植物细胞全能性课件

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1、植物细胞全能性徐晓洋2011201043植物细胞全能性（totipotency）：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。1、植物细胞全能性的早期研究2、植物细胞全能性理论的实验证据5、展望4、植物细胞全能性（组织培养）的应用3、植物细胞全能性的调控机制德国植物生理学家科戈特利布·哈布兰特（GotliebHaberlandt，1854-1945）在1902年提出植物细胞全能性的理论，即植物体细胞在适当的条件下，具有不断分裂和

2、繁殖、发育成完整植株的能力。1、植物细胞全能性的早期研究GotliebHaberlandtPlantTissueCulture:100yearssinceGottliebHaberlandtHistoryofplanttissuecultureMolecularBiotechnologyVolume37,Number2,169-180,DOI:10.1007/s12033-007-0031-3戈特利布·哈布兰特将分离的小野芝麻栅栏细胞、大花凤眼兰叶柄木质部髓细胞、疗肺草和荨麻腺毛细胞、紫鸭拓草雄蕊绒毛细胞等，培养在克诺普盐溶液添加葡萄糖和蛋白胨的培养基

3、中，以诱导培养细胞的分裂和分化。虽然这些培养细胞能合成淀粉，体积增大，存活几个星期，但没有细胞分裂发生。主要原因是他所选择的实验材料和培养基不适合。在以后的研究中，培养基成分的研究成为组织培养研究或植物细胞全能性研究的一个突破口。20世纪30年代至50年代期间，随着B族维生素的应用、生长素和细胞分裂素的发现，为完善培养基成分和进行植物组织培养奠定了基础。1957年斯科格和米勒(SkoogandMiller)提出植物激素控制器官形成的概念，指出在烟草髓组织培养中根和芽的分化取决于生长素与细胞分裂素的相对浓度，比例高时促进生根，比例低则促进芽的分化。196

4、2年，穆拉希格和斯科格(MurashigeandSkoog)提出了适合于烟草组织培养的MS培养基，并成为现今应用最广的一种培养基。这些研究为用实验证实植物细胞的全能性打下了坚实的基础。2、植物细胞全能性理论的实验证据要证实植物细胞的全能性，需要解决两个问题，一是离体单细胞增殖，二是从单细胞增殖的组织发育成完整植株。第一个问题在发展细胞培养装置后得到解决，先后发展了四种培养方式：震荡培养，平板培养，悬浮培养和悬滴培养。在细胞培养的基础上赖纳特和斯图尔德(Reinert和Steward,1958)报道了胡萝卜悬浮培养细胞和愈伤组织形成体细胞胚，首次用实验科

5、学地论证了植物细胞全能性。胡萝卜(ReinertandSteward,1958)烟草(Vasi1965)花药培养(GuhaandMaheswari,1966)原生质体培养(NagataandTakebe,1971)3、植物细胞全能性的调控机制植物细胞全能性的证实推动了植物组织培养及其相关研究领域的迅猛发展。在茎尖和愈伤组织培养研究中，我国已有700种以上的植物能离体再生植株。尽管如此，植物细胞全能性的调控机制仍然不清楚，吸引人们从细胞学、分子生物学等方面进行研究。3.1细胞学研究植物体细胞全能性的表达，需要诱导分化成熟的细胞脱分化成为分生组织细胞，再诱

6、导分生组织或愈伤组织分化不定芽或体细胞胚胎，最后形成完整植株。在研究胡萝卜培养细胞的体细胞胚发生过程中，发现有感受态细胞的存在。感受态细胞指外植体细胞在培养初期获得能被诱导形态发生的状态的细胞。胡萝卜感受态细胞可以分成以下几类：B状态细胞，球形且液泡化、直径约为12μm的细胞；C状态细胞，球形且细胞质丰富、直径约为12μm的细胞；D状态细胞，长形、液泡化的细胞。B状态细胞的细胞壁存在阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGP），而C状态细胞不含AGP。麦克凯布（McCabe，1997）等，利用能够识别上糖类抗原簇的单克隆抗体JIM8，进行细胞免疫荧光标记，揭示了胡萝卜

7、感受态细胞发生和生长发育的过程。B状态细胞细胞壁能被JIM8抗体标记(深灰色)，B状态细胞细胞壁出现极性时，只有一半细胞壁能被JIM8抗体标记，并开始进行细胞分裂，形成不能被JIM8标记的C状态细胞和完全被JIM8标记的F状态细胞。C状态细胞是胚胎感受态细胞，与来自B状态细胞的信号分子反应后形成胚胎决定细胞，并继续发育成体细胞胚。F状态细胞逐渐萎缩，成为G状态细胞，最后细胞死亡。（McCabe，1997）3.2分子生物学研究分子生物学研究发现，从成熟细胞脱分化开始，一些基因的表达就与形态发生或细胞全能性表达有关。在与体细胞胚发生有关的许多蛋白质和基因克

8、隆研究中，发现对植物细胞获得胚性感受态起作用的基因是体细胞胚胎发生的受体激酶基因（somati