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

（渭南職業技術學院，陜西 渭南 714000）

促進組培苗植物生根是植物組織快繁技術的關鍵環節，在植物組織培養生根培養基中，加入一定濃度的活性炭有利于誘導生根，如果活性炭濃度過高則抑制生根。有關活性炭在植物組織培養生根中的作用機理，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作原料，如煤、木材、骨頭、石油殘渣等，經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。

活性炭的多孔結構提供了大量的表面積，從而使其非常容易達到吸收雜質的目的。活性炭的吸附可分為物理吸附和化學吸附。物理吸附主要發生在活性炭去除液相和氣相中雜質的過程中。活性炭不僅含碳，而且在其表面含有少量的化學結合功能團形式的氧和氫，例如羧基、羥基、酚類、內脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有的氧化物或絡合物可以與被吸附的物質發生化學反應，從而與被吸附物質結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 提供生根暗環境

活性炭可提供暗培養環境，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]。活性炭可提供暗環境，降低光照為培養基中光敏性生長素的積累提供合適的環境[5]。原因是由于根頂端能產生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

褐變現象主要由PPO作用于天然底物酚類物質而引起的。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形成醌類物質，醌類物質再經非酶促聚合，形成紅棕色物質，逐漸擴散到培養基中，對外植體產生毒害。許多科學工作者對不同植物組織培養中的褐變現象進行研究時，都發現外植體的褐變與酚類物質及PPO的活性有密切的相關[6]。

活性炭是一種較強的吸附劑，它可以吸附培養物分泌到培養基中的酚、醌等有害物質，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基中加入0.2%活性炭，有效地解除了褐化現象，生根效果較好[7]。吳廣宇等[8]在大葉黃楊試管苗生根培養基中加入0.5%AC，生根率達95%。若不加AC，產生的根易發褐色。李琳等[9]發現在庫拉索蘆薈（Aloe vera）的生根培養基中加入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中經常使用，其主要作用是吸附培養過程中植物細胞分泌的及培養基中有害物質，有利于生根[10]。

2.3 提高培養體內可溶性蛋白和總糖的含量

培養基中加入活性炭可明顯提高培養體內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可以促進培養體內蛋白質和糖類的生物合成，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物質的能力，為蛋白質和糖類的生物合成提供豐富的原料。

2.4 吸附植物生長調節劑與其他有利生根的物質

活性炭能較強吸附植物生長調節劑等有利物質[12]。在液體或固體培養基中，活性炭對高質量濃度的IAA、NAA以及BA、KT等也產生吸附作用[13]，不利于生根。王港等[14]發現在試驗范圍內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。Takayawa和Misawa[15]報道認為，高質量濃度BA對根誘導與生長產生抑制作用，活性炭的加入可以完全逆轉這種抑制作用。而活性炭也吸附其它有利于生根的物質如硫胺素、煙酸[16]、吡哆素、葉酸[17]、螯合性離子[18]等，對生根產生不利影響。

3 討論與結論

活性炭對植物組織培養的生根主要表現在以下方面：可提供生根的暗環境，可防止褐變有利生根，有利于提高培養體內可溶性蛋白和總糖的含量，能吸附植物生長調節劑與其他有機物等有利生根的物質。可見，活性炭在植物組織培養的生根中，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。調整好活性炭與生長調節物質的用量，以使其能發揮最好的作用[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]在甜櫻桃組織培養中，在生根培養基中加入1 000 mg/L的活性炭，生根率達100%，根系發達、潔白，移栽成活率高。余曉麗等在野生黃薔薇離體生根培養基中加入0.2%活性炭，生根效果較好[7]。在櫻花生根培養基中加入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生快，質量好，成活率高[21]。在黃金梨的組織培養生根培養基中加入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%的活性炭誘導生根效果最好[24]。任桂芳等[25]在現代月季（Rosa hybrida）葉片植株再生體系中，在生根培養基中加入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生根的影響還與其他的一些因素有關，如試管苗本身生理生化狀態，無機鹽的種類多少、生長調節物質和外部環境條件等，都要綜合考慮，需進一步的研究。

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