细胞工程四体细胞胚及人工种子

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1、体细胞胚及人工种子原生质体培养植物细胞、组织体培养及生物反应器植物离体快速繁殖和脱毒培养细胞融合染色体工程转基因植物及食品安全植物细胞工程及其应用第一节体细胞胚的概念及其发生途径第二节人工种子第四章体细胞胚及人工种子第一节体细胞胚的概念及其发生途径体细胞胚（somaticembryo）又叫胚状体，是指离体培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。胚的发育图一、体细胞胚的概念(A)伸长期合子；(B)合子经过第一次分裂,产生1个顶细胞(绿色)和一个基细胞(粉红色)；(C)四分体胚:顶细胞经历2次纵向分裂，产生含有4个细胞的胚体和2个细胞的胚柄；(D)16细胞球形胚:8细胞胚的所有细胞经

2、过1次平周分裂,产生包含8个细胞的表皮原和8个细胞的内部组织；(E)早期心形胚；(F)心形胚:子叶和胚根原基已经出现；(G)成熟胚胎。1:顶细胞;2:基细胞;3:胚根原细胞,形成未来的ROC和根冠中央区;RM:根尖生长点;SM:茎尖生长点双子叶植物的胚胎发育过程花粉培养单细胞悬浮培养原生质体培养组织器官培养体细胞胚花粉胚非合子胚非合子细胞合子胚无融合生殖胚**大量研究表明，大多数植物组织培养，单细胞悬浮培养、原生质体培养和花粉培养中都观察到体细胞胚胎发生或花粉胚胎发生（pollenembryogenesis）**前者为二倍体的体细胞产生的胚状结构**后者是由小孢子或其分裂产物等单倍体细

3、胞产生的体细胞胚，通常称花粉胚（pollenembryos），可发育成单倍体植株。体细胞胚的产生**体细胞胚或花粉胚都是指在植物组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程形成的胚状结构，包括以下几点含义：1、体细胞胚是组织培养的产物，区别于无融合生殖的胚，只限于在组织培养范围使用；2、体细胞胚起源于非合子细胞，区别于合子胚；3、体细胞胚的形成经历胚胎发育过程，区别于组织培养的器官发生中芽与根的分化。植物体细胞胚胎发生和诱导器官发生相比具有明显的特点：1、具有两极性2、存在生理隔离3、遗传性相对稳定4、重演受精卵形态发生的特性二、体细胞胚胎发生的方式**植物组织培养过程中

4、植物体细胞胚胎途径可归纳为两类：直接途径和间接途径。**直接途径是直接从原外植体不经愈伤组织阶段发育而成**间接方式是体胚从愈伤组织或悬浮细胞、有时也从已形成的体胚的一组细胞中发育而成，如香雪兰（Freesiarefracta）花序外植体经直接体细胞胚胎发生途径形成再生植株。**外植体形态学极性决定体细胞胚胎发生，所有体细胞胚都出现在花序轴切段的原形态学下端。1直接途径直接发生体胚的来源细胞可以是外植体表皮、亚表皮、幼胚、悬浮培养的细胞和原生质体。一般认为直接方式发生体胚是由原先就存在于外植体中的胚性细胞――预胚胎决定细胞（PEDCs）培养后直接进入胚胎发生而形成体胚，如柑桔属的珠心组

5、织（在体内或离体情况）通过预胚胎决定细胞直接进行体胚发生的最好例子.2间接途径间接体细胞胚胎发生中，外植体已分化的细胞先脱分化，并对其发育命运重决定而诱导出胚性细胞――诱导胚胎决定细胞（IEDCs），进而形成体细胞胚。1茎尖培养诱导形成胚性愈伤组织MS培养基附加2.0mg/L2,4-D2胚性愈伤组织悬浮培养增殖MS培养基附加2.0mg/L2,4-D3由细胞集合体形成体细胞胚MS培养基附加2.0mg/L2,4-D4体细胞胚萌发并形成小植株MS培养基附加1.0mg/LABA图甘薯品种栗子香胚性愈伤组织诱导体细胞胚和再生小植株胚性愈伤组织非胚性愈伤组织颜色淡黄白色表面光滑粗糙质地坚硬但易碎松

6、散，水渍状胚性细胞的多少大量极少或无细胞形态小，圆球形管状或不规则形细胞质浓厚，染色深稀薄，染色浅内含物多少细胞核及核仁核明显，大，核仁多核小，核仁少，或无核胚性细胞团特征：成簇、成团，体积小，细胞质致密三、体细胞胚的起源**体细胞胚胎发生途径有直接途径和间接途径，但无论哪一种发生途径，绝大多数研究报道认为体细胞胚胎起源于单细胞,从多种植物中都观察到单个胚性细胞，有不均等分裂的二细胞原胚和均等分裂的二细胞原胚、多细胞原胚、球形胚直到成熟胚。也有研究认为起源于多细胞。**在同一块愈伤组织或一个胚性细胞复合体上可以观察到多个不同发育时期的体细胞胚，从单个原始细胞到多细胞的原胚、球形胚、鱼雷

7、胚直至具子叶的胚状体，这是由体细胞胚发生和分裂的不同步所致。香蕉心形体细胞胚可可心形胚A和球形胚BAB1体细胞胚的单细胞起源野胡萝卜的胚状体A.心形期胚状体B.成熟胚状体C.早心形期胚状体D.两个成熟胚状体共一个胚柄a)胚性细胞第一次分裂；b-d)原胚第一次细胞分裂，鳄梨树形胚柄细胞仍保持单个细胞；e)胚柄细胞开始增殖；f-k)原胚和胚柄发育的不同时期；l)球形体细胞胚。(ep)=原胚；(s)=胚柄图仙人掌科体细胞胚胎早期发育（由单细胞形成球形