植物細(xì)胞培養(yǎng)

1、南京市秦淮中學(xué)校本教材1第七章第七章植物細(xì)胞培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)第一節(jié)植物細(xì)胞培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)第一節(jié)植物細(xì)胞培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)一、植物細(xì)胞的全能性一、植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞全能性是指植物體的每一個(gè)活細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛在能力。即植物體的每個(gè)細(xì)胞都具有該植物的全部遺傳信息，在適當(dāng)?shù)膬?nèi)、外條件下，一個(gè)細(xì)胞有可能形成一完整的新個(gè)體。在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中，從一個(gè)受精卵可產(chǎn)生具有完整形態(tài)和結(jié)構(gòu)機(jī)能的植株，這是全能性，是該受精卵具有該物種全部遺傳信息的

2、表現(xiàn)。同樣，植物的體細(xì)胞，是從合子有絲分裂產(chǎn)生的，也應(yīng)具有像合子一樣的全能性。但在完整植株上，某部分的體細(xì)胞只表現(xiàn)特定的形態(tài)和局部的功能，這是由于它們受到具體器官或組織所在環(huán)境的束縛，但細(xì)胞內(nèi)固有的遺傳信息并沒(méi)有喪失。因此，在植物組織培養(yǎng)中，被培養(yǎng)的細(xì)胞、組織或器官，由于離開(kāi)了整體，再加上切傷的作用以及培養(yǎng)基中激素等的影響，就可能表現(xiàn)全能性，生長(zhǎng)發(fā)育成完整植株。二、植物細(xì)胞的脫分化和再分化二、植物細(xì)胞的脫分化和再分化通常，我們用于組織培

3、養(yǎng)的植物材料，太多是已分化了的細(xì)胞。一個(gè)已分化有一定機(jī)構(gòu)和功能的細(xì)胞要表現(xiàn)它的全能性，首先要經(jīng)過(guò)一個(gè)脫分化的過(guò)程。脫分化：是指已分化的細(xì)胞在一定因素作用下，失去它原由的機(jī)構(gòu)和功能，重新恢復(fù)分裂機(jī)能。細(xì)胞脫分化的機(jī)構(gòu)通常形成愈傷組織。從外植體形成愈傷組織的過(guò)程，根據(jù)其群體細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)活動(dòng)和RNA相對(duì)含量的變動(dòng)，大致可分起動(dòng)期、分裂期和形成期三個(gè)時(shí)期。起動(dòng)期是細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)行分裂時(shí)期。外植體在外觀(guān)上雖看不到多大變化，但代謝活化了，

4、細(xì)胞內(nèi)的合成代謝迅速進(jìn)行，RNA的含量急劇上升，細(xì)胞核和核仁增大。分裂期的主要特征是被起動(dòng)細(xì)胞進(jìn)行活躍的細(xì)胞分裂。這時(shí)細(xì)胞比起動(dòng)的細(xì)胞更小，核和核仁更大，RNA含量繼續(xù)上升，出現(xiàn)高峰。由于細(xì)胞分裂活躍，細(xì)胞數(shù)目迅速增加，開(kāi)始出現(xiàn)可見(jiàn)的愈傷組織球體。緊接著進(jìn)入形成期。愈傷組織進(jìn)一步發(fā)展，細(xì)胞分裂較多地出現(xiàn)在愈傷組織的周緣近表面部分，且分割面較多的是平周的，因此構(gòu)成一個(gè)所謂愈傷形成層，相應(yīng)的內(nèi)部細(xì)胞顯著增大，核和核仁變小，RNA含量急劇下降

5、。這時(shí)愈傷組織迅速長(zhǎng)大，同時(shí)有薄壁組織分化。愈傷形成層的出現(xiàn)和薄壁組織的分化是愈傷組織建成的特征。用組織培養(yǎng)方法獲得的愈傷組織，其質(zhì)地有的疏松，有的致密。顏色也有不同，它們可以是五色、黃色（含有類(lèi)胡蘿卜素或黃酮類(lèi)化合物）、淡綠色（含有少量葉綠素）、紫紅色（含有花青甙）。顯微鏡下的觀(guān)察表明：由完全一致的薄壁細(xì)胞組成的愈傷組織甚少。愈傷組織通常是由許多異質(zhì)細(xì)胞集合而成的積聚體。生長(zhǎng)旺盛的愈傷組織含有高比例的類(lèi)似分升組織狀的細(xì)胞群。高度液泡化

6、的細(xì)胞可有各種形狀、從圓形到細(xì)長(zhǎng)形等。再分化：通過(guò)脫分化形成的愈傷組織，在一定的培養(yǎng)條件下，可經(jīng)器官發(fā)生或胚狀體發(fā)生進(jìn)而發(fā)育成完整的植株。由于這是由原來(lái)分化狀態(tài)的細(xì)胞脫分化培養(yǎng)后，再次分化，所以稱(chēng)為再分化。器官發(fā)生：是指植物組織培養(yǎng)中由培養(yǎng)形成芽或根的現(xiàn)象。器官發(fā)生可通過(guò)愈南京市秦淮中學(xué)校本教材3時(shí)，愈傷組織占優(yōu)勢(shì)。激動(dòng)素生長(zhǎng)素比例控制器官發(fā)生的這種模式，以后大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，它在組織培養(yǎng)中（特別對(duì)雙子葉植物的器官發(fā)生）具有較普遍意義

7、，但激素之間的配比控制器官發(fā)生的類(lèi)型還受激素絕對(duì)用量的影響。例如在番茄葉愈傷組織培養(yǎng)中，用2mgLIAA2mgLKT，發(fā)生根；莖芽則僅在用4mgLIAA4mgLKT時(shí)發(fā)生。第二節(jié)第二節(jié)花藥和花粉的培養(yǎng)花藥和花粉的培養(yǎng)㈠花藥的培養(yǎng)花藥的培養(yǎng)花藥培養(yǎng)是指應(yīng)用植物培養(yǎng)技術(shù)，把花粉發(fā)育到一定階段的花藥，接種在人工培養(yǎng)基上，以改變花藥內(nèi)花粉粒的發(fā)育途徑，形成花粉胚或愈傷組織，隨后由胚狀體直接發(fā)育成植株?；ㄋ幣囵B(yǎng)技術(shù)在作物的遺傳育種上具有多種用途，

8、育種以及避免雜種后性狀分離，從而大大提高育種的工作效率。一、花藥培養(yǎng)的方法一、花藥培養(yǎng)的方法花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株一般有兩種途徑：其一是花藥中的花粉通過(guò)胚狀體階段發(fā)育為小植株；其二是花藥中花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織，再誘導(dǎo)其分化成植株。兩種途徑并無(wú)絕對(duì)界限，主要取決于培養(yǎng)基中的激素種類(lèi)及其濃度配比。有時(shí)在同一個(gè)花藥內(nèi)一些花粉脫分化成愈傷組織，而另一些花粉則分化成胚狀體，在谷子和高粱上都觀(guān)察到這種現(xiàn)象。花藥培養(yǎng)時(shí)誘導(dǎo)花粉植株能否成功及

9、誘導(dǎo)頻率如何均受到多種因素的影響，其中主要有供試材料及培養(yǎng)方式及條件等。二、供試材料二、供試材料用作花藥培養(yǎng)的親本植株的基因型、生理狀況以及接種時(shí)花粉所處的發(fā)育時(shí)期，對(duì)花粉植株的誘導(dǎo)頻率有直接的影響，因此在接種時(shí)對(duì)所用的材料要進(jìn)行嚴(yán)格的選擇。1、材料的基因型材料的遺傳背景對(duì)培養(yǎng)成敗關(guān)系很大。2、生理狀況親本植株的生理狀況，對(duì)誘導(dǎo)頻率有直接影響。煙草開(kāi)花早期的花藥比后期的更易于產(chǎn)生花粉植株，開(kāi)花后期的花藥不易培養(yǎng)的原因可能是花粉的可育性有

10、所下降。花粉植株的誘導(dǎo)頻率還與親本植株的生長(zhǎng)條件密切有關(guān)。3、花粉發(fā)育時(shí)期選擇合適的花粉發(fā)育時(shí)期是提高花粉植株誘導(dǎo)頻率的重要因素。被子植物的花粉發(fā)育經(jīng)歷四分體時(shí)期、單核期、雙核期和三核期。在花藥早期的研究中發(fā)現(xiàn)，并不是任何時(shí)期的花粉都可以培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織或胚狀體，只有花粉發(fā)育到一定時(shí)期對(duì)離體的刺激才最敏感。對(duì)大多數(shù)植物而言，單核中期至晚期的花粉最容易形成花粉胚或花粉愈傷組織。在培養(yǎng)花藥之前，要制片鏡檢以確定花粉發(fā)育時(shí)期，為方便起見(jiàn)可找出