2.2.4 培养基及其配制
培养基是细胞培养中的重要物质，除了培养材料本身的因素外，培养基的种类和成分等直接影响细胞的生长发育，应根据培养材料的种类和培养部位不同选择适宜的培养基。常用的有植物细胞培养基和动物细胞培养基。动物细胞培养基详见第8章动物细胞培养所需的基本条件，以下详述植物细胞培养基的成分及配制。
1）培养基成分
大多数植物培养基的主要成分是无机营养、有机营养、碳源、植物生长调节剂等。
（1）无机营养
无机营养包括大量元素和微量元素。按照国际植物生理学会（IAPP）的建议，将植物所需的浓度大于0.5 mmol／L的矿质元素称为大量元素，将植物所需的浓度小于0.5 mmol／L的矿质元素称为微量元素。
其中，大量元素包括氮、磷、硫、钙、钾和镁。氮是细胞内核苷酸、氨基酸、蛋白质、某些激素和叶绿素的组成成分，培养基中加入量最多的是氮，一般以硝酸盐、铵盐的形式供给。磷在细胞分裂和光合作用的能量转化和贮存中起着重要作用，同时它也是核酸、蛋白质和叶绿素等分子的结构成分，能增强植物的抗逆能力，促进早熟；细胞培养过程中需要大量的磷，通常以盐的形式供给。钾是许多酶的催化剂，且能促进叶绿体ATP的合成，增强植物的光合作用和产物的运输，提高植物的抗逆性，在细胞和组织培养中也是以盐的形式供给。钙、镁、硫也是植物所必需的，参与细胞壁的构成，影响光合作用，促进代谢等生理活动，常以硫酸镁和钙盐的形式供给。
微量元素主要有硼、铁、锌、铜、锰、钼、钴、氯。微量元素在植物生长过程中的需要量很少，稍多则会出现外植体蛋白质变性、酶系变活、代谢障碍等毒害现象。
（2）有机营养
有机营养是指植物生长发育时所必需的有机碳、氢、氮等物质，主要包括糖、维生素、肌醇、氨基酸等。
①糖。糖既可作为碳源，为培养的外植体提供生长发育的碳骨架和能源外，还具有维持培养基一定渗透压的作用。一般添加蔗糖、葡萄糖和果糖。其中蔗糖最常用，它具有热变性，经高压灭菌后大部分分解为D-葡萄糖、D-果糖，剩下部分的蔗糖，利于培养物的吸收。
②维生素。维生素类化合物在植物细胞里主要以各种辅酶的形式参与多项代谢活动，对生长、分化等有很好的促进作用。使用量通常为0.1～1.0 mg／L。常用的微生素有盐酸硫胺素（维生素B1）、盐酸吡哆醇（维生素B6）、烟酸（维生素B3）、生物素（维生素H）、叶酸、抗坏血酸（维生素C）。(https://www.daowen.com)
③肌醇。肌醇参与碳水化合物代谢，磷脂代谢等生理活动，可促进培养组织快速生长、胚状体及芽的形成。培养基中肌醇用量一般为50～100 mg／L。
④氨基酸。氨基酸作为一种重要的有机氮源，是构成生物大分子的基本组成，具有缓冲作用和调节培养物体内平衡的功能，植物细胞和组织培养中常用的氨基酸有丙氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、酪氨酸、天冬酰胺，以及多种氨基酸的混合物，如水解酪蛋白、水解乳蛋白等。
（3）植物生长调节物质
植物生长调节物质是培养基中不可缺少的关键物质。植物激素是在植物体内由自身合成的，对植物生长的发育具有调节作用，而植物生长调节剂是外源的调节植物生长发育的物质。常用的植物生长调节物质有以下几种：
①生长素类。生长素能诱导培养物细胞分裂、增殖、愈伤组织形成和在根的分化上作用明显。组织培养中常用的生长素有吲哚乙酸（IAA）、吲哚-3-丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、二氯苯氧乙酸（2，4-D）。其中IAA和NAA广泛用于生根并能与细胞分裂素互相作用促进茎的增殖；NAA能有效促进生根和诱导细胞分裂，2，4-D在诱导愈伤组织形成和生长上作用明显。配制时生长素一般溶于95%酒精或0.1 mol／L NaOH中，以后者的溶解效果更好。
②细胞分裂素类。细胞分裂素影响细胞分裂、顶端优势的变化和茎的分化等。在细胞培养基中加入细胞分裂素，主要是为促进细胞分裂和由愈伤组织或器官上分化不定芽。常用的细胞分裂素有呋喃氨基嘌呤（激动素，KT）、6-苄基腺嘌呤（6-BA）、异戊基氨基嘌呤（2-ip）和玉米素（ZT）等。
除了生长素和细胞分裂素之外，有时在某些特殊培养实验中也会用到赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA）等。
（4）琼脂
琼脂并非培养基的必需成分，但它能使培养基凝胶化，防止培养物在液体培养基中沉没因缺氧而死亡。琼脂是一种由海藻提取的多糖类物质，一般使用浓度为0.7%～1%。若浓度太高则培养基硬度大，营养物难于扩散，培养物不能获得充足的营养而影响其生长。有研究表明，在经琼脂半固化的培养基上，大多数培养物生长良好，所以，琼脂培养基得到了广泛的应用。
2）培养基母液的配制
用于植物细胞和组织培养的培养基种类较多，每种材料需要根据其生物学特性选择合适的培养基。不同类型培养基在配制方法上基本相同，一般都是将培养基中的大量元素、微量元素、铁盐、维生素、氨基酸和各种植物激素分别配成10倍、100倍或200倍等的浓缩母液，用时进行稀释。具体配制方法见实训2细胞培养液的配制。
