植物组织培养总结.doc

1 绪论 1.1 植物组织培养的一般概念 广义的组织培养，不仅包括在无菌条件下利用人工培养基对植物组织的培养，而且包括对原生质体、悬浮细胞和植物器官的培养。 Gamborg曾根据所培养的植物材料的不同，把组织培养分为5种类型，即愈伤组织培养，悬浮细胞培养、器官培养(胚、花药、子房、根和茎的培养等)、茎尖分生组织培养和原生质体培养。其中愈伤组织培养是一种最常见的培养形式。 所谓愈伤组织，原是指植物在受伤之后于伤口表面形成的一团薄壁细胞，在组织培养中，则指在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞。 愈伤组织培养所以是一种最常见的培养形式，是因为除茎尖分生组织培养和一部分器官培养以外，其他几种培养形式最终也都要经历愈伤组织才能产生再生植株，此外，愈伤组织还常常是悬浮培养的细胞和原生质体的来源。 在组织培养中，当我们把分化组织中的不分裂的静止细胞，放在一种能促进细胞增殖的培养基上以后，细胞内就会发生某些变化，从而使细胞进入分裂状态。一个成熟细胞转变为分生状态的过程叫做脱分化。 在组织培养中，我们把由活植物体上切取下来以进行培养的那部分组织或器官叫做外植体。 一个成熟的植物细胞经历了脱分化后之所以还能再分化而形成完整的植株，是因为这些细胞具有全能性。所谓全能性，就是说，任何具有完整的细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息。对已分化的细胞的全能性的实验研究表明，至少在某些情况下，发育和分化过程并不导致细胞中遗传信息的丢失或不可逆的钝化，所涉及的只是这些遗传信息表达调控机制的改变。 有关全能性的肯定实验证据是Steward等人(1958)在以胡萝卜根组织为外植体的组织培养实验中得到的。当他们把栽培胡萝卜次生韧皮部薄片培养在一种含有椰子汁的固体培养基上时，产生了由简单的薄壁细胞组成的愈伤组织。把这些愈伤组织转入到成分相同的液体培养基中并不断振荡，又产生了由单个细胞和小细胞团组成的悬浮液。 经过对这些细胞和大小不同的细胞团的显微镜检确定，细胞团是那些从愈伤组织上散落下来的单个细胞发生分裂后但子细胞没有分离的产物。若不继代，由于这些细胞团在培养基中继续生长，结果就会在上面出现根原基。当把长了根的细胞团转到固体培养基表面上以后，随着茎芽的出现形成了一个完整的小植株，从而证实了细胞的全能性。 全能性只是一种可能性，由以上的介绍我们可以看到，要把这种可能性变为现实性必须满足两个条件：一是要把这些细胞从植物体其余部分的抑制性影响下解脱出来，也就是说必须使这部分细胞处于离体的条件下，二是要给予它们适当的刺激，即给予它们一定的营养物质，并使它们受到一定的激素的作用。 一个已分化的细胞要表现它的全能性，必须经历上面所说的两个过程，即首先要经历脱分化过程，然后再经历再分化过程。 脱分化是指植物在组织培养时，在激素调节下由成熟组织的细胞（如叶细胞）转变为分生状态的过程。 再分化是指在植物组织培养过程中，分生状态的细胞在激素的作用下分化转变为成熟组织或器官的过程。 脱分化后的细胞进行再分化的过程有两种不同的方式，一种是器官发生方式，其中茎芽和根是在愈伤组织的不同部位分别独立形成的，形成的时间可能也不一致，它们为单极性结构，里面各有维管束与愈伤组织相连，但在不定芽和不定根之间并没有共同的维管束把二者连在一起，另一种是胚胎发生方式，即在愈伤组织表面或内部形成很多胚状体，或称体细胞胚，它们经历的发育阶段与合子胚相似，成熟胚状体的结构也与合子胚相同。胚状体是双极性的，有共同的维管束贯穿两极，可脱离愈伤组织在无激素培养基上独立萌发。 一般认为，愈伤组织中的不定芽起源于一个以上的细胞，而体细胞胚只起源于一个细胞，因此由体细胞胚长成的植株各部分的遗传组成应当是一致的，不存在嵌合现象，不过也有些作者在这类再生植株中同样发现了嵌合现象，因此认为体细胞胚也起源于一个以上的细胞。 胚状体：在愈伤组织形成以后，培养的细胞团中开始形成结构紧实，解剖结构类似于胚的单细胞来源的培养物。我们称之为胚状体。 在很多植物中，胚状体的结构都是相当典型的，但在有些植物如小麦中，幼龄胚状体的盾片往往变大变绿，形成通常所描述的“叶状结构”，并且常常出观早熟萌发的现象。 胚状体与不定芽的区别 ①最根本的特征是具有两极性，在发育的早期阶段，从其方向相反的两端分化出茎端和根端，而不定芽或不定根都为单向极性。 ②胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系，而不定芽或不定根往往总是与愈伤组织的维管组织相联系。 ③胚状体的维管组织的分布是独立的“v”字形，而不定芽的维管组织无此现象。 胚状体与合子胚的比较 合子胚 胚状体 质量 萌发率高，质量好 萌发率低，质量差 来源 受精卵 体细胞 胚柄 有，明显 即使有也不明显 形态 固定，体积相对较小 复杂，常有两个以上的子叶体