第二章 植物组织培养原理

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1、第二章植物组织培养的基本原理影响植物离体形态发生的因素细胞全能性和细胞分化器官发生体细胞胚胎发生知识点:基本概念：植物细胞全能性、细胞分化、脱分化、再分化植物离体培养中再生植株的途径；愈伤组织的形成与生长；植物体细胞胚胎发生途径；影响植物离体形态发生的因素。？？第一节植物细胞全能性和细胞分化植物组织培养的核心理论：植物细胞全能性理论（Haberlandt,1902）。细胞全能性概述细胞脱分化细胞再分化定义：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，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

2、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。一、植物细胞的全能性（Totipotency）从一个细胞发育成一个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。细胞全能性的相对性:细胞全能性并不意味着任何细胞均可以直接产生植物;动植细胞全能性的表现程度存在明显的差异.细胞按照分裂能力分为三类:第一类是始终保持分裂能力,如茎尖、根尖及形成层细胞；第二类是永久失去分裂能力的终端分化细胞，如筛管、导管、气孔保卫细胞等特化细胞；第三类是在通常情况下

3、不分裂，但在受到外界刺激后可重新启动分裂的细胞。如表皮细胞及各种薄壁细胞。一个植物细胞向分生状态回复过程所能进行的程度，取决于它在自然部位上所处位置和生理状态。根据细胞类型不同从强到弱:营养生长中心>形成层>薄壁细胞>厚壁细胞（木质化细胞）>特化细胞（筛管、导管细胞）根据细胞所处的组织不同从强到弱：顶端分生组织>居间分生组织>侧生分生组织>薄壁组织（基本组织）>厚角组织>输导组织>厚壁组织植物细胞全能性理论是植物组织培养的核心理论。离体细胞具有生命的特征属性，在全能性的基础上，提供合适的营养和环境条件，离体细胞经历脱分化（dedifferentiation）和再分化（rediffer

4、entiation）过程，可形成再生植物。细胞全能性脱分化个体再生再分化细胞分裂细胞全能性的表达是通过细胞脱分化和再分化实现的，在大多数情况下，脱分化是细胞全能性表达的前提，再分化是细胞全能性表达的最终体现。离体的植物器官、组织、细胞脱分化愈伤组织再分化根芽再生植株植物组织培养最常见的过程1、定义：分化（differentiation）：是指植物体各个部分出现异质性的现象，体现在细胞分化、组织分化、器官分化三个水平上。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。是基因选择性活化或阻遏的结果。细胞分化是组织分化和器官分化的基础，是离体培养再分化和植株再生得

5、以实现的基础。二、植物细胞分化2、植物细胞分化的某些规律和机理（1）细胞分化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）植物中细胞发育的途径一旦被“决定”（determination），通常不易改变。而离体培养可以通过脱分化而丧失这种“决定”。（3）分化与极性（Polarity）关系密切。（4）细胞分裂对细胞分化具有重要作用。特定环境条件下进行的细胞分裂可以导致特定的细胞分化，由不等分裂形成的分化细胞说明了细胞质在细胞分化中的作用。（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，促进长芽。（6）染色体和DNA的变化对细胞分化影

6、响比较大。如核内多倍体的形成。三、细胞脱分化1、脱分化（Dedifferentiation）：也称去分化，指离体条件下生长的细胞、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。脱分化诱导期间会导致细胞膜透性改变，细胞核增大，内质网范围扩大，多核糖体形成，过氧化物酶增加，蛋白质和酚类物质合成活跃等。但目前对于脱分化的机理尚未完全阐明。2、脱分化的机理（1）损伤。切割损伤的刺激，促使细胞增殖。（2）激素在诱导愈伤组织时常加入生长素类，但同时配合细胞分

7、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三、愈伤组织（callus）培养１、愈伤组织的形成在细胞脱分化过程中，大多数情况下形成愈伤组织。愈伤组织的细胞往往是异质性的，无明显极性，其形成过程可分为诱导期、分裂