Các nhân tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây nuôi cấy mô như nhiệt độ, ánh sáng, chất dinh dưỡng… trong đó dinh dưỡng khoáng giữ một vai trò quan trọng [80], [88]. Thành phần hoá học của môi trường có vai trò quyết định sự thành công của quy trình nuôi cấy mô tế bào thực vật. Mỗi loài cây, thậm chí mỗi cơ quan hay mục đích nuôi cấy khác nhau, có yêu cầu khác nhau về thành phần môi trường sử dụng [48], [128].
Hầu hết các loại môi trường cho nuôi cấy mô tế bào được các nhà nghiên cứu sử dụng (50 - 70%) [26] là môi trường MS (Murashige and Skoog) [81]. Thành phần chính của môi trường nuôi cấy mô tế bào bao gồm những nhóm chất chính sau đây:
* Các loại muối khoáng
- Các nguyên tố đa lượng
Có vai trò cấu trúc và chức năng, được sử dung trong môi trường nuôi cấy với nồng độ trên 30 ppm. Gồm các nguyên tố: N, P, K, S, Mg, Ca [118].
- Các nguyên tố vi lượng
Có vai trò hoạt hóa các enzim, được sử dụng trong môi trường nuôi cấy với nồng độ thấp hơn 30 ppm. Gồm các nguyên tố: Fe, B, Mn, Mo, Cu, Co, Ni [81], [118].
* Nguồn carbon hữu cơ
Mô và tế bào thực vật trong nuôi cấy in vitro sống chủ yếu theo phương thức dị dưỡng, cũng có thể sống bán dị dưỡng nhờ vào khả năng quang hợp trong điều kiện ánh sáng nhân tạo, nhưng rất yếu nên không đủ nguồn carbon hữu cơ cho sự sinh trưởng phát triển của cây [122]. Vì vậy, trong môi trường nuôi cấy cần được bổ sung nguồn carbon hữu cơ và thường dùng saccaroza, tùy theo mục đích nuôi cấy, nồng độ có thể thay đổi từ 2 - 8% [67].
* Vitamin
Mô và tế bào nuôi cấy in vitro đều có khả năng tự tổng hợp được các loại vitamin cần thiết, nhưng thường không đủ về lượng. Do đó, phải bổ sung thêm từ bên ngoài vào, đặc biệt là vitamin thuộc nhóm B với nồng độ khoảng 1 ppm [89], [126]. Bao gồm: vitamin B1, B2, B6…
Myoinositol có vai trò quan trọng cho sự phân chia tế bào vì thúc đẩy sự hình thành thành tế bào (sinh tổng hợp polygalacturonic axit và pectin). Thường sử dụng ở nồng độ cao 50 - 100 ppm.
* Nhóm chất tự nhiên
- Nước dừa: theo kết quả phân tích thành phần nước dừa [75], [76], [95], [119] cho thấy trong nước dừa có nhiều nhóm chất cần thiết cho sự sinh trưởng của tế bào như: các axit amin, axit béo, axit hữu cơ, đường, ARN, ADN, myoinositol, các chất có hoạt tính auxin, các glucosit của xytokinin.
- Dịch chiết: dịch chiết nấm men, dịch chiết mầm lúa mì (mạch nha), dịch chiết một số loại rau, quả tươi: khoai tây, chuối, cà rốt... [54].
* Chất làm đông môi trường
Các chất làm đông môi trường được sử dụng chủ yếu trong nuôi cấy mô là agar, agarose và gellan gum [96]. Agar là một loại polysacarit của tảo (chủ yếu tảo hồng- Rodophyta) được chiết suất từ rong biển từ những năm 1650 đến 1660 bởi một người nhật tên là Minoya Tarozaemon. Agar khi ngâm nước ở 80oC sẽ chuyển sang dạng sol và 40oC thì trở về trạng thái gel. Khả năng ngậm nước của agar cao (6 - 12 g/lít nước) [94]. Ở trạng thái gel nhưng agar vẫn đảm bảo cho các ion vận chuyển dễ dàng. Vì vậy, thuận lợi cho sự hút dinh dưỡng của cây trong nuôi cấy mô.
* Các chất điều hòa sinh trưởng
Trong tự nhiên, cây có khả năng tự tạo ra các chất phytohoocmon, nhưng trong nuôi cấy in vitro, các mô quá bé nên cần phải bổ sung vào môi trường nuôi cấy để định hướng sự phát triển của mô nuôi cấy [118]. Các chất điều hòa sinh trưởng thường được sử dụng ở nồng độ thấp (0,001 - 10 µM) nhưng có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả nuôi cấy. Dựa vào hoạt tính sinh học và hướng tác dụng, các chất này được chia làm 5 nhóm.
- Các hợp chất auxin có vai trò kéo dài tế bào, tạo ưu thế đỉnh, hình thành rễ bất định,… gồm các chất như IAA (indolylacetic acid), α-NAA (α-naphthylacetic acid), 2,4-D (diclorophenoxy acetic acid), IBA (indolyl butyric acid)… Thông
thường, khi nồng độ auxin thấp sẽ kích thích sự tạo rễ, nồng độ auxin cao thì dẫn đến sự hình thành callus [110].
- Các hợp chất cytokinin quyết định sự phân chia tế bào, thúc đẩy sự hình thành và phát triển chồi,… gồm các chất như kinetin, BAP (5- benzyl amino purin) và zeatin… Ở nồng độ cao (1 - 10 mg/l), cytokinin kích thích sự hình thành chồi bất định nhưng ức chế sự tạo rễ. Các chất này được tổng hợp ở rễ và được vận chuyển một cách thụ động lên phía trên.
- Các hợp chất gibberellin quyết định sự sinh trưởng của cây.
Quan trọng nhất trong nhóm này là gibberellin acid (GA3): có tác dụng kéo dài lóng đốt, kích thích sự sinh trưởng của các mô phân sinh, chồi...
- Axit absisic chất ức chế sinh trưởng. - Ethylen ức chế sinh trưởng gây sự già hoá.
Trong đó axit absisic và ethylen rất ít được sử dụng trong nuôi cấy mô tế bào [3].