什么是测试管理组培苗的玻璃化问题

2021年2月2日发(作者：试管 冻卵还是冻囊 胚 同济)
组培苗的玻璃化问题

日期：
2010
年
4
月
1
日

来源：互联网

作者：植物组培网

点击：
3026


在进行植物组织培养时，经常会发现试管苗生 长异常，表现为试管苗叶、嫩梢呈水晶透明或半透时，水浸状；
整株矮小肿胀、失绿；叶片皱缩成纵向卷 曲、脆弱易碎；叶表缺少角质层蜡质，没有功能性气孔，不具有栅
栏组织，仅有海绵组织。这种试管苗生 长异常现象就是

h
（
1981
）首先命名的
“
玻 璃化
”
（
Vitrification
）。是植物组织培养过程中所特有的一 种生理失调或生理病变。



玻璃苗中因其体内含水量高，干物 质、叶绿素、蛋白质、纤维素和森质素含量低、角质层、栅栏组织等
发育不全，表现为光合能力和酶活性 降低，组织畸形，器官功能不全，分化能力降低，所以很难继续用作继
代培养和扩大繁殖的材；生根困难 ，移栽后也很难成活。植物微体快速繁殖时玻璃苗的出现已成为一种很普
遍的现象，该苗有时多达
50%
以上，严重影响繁殖率的提高，已成为茎尖脱毒、工厂化育苗和材料保存等
方面的严重 障碍，造成人、财、物的极大浪费，所以试管苗下班化现象对植物组织培养的危害是相当严重的，
也是亟 待解决的问题。



（一）玻璃苗发生的因素



琼脂和蔗糖浓度与玻璃化成负相关，琼脂或蔗糖浓度越高，玻璃苗的比率越低。< br>Daniel G. W. Brown
认为玻璃化可能是培养基渗透 势不当所致。
碳源不仅为芽的形成提
供能量，而且也起渗透调节作用，主要影响培养基的渗势（
Salisbury
等）。随琼脂浓度及纯度的增加，培
养基硬度增加，
从而 影响其衬质势和水分状况。
Debergh
等研究表明，
液体培养基的水势影响玻璃苗 的形成，
Ziv
等认为只要降低培养容器中的相对湿度，就可以降低玻璃苗的比例。刘思颖等（
1988
）测得丝石竹玻璃
苗叶片的水势约为正常苗的
1.9
倍，< br>含水量为正常苗的
2.09
倍
—
2.21
倍。
自由水 和高湿度可能与肉质嫩梢
的形成有关。
Davis
等研究表明，液体培养是导致玻璃化 的主要原因。可以断定，试管苗玻璃化可能是培养
基内水分状态不适应的一种生理变态。



许多学者证明培养基中
BA
浓度和培养温度与玻璃化 成正相关，
BA
浓度越高或培养温度越高，玻璃苗
比率越大。

De bergh
曾用
14C-KT
研究表明，随琼脂浓度的增加，
KT
利 用率降低。同时也证明，随
BA
浓度的增加，玻璃化率增加。
Bornman
等用
14C- BA
研究表明，
14C-BA
的积累与不定芽分化和玻璃化是
同步的。
玻璃化苗的一个重要特征是叶脉明显加长，
而
GA3
也有类 似效应，
也许
GA3
促进了细胞过度生工，
从而导致玻璃化。生长素可以改变 细胞壁的机械特性，使其具有更大的可塑性。



许多研究表明，< br>非受伤的物理和化学协迫可以增加乙烯的合成。
玻璃化被认为是一种非受伤协迫条件下形
态上的反应。玻璃苗苯丙氨酸解氨酶（
PAL
）的活性低于正常植株。在协迫条件下乙烯的快速 合成，又通过
抑制氨基环丙烷羧酸（
ACC
）酶的形成，对乙烯起反馈调节作用。通过 改善气体交换防止玻璃化形成，可能
与克服乙烯反馈抑制有关。一种与膜有关的过氧化物酶直接或间接掺 入
ACC
合成乙烯。现已证明，
IAA-
氧
化酶体系至少在乙烯合成 的最后一步起作用。
IAA
含量降低将进一步通过
IAA
调节
S-< br>腺苷甲硫氨酸
（
SAM
）
转化成
ACC
这一过程，从 而降低了乙烯形成。
Kevers
等曾证明，对于玻璃苗，碱性过氧化酶同功酶活性增
加，而酸性同功酶活性降低。但总可溶性过氧化物酶活性增加，仅限于碱性提取物。有人认为，玻璃化的形
成主要是膜的效应而与核酸无关。乙烯促进了叶绿素分解及细胞的畸形发展。乙烯处理破坏了膜的结构，随着细胞壁解离，细胞内积累有在量纤维素及泡状物质。可见，乙烯对玻璃化的影响，与改变组织的生理生化< br>及纤维结构有关。


Hakkart F. A.
等认为玻璃苗是培养瓶内气体与外界交换不 畅造成的。密闭的封瓶
口材料是导致玻璃化的原因之一（陈国菊等
1992
，李云等< br>1996
）。



培养基中高的含
N
量，特别是高的氨态
N
，也是导致玻璃化的因素。



有人发现不同部位的节段外植体与玻璃化有关，以留兰香基部节段所形成的试管苗玻璃苗严重，中部茎< br>段次之，茎尖最好（柴明良）；重瓣丝石竹中部茎段出现玻璃苗较多，基部茎段较少，茎尖没有（郭达初） 。
郭东红等（
1989
）认为瑞香茎尖外植体大小与玻璃化相关，茎尖外植体越小，出 现玻璃苗比率越大。



（二）玻璃苗发生的机理


Kevers
等的试验表明，
苹果砧木
M7
等的玻璃苗是由于过氧化物酶
——
吲哚乙酸氧化酶系统控
制的乙烯过饱 和的影响，并认为细胞激动素和
NH4+
离子的过剩是一种最初的胁迫，受胁迫的试管苗在乙烯
过剩的空气中，抑制了乙烯的生物合成，结果降低苯丙氨酸解氨酶（
PAL
）和酸性过 氧化物酶的活性，从而
妨碍组织木质化，导致形成玻璃苗。一种诱导协迫（过多的细胞分裂素和
NH4+
），可以通过酚含量的快速
化调节不断增加的过氧化物酶活性。
乙烯的大量形 成又对其自身起反馈抑制作用，
结果
PAL
和酸性过氧化物
酶活性降低，从而 抑制木质化过程的进行。糖用于氨基酸的合成，纤维素含量降低。由于缺乏纤维素和木质
素，壁压降低， 从而细胞过分吸水，并导致玻璃化。



张洪胜等认为在试 管苗玻璃化过程中，作为内源激素的乙烯从代谢调节上起了关键性启动作用。而乙
烯的产生则取决于培养 环境中的胁迫条件，如水势不当，通气不畅（造成缺氧）及培养基用
BA
量过高等，
均 会导致乙烯产生。乙烯产生后引发了其他激素质和量上的改变及酶类的变化。因此，发生蛋白质、纤维素
和木质素的合成障碍及降解，叶绿素分解黄化，逐渐形成玻璃化症状；张昆瑜等（
1991
）认 为乙烯克服试管
苗玻璃化的机理是复杂的，在添加乙烯前体
ACC
（
1-氨基环丙烷
-1-
羧酸）和乙烯释放剂
CEPA
（乙烯利）
的培 养基上证明乙烯对香石竹试管苗干物质积累及组织、器官的发育有利。并发现
ACC
可促进烟草 愈伤组
织中的过氧化物酶和苯丙氨酸裂解酶的活性，加强磷酸戊糖途径与抗氰交替途径，前两个酶是促进 木质素合
成和细胞壁形成的关键酶，
磷酸戊糖途径与叶绿素前体的合成有关，
抗氰交替 途径则降低了
ATP
的合成，
从