[林学]体细胞胚及人工种子.ppt

林木植物胞胚胎及人工种子 森环森保所 韩素英 2012.10 体细胞胚及人工种子 体细胞胚胎发生的意义 “How does a Single Somatic Cell Become A Whole Plant” (如何使一个单细胞发育成一棵完整植株，是世界科学必须解决的问题) 是2005年SCIENCE杂志上提出的世界科学界25大问题之一(One of 25 “What don’t we know” in SCIENCE Vol 309,1 July 2005) 林业上，体细胞胚胎发生是限制林业产业化和无性系化的关键技术，更是世界林业优良针叶树新品种实现快速繁殖的重要手段。 自1985年，第一例针叶树体细胞胚发生以来，国内外通过体胚发生获得完整植株有一些报道和专利，取得很大进展；Hakman首次报道挪威云杉未成熟胚形成体细胞胚并再生植株以来，国内外已从30多种不同针叶树培养产生了体细胞胚（Tautorus, 1991），，迄今为止，已经有加勒比松(Jain S.M., 1989)、糖松(Gupta P.K. ， Durzan D.J., 1986)、火炬松、（Becwar M.R.,1989）落叶松 美国的Weyerhaeuser公司用1升的三角瓶液体培养黄杉、火炬松、挪威云杉的ESM （embryo-genic suspensor mass）培养物，用这套系统生产了1千多棵黄杉再生植株和4千多棵挪威云杉的再生植株； 美国WESTVACO公司的火炬松、新西兰的辐射松、加拿大CELL FOR FORESTRY公司的云杉、冷杉、花旗松等都致力于通过体细胞胚胎发生途径进入规模化生产； 澳大利亚林业部门已集中力量研究实施日益发展的商业化微繁技术； 泰国柚木改良中心，每年能培育出200万株生物苗;加拿大锡尔巴杰公司研究使用不定胚生产云杉生物苗; 日本正在研究不定胚生产人工种子; 新西兰的辐射松纯林大都是利用生物苗营造的,现在塔斯曼林业公司每年可产250-300万株生物苗,这是世界林业大有希望的领域。 体细胞胚发生存在的问题 早萌问题 同步化的问题 体细胞胚不生根 下胚轴不伸长 子叶发育不正常 举例:落叶松体细胞胚胎发生 4、人工种皮的研制 美国杜邦公司生产的Elvax4260是一种较好的“人工种皮”材料，是由乙烯、乙酸和丙烯酸三种物质共聚的产物，用它作为人工种子最外层的包裹剂，即人工种皮取得较好效果 。 2、植物激素与体细胞胚发生 **离体植物细胞在开始往往缺乏合成生长素和细胞分裂素的能力，但是在大多数情况下，这些细胞的分裂和分化以及形态建成过程中又必需生长素和细胞分裂素两种激素的共同作用。 **在培养介质中添加不同种类或不同浓度的外源激素诱导形态发生已受到广泛的重视。 **但最关键的是组织内部和体细胞胚发生部位的内源激素代谢动态和平衡。 早在胡萝卜细胞悬浮培养体细胞胚发生中发现，2，4-D在诱导胚性细胞早期是必需的，而且2，4-D是通过影响IAA结合蛋白起作用，其实质是促进IAA结合蛋白的形成，提高细胞对IAA的敏感性从而诱导胚性细胞的形成。 水稻细胞培养中也发现，由于2,4-D促进细胞内源IAA含量提高进而诱导胚性细胞的形成，并认为内源?IAA?含量上升或维持在较高水平，是胚性细胞出现的一个共同标志。 一些研究表明，ABA?对植物体细胞胚的发生与发育具有重要作用。 外源ABA与内源ABA对体细胞胚发生起到相互调节和促进的作用，而且通过补充提高外源ABA，可以明显提高体细胞胚发生的频率与质量。 荔枝体细胞胚胎发生早期的内源激素ABA与IAA和ABA与CTK（细胞分裂素）的质量比增大，将有利于荔枝体细胞球形胚的形成。 （1）内源激素与体细胞胚发生 ① 2，4-D与体细胞胚发生 2，4-D是诱导多种植物离体培养体细胞转变为胚性细胞的重要激素。 单子叶植物和双子叶植物诱导体细胞胚胎发生时，所要求的2,4-D的浓度不同，对单子叶植物而言，一般要求较高浓度的2,4-D，其浓度范围为0.5-5mg/L，通常使用浓度为2mg/L； 而对双子叶植物而言，一般要求较低浓度的2,4-D，其浓度范围为0.02-1mg/L，通常使用的浓度为0.1mg/L。 在体细胞胚胎发生的诱导阶段，培养基中必需添加2,4-D，而在体细胞胚胎形成阶段，要降低培养基中2,4-D的浓度或去除2,4-D，以保证体细胞胚的正常生长。 在胡萝卜细胞培养中，加入2，4-D后诱导一些特异性多肽或蛋白质形成，当去除生长素后，这些多肽和蛋白质也随之消失。但在诱导出胚性细胞后，及时除去培养基中的2，4-D，胚性细胞在进一步分化和发育的同时释放糖蛋白GP65（65kDa） （2）外源激素与体细胞胚发生 A,C,E为离体培养6周后的