植物生长调节剂八：茉莉酮酸、肌醇和甾醇在植物组培中的作用

引言：

  植物生长调节剂是一类能够调节植物生长发育的物质，在农业生产和植物研究中具有重要意义。茉莉酮酸、肌醇和甾醇虽然不是常见的植物调节剂，但是在调控植物生长、发育、衰老等过程中发挥着关键作用。

一、茉莉酮酸

  茉莉酮酸的核心功能是模拟植物在自然环境中面临病虫害、机械损伤等胁迫时的防御反应，激活次生代谢途径相关基因的表达，从而显著提高组培体系中目标次生代谢产物的产量。这一作用在药用植物、香料植物组培中尤为重要（解决野生资源稀缺、田间种植产物含量低的问题）。以下从具体功能角度详细说明：

1.作用机制

JA/MeJA通过与植物细胞内的受体结合，启动“JA信号通路”，调控次生代谢途径中的关键酶基因表达（如苯丙氨酸解氨酶PAL、萜类合成酶TPS、生物碱合成相关酶等），加速前体物质向目标产物的转化。

2.可以调节器官分化与形态建成

  茉莉酮酸虽不直接主导愈伤组织脱分化或芽/根的基础分化（此功能主要由生长素-细胞分裂素平衡调控），但能修饰分化方向、诱导特定器官形成，尤其在块茎、鳞茎等贮藏器官的组培诱导中效果显著。

3.诱导贮藏器官形成

  对马铃薯、百合、郁金香等需形成块茎/鳞茎的植物，JA/MeJA可模拟自然条件下的“胁迫信号”（如短日照、低温），促进组培苗中碳水化合物的积累，诱导块茎原基形成。

4.调控愈伤组织分化方向

  在部分植物中，JA/MeJA可通过调节激素平衡影响分化。例如对烟草愈伤组织，低浓度JA（5μmol/L）可促进芽分化；高浓度JA（>50μmol/L）则抑制芽分化，转向形成愈伤组织或不定根；

5.增强组培体系的抗逆性

  组培中的试管苗长期处于“无菌、恒温、高湿度”的人工环境中，抗逆性极弱（如移栽时易受干旱、病原菌侵害）。JA/MeJA可通过诱导抗逆相关物质合成、激活抗逆基因，增强试管苗的抗逆能力，提高炼苗和移栽成活率。

二、肌醇

  肌醇（Inositol），又称环己六醇，是植物组织培养培养基中不可或缺的微量有机成分（常归类于“维生素类辅助物质”）。尽管它不直接参与细胞分裂或器官分化的核心调控（如生长素、细胞分裂素的作用），但通过提供基础营养、稳定细胞结构、调控代谢平衡，为离体组织的生长发育创造了必要条件，是保障组培体系高效运转的“幕后支撑因子”。以下从三大作用做详细介绍：

1.作为基础营养物质，参与细胞代谢

  肌醇是植物细胞代谢的“基础原料”，其核心作用是为离体组织（如愈伤组织、悬浮细胞）提供能量代谢中间产物和生物合成前体，直接影响细胞的存活与增殖效率。肌醇可转化为磷酸肌醇（如肌醇-1-磷酸），作为糖代谢的分支节点，补充葡萄糖代谢产生的TP，为细胞分裂、物质合成（如蛋白质、核酸）提供能量。在组培培养基中，蔗糖是主要碳源，但部分植物（如兰花、马铃薯）的离体组织对蔗糖利用效率较低，肌醇可通过促进糖的转运和分解，避免细胞因“碳源利用不足”导致生长缓慢或停滞。

2.稳定细胞结构，保护离体组织免受胁迫

  组培中的离体组织（如试管苗、悬浮细胞）长期处于“无菌、恒温、高湿度”的人工环境中，细胞结构脆弱，易受渗透压波动、氧化损伤等胁迫影响。肌醇通过保护细胞膜和细胞器，增强细胞的抗逆能力，减少组培中的“褐化、玻璃化”等常见问题。当培养基渗透压骤变（如蔗糖浓度过高）或存在微量毒素（如外植体消毒残留）时，细胞膜易出现漏洞，肌醇可通过快速合成磷脂酰肌醇，填补膜结构缺陷，阻止细胞内物质（如电解质、酶）泄漏。

  此外肌醇可清除细胞内积累的活性氧（ROS），减少膜脂过氧化产物（如丙二醛MDA）的生成，避免细胞膜因氧化而失去功能—这在木本植物（如苹果、杨树）的愈伤组织培养中尤为重要，可显著降低褐化率（从50%以上降至20%以下）。

3.调控激素信号，协同促进器官分化

  肌醇本身不具备生长素或细胞分裂素的“分化诱导活性”，但它可通过增强细胞对激素的敏感性、调节激素代谢效率，间接辅助器官分化，提升组培苗的质量和成活率。肌醇衍生的“磷酸肌醇信号通路”是植物激素信号传导的重要载体：例如，生长素（如IAA）可通过激活磷酸肌醇代谢，将信号传递至细胞核内，调控分化相关基因（如PIN基因）的表达。

  肌醇还可促进生长素的“活化”，部分植物离体组织中，生长素以“结合态”（如与糖结合）存在，肌醇可通过调节糖苷酶活性，将结合态生长素转化为“游离态”，提高培养基中有效生长素浓度。当培养基中细胞分裂素浓度过高时，易导致芽体细弱、玻璃化，肌醇可通过促进细胞对激素的吸收和降解，缓解毒性—例如，在菊花茎段培养中，“6-BA（1mg/L）+肌醇（100mg/L）”组合可避免玻璃化苗的产生，同时保证丛生芽数量。

三、甾醇

  甾醇（Sterols）是一类广泛存在于植物细胞中的脂溶性小分子化合物，在植物组织培养中，它既是维持细胞结构的“结构基石”，也是调控细胞生长、分化的“信号分子”（部分甾醇衍生物属于植物激素或类激素物质）。与生长素、细胞分裂素的“强调控性”不同，甾醇的作用更偏向于基础保障与精细调节，通过稳定细胞膜、优化代谢环境、辅助激素信号传导，为离体组织的高效培养提供关键支撑。以下从两大作用做详细介绍：

1.构建与稳定细胞膜，保障细胞存活

  植物组培中的离体组织（如愈伤组织、悬浮细胞、试管苗）长期处于人工调控的无菌环境中，细胞膜易受渗透压波动、氧化损伤、机械剪切（如悬浮培养搅拌）等胁迫影响。因此甾醇作为细胞膜的核心组成成分，是维持膜结构完整性和功能稳定性的“关键骨架”。在构成膜脂双层的核心成分：甾醇（如β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇）占植物细胞膜脂质总量的10%-30%，其环状结构可插入磷脂分子之间，通过疏水相互作用“锚定”磷脂双分子层，减少膜的流动性波动—在低温环境下（如组培室温度偏低），可防止膜脂凝固；在高温或高渗透压下，可避免膜过度膨胀破裂。

  其次甾醇通过与膜上蛋白质（如载体蛋白、通道蛋白）结合，稳定蛋白质构象，确保细胞对营养物质（如蔗糖、氨基酸）的主动吸收，同时阻止细胞内关键物质（如酶、电解质）的泄漏。

2.类激素调节功能，辅助器官分化与细胞增殖

  部分甾醇衍生物（如油菜素内酯，Brassinolide, BR，属于第六大类植物激素）具有明确的调节活性，可与生长素、细胞分裂素协同作用，调控离体组织的细胞分裂、器官分化方向，提升组培苗的质量和分化效率。甾醇（尤其是BR）可激活细胞周期相关基因（如Cyclin D、CDK）的表达，加速细胞从G1期（DNA合成前期）向S期（DNA合成期）过渡，缩短细胞分裂周期，增加细胞增殖速率。

  甾醇不直接主导“芽/根分化”（此功能由生长素-细胞分裂素平衡决定），但可通过增强细胞对激素的敏感性，优化分化效果。例如在芽分化培养基中添加低浓度甾醇（如0.05μmol/L-0.2μmol/L BR），可增强细胞对细胞分裂素（6-BA）的响应，促进芽原基的形成和伸长，减少“丛芽细弱、白化苗“问题—在菊花茎段培养中，“6-BA（1mg/L）+BR（0.1μmol/L）”组合可使丛生芽的平均高度从2.5cm提升至4.0cm，且芽体更健壮。

四、总结

  赤霉素、乙烯、脱落酸及其类似物和抑制剂在植物生长发育和农业生产中扮演着不可或缺的角色。深入了解它们的特性和作用机制，合理运用这些植物生长调节剂，有助于提高农作物产量、改善农产品品质、增强植物抗逆性，对推动农业现代化发展具有重要意义。

五、植物组培相关培养基的展示

  青岛高科技工业园海博生物技术有限公司有各种植物组培相关培养基，如下表所示。

表1 海博生物植物培养基种类及货号

注:本文属海博生物原创,未经允许不得转载。

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