Môi trường nuôi cấy là yếu tố quan trọng nhất trong sự tăng trưởng và phát sinh hình thái của tế bào và mô thực vật. Mô thực vật nuôi cấy trong môi trường nhân tạo cũng cần được cung cấp các chất dinh dưỡng giống như cây được cung cấp từ đất. Tùy theo từng loài thực vật và giai đoạn phát triển của mô mà thành phần môi trường có thể thay đổi để phù hợp. Ngoài ra thành phần môi trường còn phụ
thuộc vào mục đích nuôi cấy là nhân giống, lưu trữ giống hoặc theo mục tiêu nghiên cứu. Các chất cơ bản trong môi trường nuôi cấy bao gồm: muối khoáng, vitamine, các chất điều hoà sinh trưởng thực vật và một số chất bổ sung khác.
Muối Khoáng: Bao gồm khoáng đa lượng và vi lượng. Khoáng đa lượng (N, P, K, Ca, S, Mg, v.v.) là yếu tố cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển của thực vật. Khoáng vi lượng (Mn, I, Cu, Zn, B, v.v.) là yếu tốđòi hỏi trong sự tăng trưởng và phát triển của cây và có nhiều vai trò khác nhau.
Vitamin: Vitamin thường giữ vai trò co-enzyme trong các phản ứng sinh hóa. Các vitamin thường được sử dụng nhiều nhất trong nuôi cấy mô là: B1 (thiamin HCl), B3 (calcium panthotenate), B6 (pyridoxine HCl), PP (acid nicotinic), H (biotin), myo inositol, v.v.
28
Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật: Chất điều hòa sinh trưởng (ĐHST) thực vật còn được gọi là Phytohormone, là các chất hữu cơ có bản chất hóa học khác nhau nhưng đều có vai trò điều hòa các hoạt động sinh lý, các quá trình sinh trưởng, sinh sản và phát triển của thực vật, được tổng hợp với một lượng rất nhỏ
trong các cơ quan khác nhau của thực vật. Các chất ĐHST thực vật bao gồm: auxin, cytokinin, gibberelline, v.v.
− Auxin: Các auxin gồm có auxin thiên nhiên (IAA) và auxin tổng hợp (IBA, NAA, 2,4 D).Trong lĩnh vực nuôi cấy in vitro, auxin chiếm vị trí rất quan trọng có tác dụng trong sự nhân lên của tế bào và hiệu quả ra rễ. Auxin có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của mô sẹo và huyền phù tế bào đồng thời điều hòa sự phát sinh hình thái, đặc biệt khi nó được sử dụng phối hợp với cytokinin.
− Cytokinin: Có hai loại cytokinin là cytokinin tự nhiên (zeatin và 2-iP) và cytokinin tổng hợp (kinetin, BAP và TDZ). Cytokinin có vai trò trong sự
tạo cơ quan thực vật, chúng kích thích mạnh mẽ sự tạo thành các chồi non, trái lại chúng là chất đối kháng của sự tái sinh rễ. Cytokinin còn định hướng tế bào trong sự phân hóa.
− Gibberelline: Gibberelline gồm 80 hợp chất khác nhau có vai trò quan trọng trong quá trình cây phát triển chiều cao ra hoa và kết trái. Chất gibberelline đầu tiên được nhận dạng là acid gibberelline hay GA3.
− Một số chất điều hòa sinh trưởng khác: Jasmonic acid (JA), salicylic acid
(SA), các brassinosteroid, các polyamin, v.v.
− Các chất ức chế tăng trưởng: Bao gồm các chất có thành phần phelnol và abscissic acid.
Các chất bổ sung khác: Bao gồm carbon (đường), than hoạt tính, tác nhân hóa đông, và các chất hữu cơ khác.
29
− Carbon và nguồn năng lượng: Saccharose là nguồn quan trọng (5g/l – 50g/l), tuy nhiên có trường hợp dùng glucose hay fructose. Hiện nay thường dùng là saccharose 20g/l trong nhiều môi trường nuôi cấy.
− Than hoạt tính: Than hoạt tính thường được sử dụng trong nuôi cấy mô các loài lan. Than có vai trò khử độc, hút ẩm, hạn chế hiện tượng hóa nâu mẫu.
− Tác nhân hóa đông: Môi trường nuôi cấy in vitro có thểđược dùng trong dạng lỏng hay đặc, phụ thuộc vào từng loại môi trường nuôi cấy. Một số
loài thực vật đòi hỏi phát triển trên môi trường đông đặc lại. Chất đông đặc
được sử dụng thường xuyên là agar được sản xuất từ tảo đỏ gracillaria.
− Các chất hữu cơ khác: Nhằm cung cấp thêm một số chất cần thiết cho sự
phát triển của mô như: nước dừa, dịch chiết nấm men, dịch chiết khoai tây, dịch chiết chuối, v.v. với thành phần không xác định và hàm lượng tùy thuộc vào loài thực vật và giai đoạn phát triển của mô.