第2章-基本原理.pptVIP

植物体的每一个细胞都含有一个完整个体的全套基因，这些基因在适宜的外界条件下按照某种特定的程序先后表达，最终分化形成一个完整的植株，称为细胞全能性（totipotency) 细胞全能性的相对性 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的反应； 细胞全能性 Totipotentiality 在细胞周期中运转的细胞，属周期细胞 暂时脱离细胞周期的细胞，它们可在适当的刺激下重新进入细胞周期，进行增殖。属G0期细胞。 不可逆地脱离了细胞周期，失去分裂能力，保持生理机能的细胞，为终端化细胞. 一个植物细胞向分生状态恢复的程度，取决于它在自然部位上所处的位置和生理状态。 细胞全能性的表达是通过细胞脱分化和再分化实现的 二、细胞脱分化 在一定的培养条件下，一个成熟细胞转变为分生状态并形成未分化的愈伤的现象，称为脱分化（dedifferentiation) 细胞脱分化并非离体培养所特有，而是植物界普遍存在的现象。 离体外植体细胞实现全能性，首先经历脱分化使其恢复分生状态，然后进行再分化。 脱分化是分化的逆过程。 细胞脱分化与愈伤组织形成 细胞脱分化是细胞生理状态的改变，脱分化细胞经过连续的有丝分裂，形成愈伤组织。 愈伤组织形成的过程 从外植体脱分化形成愈伤组织大致可分为三个时期：启动期 （诱导期）、分裂期和形成期。 三个时期愈伤组织的代谢状况、结构以及细胞的平均大小都有明显的差别。 为什么要进行愈伤组织培养 无性繁殖并大大量扩繁被培养的植物 为细胞悬浮培养盒次生代谢产物生产与利用、原生质体培养和细胞融合提供易于操作的起始材料 为植物体细胞无性系变异、细胞突变体筛选创造适宜的体系和基础 为外源基因的遗传转化提供便于保存和利用的操作对象 为种质资源的保存提供新的形式 为离体研究植物组织和细胞分裂、分化、代谢和状态的转变创造适宜的材料和体系 1. 愈伤组织的诱导 外植体的类型与生理状态：选择细胞分化水平较低或含低分化细胞的器官或组织；选择幼嫩、分生能力强、不含发育抑制物或其含量较低的器官或组织作为诱导愈伤组织的外植体。 愈伤组织的诱导 培养基的选择：培养基的类型；激素含量等 其他培养条件：温度（25-28℃或28-30 ℃）、光照（光照周期12-16h；光照强度1500-2000 lx） 愈伤组织的类型： 颜色：奶黄色；白色有光泽；淡绿色；黄色或褐色 愈伤组织的诱导 愈伤组织形成特点 Stage 2.分裂期（Cell division） 愈伤组织的特征： 细胞分裂快，结构疏散， 缺少有组织的结构， 颜色浅而透明。 愈伤组织状态 类型Ⅰ：结构致密，生长较慢，容易分化成苗，也称保守分裂型，呈乳白色或绿色，结构致密，复杂多样,生长缓慢，不易长时间保持胚性。愈伤组织经过多次继代才获得胚胎发生--间接胚胎发生。再生频率低、周期长易分化畸形苗。 愈伤组织状态 类型Ⅱ：结构松软，生长旺盛，色泽鲜艳，增殖很快，也称亢进分裂型；淡黄色或黄色，结构松散呈颗粒状，生长较快，能够长时间保持胚性。在诱导培养基直接产生胚性愈伤组织和胚状体--直接胚胎发生 愈伤组织状态 愈伤组织状态 愈伤组织状态 类型Ⅲ：结构疏松，生长缓慢，色泽暗淡，称为衰败型。白色或灰色透明，软散无结构继代易褐化而死亡。电镜观察，细胞排列无序，细胞结构不明显，无细胞团或球形细胞。 愈伤组织状态 1.外植体本身损伤 2.生长调节剂 3.光照 4.细胞位置 5.外植体的生理状态 6.植物种类差异 7.基因型 愈伤组织状态 含义：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，这个过程称为再分化。 1.细胞水平的再分化 2.组织水平的再分化 3.器官水平的再分化（又称器官发生） 愈伤组织状态 关键：维管组织的分化（生长素、蔗糖浓度、细胞分裂素和赤霉素、物理因子） 不同种类植物的再生能力差异； 再生条件没有完全掌握； 影响因子与脱分化因子基本一致。 愈伤组织状态 体细胞胚胎发生：双极性结构，与母体愈伤组织或外植体无维管束连接。 器官发生 （也称茎芽分化）：单极性结构，里面长出原形成层束，与原先存在于愈伤组织或外植体中的维管组织连接在一起 愈伤组织状态 器官发生：在离体的培养条件下，植物的组织或细胞团（愈伤组织）分化形成不定根、不定芽等器官的过程。 （1）先分化芽，再分化根 （2）先分化根，再分化芽 （3）同时诱导根、芽 二、器官发生的解剖学 三、影响器官分化的因素 1. 培养基成分 植物激素的应用规律 激素控制器官分化的模式图 植物激素的应用浓度 培养基的渗透压 渗透压调节物质及其应用 培养基的酸碱度 2.环境条件 3.植物材料 体细胞胚发生的途径及类型 体细