第二章植物组织培养的基本原理2014预案.ppt

第一节 植物细胞全能性和细胞分化 植物细胞的全能性：1902年由Haberlandt提出， 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。 （细胞核） 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。 植物细胞全能性的证明 1958年，美国斯图尔德（Steward）等人， 用胡萝卜根韧皮部的细胞进行培养，得到了完整植株， 并且这一植株能够开花结实，首次证实细胞全能性； 1964年印度Guha和Maheshwari 成功地在毛叶曼陀罗花药培养中， 由花粉诱导得到单倍体植株。 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; 植物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3类 第一类：始终保持分裂能力，如茎尖、根尖分生组织及形成层细胞； 第二类：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：在通常情况下不分裂， 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。 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， 由不均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。 如生长素类与细胞分裂素类比值， 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响比较大。 如核内多倍体的形成。 细胞不分裂，只有遗传物质复制所导致的染色体组倍性增加的现象。 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。 2. 脱分化的机理 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。 3. 影响脱分化的主要因素 （1）损伤。 切割损伤的刺激，促使细胞增殖。 （2）在诱导愈伤组织时常加入生长素类， 但同时配合细胞分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。 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、分裂期和分化期。 概念 指离体培养的植物细胞和组织可以由脱分化状态重新进行分化，形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官，甚至形成完整植株。 组织培养中的再分化包括下面4个水平 细胞水平的再分化 组织水平的再分化 器官水平的再分化（器官发生） 植株水平的分化（植株再生） 细胞水平的再分化 愈伤组织生长、不断分裂，分化出不同的细胞类群。 主要有薄壁细胞、分生细胞、色素细胞、石细胞、纤维细胞等。 组织水平的再分化 在高水平生长素条件下，最常见的是微管束（Vascular tissue）的分化。 松散的愈伤组织内含大量拟分生组织或瘤状结构； 致密的愈伤组织内组织分化很少，大多由高度液泡化的细胞组成。 植株水平的再分化（植株再生）