高中生物《植物组织培养技术》文字素材3 苏教版选修1.doc

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1、植物组织培养技术一、植物细胞的全能性植物组织培养的理论依据是细胞全能性。所谓细胞全能性就是指植物体的任何一个有完整细胞核的活细胞都具有该种植物的全套遗传信息和发育成完整植株的潜在能力。例如，一个受精卵通过细胞分裂和分化产生具有完整形态和结构机能的植株，这是受精卵具有该物种全部遗传信息的表现。同样，由合子分裂产生的体细胞也具备全能性。但在自然状态下完整植株不同部位的特化细胞只表现出一定的形态与生理功能，构成植物体的组织或器官的一部分，是因为细胞在植物体内所处的位置及生理条件不同，其分化受到各方面的调控，某些基因受到控制或阻遏，致使其所具有的遗传信息得不到全部表达的缘故。植物细胞

2、的全能性是潜在的，要实现植物细胞的全能性，必须具备一定的条件：①体细胞与完整植株分离，脱离完整植株的控制；②创造理想的适于细胞生长和分化的环境，包括营养、激素、光、温、气、湿等因子。只有这样，细胞的全能性才能由潜在的变为现实的。植物的离体组织、器官、细胞或原生质体在无菌、适宜的人工培养基和培养条件下培养，就满足了细胞全能性表达的条件，因而能使离体培养材料发育成完整植株。二、植物的再生性(一)植物再生性的含义在植物分化根、茎、叶等器官的过程中，某处组织受到一定的损伤，则在受伤部位往往会产生新的器官，长出不定芽和不定根，从而形成新的完整植株。人们利用这种植物的再生作用进行无性繁殖

3、，并结合应用生根激素，使原来扦插不易成活的种类也可达到成苗的目的。植物之所以会产生器官，是由于受伤组织产生了创伤激素，由此促进愈伤组织的形成，并凭借内源激素和贮藏营养的作用又产生了新的器官。植物组织培养技术的成功，使植物的再生作用在更大的范围内表现出来。其中，不但表现为植物种类大大的增加，再生的部位不断扩大，甚至小到肉眼无法辨别、在解剖镜下操作的材料也可培养再生。在自然情况下，有些植物的营养器官和细胞再生比较困难，主要是由于内源激素调整缓慢或不完全，以及外界条件不易控制等因素所致。植物组织培养通过对培养基的调整，特别是对激素成分的调整，在人工控制的培养条件下，就有可能顺利地再

4、生出新植株。5植株再生的过程即为植物细胞全能性表达的过程，一般经过脱分化和再分化两个阶段。一般所说的细胞分化是指细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变，逐渐失去分裂能力，而形成各类植物组织和器官。由种子萌发到长成完整植株，这是胚性细胞不断分裂和分化的结果。所谓脱分化正好与分化过程相反，是指植物组织培养中构成离体植物器官和组织的成熟细胞或已分化的细胞转变成为分生状态的过程，即诱导成为愈伤组织的过程。其特征是已失去分裂能力的细胞重新获得了分裂能力。所谓愈伤组织是指在人工培养基上经诱导后外植体表面上长出来的一团无序生长的薄壁细胞。脱分化的难易程度与植物的种类、组织和细胞的状态有关。

5、一般单子叶植物比双子叶植物难；成熟的植物细胞和组织比未成熟的植物细胞和组织难；单倍体细胞比二倍体细胞难。所谓再分化是指由脱分化的组织或细胞转变为各种不同的细胞类型，由无结构和特定功能的细胞团转变为有结构和特定功能的组织和器官，最终再生成完整植株的过程。具体的植株再生途径见第三章内容。(二)愈伤组织的形成和形态发生1.愈伤组织的形成几乎所有植物材料经离体培养都有诱导产生愈伤组织的潜在能力，并且能够在一定的条件下能分化成芽、根、胚状体等。一般而言，诱导外植体形成典型的愈伤组织，大致要经历三个时期：启动期、分裂期和分化期。启动期又称诱导期，是指细胞准备进行分裂的时期。启动期的长短，

6、因植物种类、外植体的生理状态和外部因素而异。如菊芋的诱导期只要1天，胡萝卜需要几天时间。用于接种的外植体细胞，通常都是处在静止状态的成熟细胞，在一些刺激因素(如增加空气中02含量、受到机械损伤等)和激素的诱导下，其合成代谢活动加强，迅速进行蛋白质和核酸的合成，分裂前细胞呼吸作用增强；多聚核糖体、RNA和蛋白质含量显著增加，分裂有关的酶活力增强，这些变化为下一步的细胞分裂提供充足的物质基础。诱导启动的因素主要是外源激素，最常用的有2,4-D、NAA、IAA和细胞分裂素等。其中，2,4-D在诱导细胞分裂过程中，效果最明显。分裂期是指外植体细胞经过诱导后脱分化，不断分裂、增生子细胞

7、的过程。处于分裂期的愈伤组织的特点是：细胞分裂快，结构疏松，缺少有组织的结构，颜色浅或呈透明状。愈伤组织的增殖生长发生在不与琼脂接触的表面，在经过一段时间的生长后，愈伤组织常呈不规则的馒头状。如果把分裂期的愈伤组织及时转移到新鲜的培养基上，则愈伤组织可以长期保持旺盛的分裂生长能力。分化期是指停止分裂的细胞发生生理代谢变化而形成不同形态和功能的细胞的过程。若分裂期的愈伤组织在原培养基上长期培养，细胞将不可避免地进入分化期，产生新的结构。分化期愈伤组织的特点是：细胞分裂的部位由愈伤组织表面转向愈伤组织内部；