植物组织培养的基本原理

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1、第三章植物组织培养的基本原理第一节植物细胞全能性和细胞分化一、植物细胞全能性（Totipotency）1、植物细胞全能性：1902年由Haberlandt提出，即植物体细胞在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整植株的能力。20世纪80年代，认为每一个植物细胞具有该植物的全部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。植物细胞全能性的证明是通过1958年Steward等胡萝卜根段细胞体胚发生试验及1964年Guha等进行的曼陀罗花药培养。从一个细胞发

2、育成一个植株2、全能性表达：少数体细胞在发育过程中可能丢失或增加一部分遗传物质,因而失去全能性。如筛管细胞,它在发育过程中失去细胞核,因而没有全能性。由于目前还无法使所有的离体植物细胞都实现其全能性。多数情况下只是分生组织等的细胞能实现。离体材料在一定条件下仍将按原有的动态平衡关系进行生命活动，表现其全能性。决定(Determination)：植物体是由各个层次或小系统如基因水平、细胞水平、器官水平构成的生命大系统，系统内和系统间协调运行不仅是维持植物生长的先决条件，而且它们的动态平衡关系还制约着其发育进程。全能性表达条件之一：细胞的孤立是诱发全能

3、性表达的重要因素。脱分化（Dedifferentiation）：已分化的植物细胞要表达全能性,必需先脱分化,使细胞恢复到胚性阶段。生长素尤其是2,4-Ｄ对脱分化具有重要作用。2,4-Ｄ浓度高时,诱发不均等分裂；而浓度低时,只诱发均等分裂。一旦发生不均等分裂,细胞就对生长素失去敏感性,在无生长素的条件下能自发形成体细胞胚。全能相对性的启发在离体培养的选材上，尽可能选取分生组织的部位。将实验目的与外植体生长发育状态(“决定”状态)相结合，创造良好的离体条件。合理使用生长调节物质。二、细胞分化（Celldifferentiation）1、概念（1）分化：

4、是指植物体各个部分出现异质性的现象，包括细胞分化、组织分化和器官分化。（2）细胞分化：指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在的发育方式改变的过程。细胞分化是组织分化和器官分化的基础，是植株离体再生的基础。2、植物细胞分化的某些规律和机理（1）细胞分化基本分为形态结构分化和生理生化分化两类，生理生化分化在形态结构分化之前。（2）分化与极性（Polarity）关系密切。（3）生理隔离或机械隔离在细胞分化中有促进作用。（4）细胞分裂对细胞分化具有重要作用。（5）植物生长调节剂有明显调节作用。如生长素与分裂素比值，高，促进生根；低，芽。（6）染色体和D

5、NA的变化对细胞分化影响较大。如DNA差异复制。新种的特征带SSR谱带变异在DNA水平复制上的差异细胞分化在DNA水平上的体现颖果作外植体.愈伤组织分化芽第二节离体条件下植物器官的发生一、脱分化（Dedifferentiation）1、概念：也称去分化，指离体条件下生长细胞、组织或器官经过细胞分裂或不分裂逐渐失去原来的结构和功能而恢复分生状态，形成无组织结构的细胞团或愈伤组织或不分化细胞的过程。如叶柄基部的薄壁细胞成为离层细胞；伤害导致局部细胞形成愈伤组织。机理尚未完全阐明。一般认为脱分化过程中细胞膜透性改变，细胞核增大，内质网范围扩大，多核糖体形

6、成，过氧化物酶增加，蛋白质和酚类物质合成活跃等。2、脱分化的机理黄瓜子房组织经脱分化形成胚性愈伤组织（1）损伤。切割损伤的刺激，促使细胞增殖。（2）在诱导愈伤组织时常加入生长素类，但同时配合细胞分裂素的效果可能更好。（3）弱光或黑暗条件有利于脱分化中的细胞分裂。（4）细胞位置.外植体本身的各类细胞可能对培养条件的刺激有不同的敏感性。（5）外植体的生理状态。不同生理年龄和不同季节都会有不同的培养反应。（6）植物种类的差异。一般双子叶植物比单子叶植物及裸子植物容易。3、影响脱分化的主要因素不同部位产生不同脱分化效果二、再分化（Re-differenti

7、ation）1、概念：指离体培养的植物细胞和组织可以由脱分化状态重新进行分化，形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官，甚至形成完整植株。（1）细胞水平再分化：首先是细胞壁变厚、假导管细胞的形成，以及酶水平的变化和明显的机能分化，从而形成各种类型的细胞。（2）组织水平再分化：在高水平生长素条件下，最常见的是维管组织（Vasculartissue）的分化.松散的愈伤组织内含大量拟分生组织或瘤状结构；致密的愈伤组织内组织分化很少，大多由高度液泡化的细胞组成。（3）器官水平再分化：依起源不同，分器官型（Organ）和器官发生型（Organogenesis）

8、。器官型：直接由外植体细胞形成器官原基，继而发育成器官；器官发生型：外植体先形成愈伤组织，再由愈伤组织产生不同的器官原基。