活性炭在促进组培苗植物生根中的作用

孙占育，孙志强，曹 斌

（渭南职业技术学院，陕西 渭南 714000）

促进组培苗植物生根是植物组织快繁技术的关键环节，在植物组织培养生根培养基中，加入一定浓度的活性炭有利于诱导生根，如果活性炭浓度过高则抑制生根。有关活性炭在植物组织培养生根中的作用机理，前人已作了大量的工作。

1 活性炭的特性

活性炭是用以碳为主的物质作原料，如煤、木材、骨头、石油残渣等，经高温炭化和活化而成。活性炭在原料进行炭化过程中，含碳有机物去除后，使基本晶格间生成孔隙，形成很多的各种形状和大小的细孔。活性炭的孔径从10～500 μm不等，具特定内在吸附表面，面积范围在600～2 000 m2/g·L 之间[1]。

一般把粒度大于0.175 mm的活性炭称作颗料活性炭，而将粒度小于0.175 mm的活性炭通称粉状活性炭或粉状炭。粉状炭在使用时有吸附速度较快，吸附能力更强更充分等优点[2]。粉末状的活性炭与颗粒状的活性炭相比吸附性更强。

活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收杂质的目的。活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭不仅含碳，而且在其表面含有少量的化学结合功能团形式的氧和氢，例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有的氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。活性炭的吸附正是上述二种吸附能力综合作用的结果。

2 活性炭在组培苗植物生根中的作用

2.1 提供生根暗环境

活性炭可提供暗培养环境，提高生根率。究其原因是：能增加天冬氨酸、赖氨酸、脯氨酸等游离氨基酸的含量，促进细胞的脱分化；此外，可以抑制生长素的光氧化作用，提高生长素的含量和活性[3]。

组培苗根系有避光生长的特性，使用活性碳后创造了利于根系生长的黑暗条件，故能促进根系生长[4]。活性炭可提供暗环境，降低光照为培养基中光敏性生长素的积累提供合适的环境[5]。原因是由于根顶端能产生IAA，有利于根的生长，但IAA易受光氧化而被破坏，因此活性炭的作用正是通过减弱光照保护了IAA，从而间接的促进了根的生长。

2.2 防止褐变，有利生根

褐变现象主要由PPO作用于天然底物酚类物质而引起的。PPO是植物体中普遍存在的一种末端氧化酶，它可以催化酚类物质形成醌类物质，醌类物质再经非酶促聚合，形成红棕色物质，逐渐扩散到培养基中，对外植体产生毒害。许多科学工作者对不同植物组织培养中的褐变现象进行研究时，都发现外植体的褐变与酚类物质及PPO的活性有密切的相关[6]。

活性炭是一种较强的吸附剂，它可以吸附培养物分泌到培养基中的酚、醌等有害物质，从而有效地减轻褐变。余晓丽等在野生黄蔷薇离体生根培养基中加入0.2%活性炭，有效地解除了褐化现象，生根效果较好[7]。吴广宇等[8]在大叶黄杨试管苗生根培养基中加入0.5%AC，生根率达95%。若不加AC，产生的根易发褐色。李琳等[9]发现在库拉索芦荟（Aloe vera）的生根培养基中加入0.2%和0.4%的活性炭容易生根，不加活性炭的培养基，外植体基部易褐化，基本不生根。活性炭作为一种吸附剂在组织培养中经常使用，其主要作用是吸附培养过程中植物细胞分泌的及培养基中有害物质，有利于生根[10]。

2.3 提高培养体内可溶性蛋白和总糖的含量

培养基中加入活性炭可明显提高培养体内可溶性蛋白和总糖的含量，分别为无活性炭对照的1.9倍和2.4倍[11]。AC可以促进培养体内蛋白质和糖类的生物合成，其机理可能是由于AC促进根的形成与生长，形成了较强的吸收水分和无机盐等营养物质的能力，为蛋白质和糖类的生物合成提供丰富的原料。

2.4 吸附植物生长调节剂与其他有利生根的物质

活性炭能较强吸附植物生长调节剂等有利物质[12]。在液体或固体培养基中，活性炭对高质量浓度的IAA、NAA以及BA、KT等也产生吸附作用[13]，不利于生根。王港等[14]发现在试验范围内IAA、KT和2，4-D 3种激素的被吸附量均与活性炭用量呈线性相关。Takayawa和Misawa[15]报道认为，高质量浓度BA对根诱导与生长产生抑制作用，活性炭的加入可以完全逆转这种抑制作用。而活性炭也吸附其它有利于生根的物质如硫胺素、烟酸[16]、吡哆素、叶酸[17]、螯合性离子[18]等，对生根产生不利影响。

3 讨论与结论

活性炭对植物组织培养的生根主要表现在以下方面：可提供生根的暗环境，可防止褐变有利生根，有利于提高培养体内可溶性蛋白和总糖的含量，能吸附植物生长调节剂与其他有机物等有利生根的物质。可见，活性炭在植物组织培养的生根中，有正面影响，也有不利的一面。使用活性炭的时候，必须考虑其两面性，选择合适的AC浓度。调整好活性炭与生长调节物质的用量，以使其能发挥最好的作用[19]。一般认为[20]，活性炭的使用浓度在0.02%～1.0%，尤以0.1%～0.5%最常用。

韩文璞等[4]在甜樱桃组织培养中，在生根培养基中加入1 000 mg/L的活性炭，生根率达100%，根系发达、洁白，移栽成活率高。余晓丽等在野生黄蔷薇离体生根培养基中加入0.2%活性炭，生根效果较好[7]。在樱花生根培养基中加入0.1%～0.2%的AC后，根系较长、白色、有韧性，试管苗移栽后新根发生快，质量好，成活率高[21]。在黄金梨的组织培养生根培养基中加入0.5g/L活性炭生根效果好，生根率达80%以上[22]。活性炭对红叶石楠的生根也有促进作用，但低浓度（0.3%）的效果好于高浓度（0.5%）的活性炭。可能是IBA被高浓度（0.5%）的活性炭吸附，降低了生长素的作用效果[23]。

活性炭大大地缩短了生根时间，增加了根数和根长，促进组培苗上部叶片浓绿，生长旺盛，添加0.2%～0.3%的活性炭诱导生根效果最好[24]。任桂芳等[25]在现代月季（Rosa hybrida）叶片植株再生体系中，在生根培养基中加入0.1%活性炭可形成完整的根系。可见，在植物组织培养生根中，选择合适的活性炭浓度有利于生根。活性炭对植物组织培养生根的影响还与其他的一些因素有关，如试管苗本身生理生化状态，无机盐的种类多少、生长调节物质和外部环境条件等，都要综合考虑，需进一步的研究。

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