第二章 植物组织培养的基本理第二章 植物组织培养的基本原理第二章 植物组织培养的基本原理第二章 植物组织培养的基本原理.ppt

第二章 植物组织培养的基本原理 第一节 细胞全能性与细胞分化 一、细胞全能性理论的提出与发展： 植物细胞全能性理论是植物组织培养的核心理论。 1839年, Schwann提出有机体的每一个生活细胞在适宜的外部 环境条件下都有独立发育的潜能。 1901年, Morgan首次提出一个细胞应具有发育出一个完整植 株的能力。 1902年，Haberlandt 首次提出细胞培养的概念。 1934年, White用离体的番茄根建立了第一个活跃生长的无 性系，使根的离体培养实验首次获得了真正的成 功。提出B族维生素的重要性。 1944年，Skoog报道DNA的降解产物腺嘌呤, 可以促 进愈伤组织的生长，解除生长素对芽形成的抑 制作用，诱导芽的形成。 1958年, Steward和Reinert由培养的胡萝卜细胞诱导形成了 胚状体。 1965年, 由Vasil和Hildebrandt用单个分离的细胞培养 获得整个植株, 植物细胞全能性的理论真正得到 了科学的证实。 二、细胞分化： 分化： 植物体各个部分出现异质性的现象。 细胞分化 是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。 细胞分化 是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。 一个活细胞从植物体内分离出来，脱离开原有的环境，其被抑制的功能将得以恢复，重新表现出全能性。 第二节 植物的脱分化 一、愈伤组织的形成 1、形成条件： 外植体的细胞类型不同，形成的愈伤组织也常常异质。 离体培养条件对于愈伤组织的诱导至关重要。两个因素起主要作用：激素种类、浓度。此外，光照、基本培养基的选择、外植体的不同生育期等条件也很重要。 诱导愈伤组织产生的主要激素有：生长素和细胞分裂素类。 生长素类主要有：2,4-D（2，4-二氯苯氧乙酸）, NAA（α-萘乙酸），IBA（吲 哚-3-丁酸）、 IAA(吲哚-3-乙酸）等. 细胞分裂素类主要有： KT（6-呋喃甲基腺嘌呤，激动素）、6-BA（6-苄基腺嘌 呤）。 2、愈伤组织的来源、与起始材料的差异 1）来源： 薄壁细胞发生脱分化、次生分生组织（如维管形成层细胞）受到刺激或初生分生组织（如苗端、根尖等）发育受到抑制而形成愈伤组织。 2）差异： ①有些愈伤组织可以保持其母体植株和器官的某些特性。 ②但大多数研究报道，愈伤组织和起始材料之间明显的差异。原因： a. 组织培养的细胞分裂快，结构疏松，缺少有组织的结构等，这些都是与获得外植体的起始器官有差别。 b. 影响酯酶同工酶 、脂肪 、生物碱 、蛋白质组分 、叶绿素的合成。 3、脱分化的作用机理  静止细胞不表现分裂状态，是受到某种物质的抑制，去掉这种抑制物质后，就可以恢复到分裂状态。 用阻碍细胞分裂的物质，氟化去氧尿核苷（FUDR）处理细胞，能阻止细胞分裂，它通过抑制胸腺嘧啶核苷三磷酸（TTP）的形成来阻碍DNA的复制。 细胞中有天然抑制细胞分裂的物质存在，经植物生长调节剂的诱导，可以解除抑制作用而出现细胞分裂。 生长调节剂对核仁的作用很明显。核仁是外加生长素的作用场所。 用14C标记2,4-D发现主要积累在细胞的核仁中。在细胞核中，存在着某些与核仁结合的抑制物质，这种抑制物质可在生长调节物质的作用下，失去其抑制效应，表现出DNA的复制、转录、表达、最后发生分裂。 4、愈伤组织形成过程： 诱导期（启动期）：细胞准备分裂的时期。 外植体细胞在适宜的诱导培养条件下，细胞中RNA含量迅速增加，核糖体数量增加、淀粉消失、线粒体嵴膜数量增多，细胞内合成代谢迅速加强。但此时外植体的体积大小改变不大。 (2) 分裂期：细胞迅速分裂时期 外植体外层细胞开始迅速分裂，中央细胞常不分裂，由于分裂不均匀，形成了中间静止的芯。 细胞分裂快，结构松散、颜色浅、透明。 细胞质变浓，核仁和核增大，液泡变小，RNA含量增高，表明合成和代谢旺盛进行。 细胞逐渐回复到分生状态，这一过程称为回复变化。即脱分化。细胞数目增加迅速，出现小的愈伤组织。 分裂期要经常更换培养基来保持其增殖但不分化的状态，这种培养叫做继代培养，使用的培养基叫做继代培养基。 (3)分化期. 细胞体积大小稳定、细胞由平周分裂转