某些木本植物、珍稀物种)或进行原生质体培养时,生物素与其他维生素(如硫胺素B1、烟酸B3等)协同作用,能显著改善培养物的生长状态,减轻褐化、玻璃化等现象,提高组培的成功率和再生效率。
总结:生物素不是“可有可无”的添加剂,而是细胞进行正常新陈代谢和能量转化的“关键齿轮”,对维持组培物的健康生长至关重要。
生物素的使用非常讲究,因为其需求量极低,浓度过高或过低都可能无效甚至产生抑制。
添加形式:通常使用生物素结晶粉末。由于其在水中的溶解度不高,常规操作是先将其溶解于少量稀NaOH溶液或50-70%的乙醇中,配制成高浓度的母液(如0.1mg/mL或1mg/mL),再按比例吸取母液加入培养基中,以确保在培养基中均匀分布。
工作浓度:在大多数标准培养基中,生物素的最终工作浓度范围很窄,通常在 0.01 - 0.1 mg/L (ppm) 之间。
如何获取准确配方:最可靠的方法是查阅目标植物的相关文献或标准培养基的原始配方。不同植物种类、不同培养阶段(诱导、增殖、生根)对生物素的需求可能略有差异。
这个问题的答案是:视情况而定,但强烈建议按配方添加。
可能不需要添加的情况:
不添加可能带来的问题:
建议:除非有明确的实验证据表明您的特定培养体系无需添加生物素,否则严格按照成熟的配方添加是最稳妥、最科学的做法。
配制高浓度母液是准确添加微量成分的关键。
配制方法(以配制100mL的0.1mg/mL母液为例):
注意事项:
生物素很少单独起作用。在组培中,它通常与硫胺素(B1)、吡哆醇(B6)、烟酸(B3)、肌醇等组成“维生素家族”协同工作。