微量元素包括哪些（微量元素包括维生素吗）

培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可分成多种类型。

（一）按成分不同划分

1、天然 培养基 (complex medium) 含有化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物，也称非化学限定培养基(chemically undefined medium)。牛肉膏蛋白胨培养基和麦芽汁培养基就属于此类。基因克隆技术中常用的LB(Luria—Bertani)也是一种天然培养基，其组成见表5.9。

牛肉浸膏、蛋白胨及酵母浸膏的来源及主要成分

营养物质 牛肉浸膏

来 源 瘦牛肉组织浸出汁浓缩而成的膏状物质

主要成分 富含水溶性糖类、有机氮化合物、维生素、盐等

营养物质 蛋白胨

来 源 将肉、酪素或明胶用酸或蛋白酶水解后干燥而成

主要成分 富含有机氮化合物、也含有一些维生素和糖类的粉末状物质

营养物质 酵母浸膏

来 源 酵母细胞的水溶性提取物浓缩而成的膏状物质

主要成分 富含B类维生素，也含有有机氮化合物和糖类

常用的天然有机营养物质包括牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏(表5.10)、豆芽汁、玉米粉、土壤浸液、麸皮、牛奶、血清、稻草浸汁、羽毛浸汁、胡萝卜汁、椰子汁等，嗜粪微生物(coprophilous microorganisms)可以利用粪水作为营养物质。天然培养基成本较低，除在实验室经常使用外，也适于用来进行工业上大规模的微生物发酵生产。

2、合成培养基(synthic medium)是由化学成分完全了解的物质配制而成，也称化学限定培养基(chemically defined medium)，高氏I号和查氏培养基就属于此种类型。配制合成培养基时重复性强，但与天然培养基相比其成本较高，微生物在其中生长速度较慢，一般适于在实验室用来进行有关微 生物营养需求、代谢、分类鉴定、生物量测定、菌种选育及遗传分析等方面的研究工作。

对绝大多数微生物而言，琼脂是最理想的凝固剂，琼脂是由藻类(海产石花菜)中提取的一种高度分支的复杂多糖；明胶是由胶原蛋白制备得到的产物，是最早用来作为凝固剂的物质，但由于其凝固点太低，而且某些细菌和许多真菌产生的非特异性胞外蛋白酶以及梭菌产生的特异性胶原酶都能液化明胶，目前已较少作为凝固剂；硅胶是由无机的硅酸钠(Na2SO3)及硅酸钾(K2SiO3)被盐酸及硫酸中和时凝聚而成的胶体，它不含有机物，适合配制分离与培养自养型微生物的培养基。

常用的天然有机营养物质包括牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏(表5.10)、豆芽汁、玉米粉、土壤浸液、麸皮、牛奶、血清、稻草浸汁、羽毛浸汁、胡萝卜汁、椰子汁等

在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态即为固体培养基。理想的凝固剂应具备以下条件：①不被所培养的微生物分解利用；②在微生物生长的温度范围内保持固体状态，在培养嗜热细菌时，由于高温容易引起培养基液化，通常在培养基中适当增加凝固剂来解决这一问题；③凝固剂凝固点温度不能太低，否则将不利于微生物的生长；④凝固剂对所培养的微生物无毒害作用；⑤凝固剂在灭菌过程中不会被破坏；⑥透明度好，粘着力强；⑦配制方便且价格低廉。常用的凝固剂有琼脂(agar)、明胶(gelatain)和硅胶(silica gel)。

1 无机营养物

无机营养物即无机盐是植物生长发育所必需的，根据植物对无机盐需要的多少，将其分为大量元素和微量元素。

1.1 大量元素

大量元素在植物体内含量占干物重的0.1-10%，其浓度一般大于0.5mmol/L，包括氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S），若加上碳（C）、氢（H）、氧（O），则有9种元素。

在离体培养中，其C、H、O三元素是从人工加入的糖类获得的，H、O元素也可以从培养基所含的水分中获得，而其余6种矿质元素要从加入的适量的无机盐类来获取。

无机氮常以硝态氮（如KNO3）和铵态氮（如NH4NO3）两种形式供应，多数培养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铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、氯（Cl）等。

植物对其需要量极微，在植物体内含量占干物重的0.01%以下，起生长发育所需的浓度一般小于0.5mmol/L，稍多则产生毒害。

碘（I）虽不是植物生长的必需元素，但几乎在所有的培养基中都含有碘元素，有些还加入了钴（Co）、镍（Ni）、钛（Ti）、铍（Be），甚至铝（Al）等元素。

1.3 铁盐

铁是用量较多的一种微量元素，是许多重要氧化还原酶的组成成分，在植物叶绿素的合成过程中起到重要的作用。

若以硫酸铁和氯化铁为供铁源，培养基的pH值会达到5.2以上，形成氢氧化铁沉淀，使培养物无法吸收而出现缺铁症，故在培养基配制时，常用硫酸亚铁和EDTA二钠配成螯合态铁，成为有机态铁方被培养物吸收和利用；也可用EDTA铁盐，作为铁的供应源。

这些元素参与培养物机体的建造，构成植物细胞中的核酸、蛋白质、叶绿体、酶系统和生物膜所必需的元素。

2 有机营养成分

在配制时，不仅要加入无机营养成分，还要加入一定量的有机营养物质，以利于培养物的生长和分化。

2.1 糖类

在组织快繁中，被培养的培养物大多不能进行光合作用，能进行的也不能满足其对糖类的需求，因此必须在培养基中添加糖作为碳源和能源，同时对维持培养基一定的渗透压也有重要作用。

最重要的碳源是蔗糖，其浓度一般为2%-3%。葡萄糖和果糖也是较好的碳源。在大规模工厂化生产中，为了降低生产成本，可用市售的白砂糖代替蔗糖，也有同样的效果。

2.2 维生素

维生素常以辅酶形式参与生物催化剂——酶系的活动，以及参与细胞的蛋白质代谢、脂肪代谢、糖代谢等重要生命活动。

在组培中以B族维生素为主，常使用盐酸硫胺素（维生素B1）、盐酸吡哆醇（维生素B6）、烟酸（维生素B3）、钴胺素（维生素B12）、叶酸（维生素Bc）、生物素（维生素H）、抗坏血酸（维生素C）等，一般使用浓度为0.1-1.0mg/L。

2.3 肌醇（环己六醇）

在组培中，肌醇本身不直接促进培养物的生长，可有助于活性物质作用的发挥，提高维生素B1的效果，参与碳水化合物代谢、磷脂代谢和离子平衡作用，从而促进培养物的生长和胚状体及芽的形成。在配制培养基时，肌醇通常使用浓度为50-100mg/L。

2.4 氨基酸

在培养基中要加入一种或数种氨基酸，最常使用的是甘氨酸（Gly），有时用到丝氨酸（Ser）、酪氨酸（Tyr）、谷氨酰胺（Gln）、天冬酰胺（Asn）等，作为重要的有机氮源。

甘氨酸能促进离体根的生长，对其培养物的生长有良好的促进作用，通常用量为2-3mg/L。

有时也采用水解乳蛋白（LH）或水解络蛋白（CH），它们是牛乳用酶法等加工而成的水解产物，是含有约20种氨基酸的混合物，通常用量为500mg/L。

2.5 有机附加物

在组培中，人们发现在培养基中添加一些天然的有机物或提取物对培养物的增殖和分化有明显的促进作用。

例如椰乳（CM），一般用量为10%-20%（或100-150mg/L）；酵母提取物为0.5%；番茄汁为5%-10%；香蕉泥为100-200mg/L；马铃薯用量为150-200g/L，去皮和去芽后，煮30分钟，再过滤，即可加入培养基中。

马铃薯、香蕉泥具有较大的pH缓冲作用。这些天然有机物的作用是为培养物提供一些必要的营养成分、生理活性物质和生长激素等。但由于这些天然有机物成分较复杂，且难确定，含量又不稳定，所以应尽量避免使用。

3 植物生长调节物质

在组培中，为了促进培养物生长和器官分化，其培养基除加入营养物质外，还必须加入一种或多种植物生长调节物质、生长调节物质（植物激素）是培养基中的关键物质，在组培中起着决定的作用。一般常用生长素和细胞分裂素类。

我们将在后期专门安排一期介绍植物生长调节物质的在组培中的作用。

3.1 生长素类

组培中，生长素类的作用是诱导愈伤组织的形成，胚状体的产生以及试管苗的生根，更重要的是细胞分裂素配成一定的比例诱导腋芽及不定芽的产生。

生长素类常用的有吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）。2,4-D一般用于初代培养，启动细胞脱分化，而再分化阶段往往不用2,4-D，而用NAA、IBA、IAA；在生根诱导中一般多用IBA。

3.2 细胞分裂素类

在进行组培中，常将细胞分裂素和生长素配合使用，即细胞分裂素与生长素的比例大时，促进芽的形成，这时细胞分裂素起到主导作用；比例小时，则有利于根的形成，这时生长素起主导作用。培养基中的细胞分裂素与生长素之间的比例是决定器官分化的关键。

细胞分裂素类常用的有：激动素（KT）、6-苄氨基嘌呤（6-BA/BA/BAP）、玉米素（ZT）、2-异戊烯腺嘌呤（2-ip）、吡效隆（CPPU）和噻重氮苯基脲（TDZ）。但在组培中通常使用人工合成的6-BA和KT，因他们性能稳定且价格适中。

4 琼脂

依据态相不同分为固体和液体培养基，其区别在于加入琼脂与否，若加入琼脂便形成胶体状态的固体培养基，而不加则为液体培养基。

琼脂是最好的固化剂，他是一种由海藻中提取的高分子碳水化合物，在培养基中本身不具营养，它的主要作用是使培养基在常温下凝固，一般使用量为0.6-1.0%。

培养基的pH值偏酸，高压灭菌时间过长，温度过高均会影响其凝固力。琼脂一般以色浅、透明、洁净为好，新买来的琼脂要先试验一下它的凝固能力，以便确定其适宜的用量。

5 活性炭

在培养基中加入活性炭（AC），其目的主要是利用其吸附能力，减少一些有害物质的不利影响，同时也创造暗环境，对某些植物诱导生根有利。

一般认为活性炭之所以有强大的吸附能力，主要是通过氢键、范德华力等作用力，把有毒物质从外植体周围吸附掉。

活性炭除了有吸附作用外，在一定程度上还降低光照强度，从而减轻褐变。

但是，活性炭对物质的吸附无选择性，既吸附有毒酚类的同时，又吸附培养基中的有利物质，如生长调节物质、维生素B6、叶酸、烟酸等，并且在不同植物的组培中有效程度不一。因此，在决定使用活性炭时应先试验再确定是否采用，通常使用浓度0.1%-0.5%。