植物细胞和组织培养.pptxVIP

植物细胞和组织培养第1页/共28页第2页/共28页1951年 Skoog 和 Tsui（崔澂）采用加有IAA和腺嘌呤的培养基, 使烟草茎段的髓组织的细胞分裂和生长，并且分化形成不定芽。这是人类第一次从离体培养的植物组织诱导出芽和植株。 1955年Miller 等从DNA的降解产物中分离出6-呋喃氨基嘌呤，发现它不仅可以代替腺嘌呤诱导烟草茎段分化芽，而且诱导芽分化的效力比腺嘌呤高三万倍，为诱导离体细胞的器官分化提供了有效的方法。1958年Steward导单个来自胡萝卜根的悬浮细胞发育为成熟的胚胎，完全证明了Haberlandt提出的细胞全能性学说。至今已经在一千多种植物上，从各种类型的组织和细胞，甚至原生质体，诱导出胚胎和完整植株，因此植物细胞的全能性的存在已是不争的事实。第3页/共28页 植物细胞组织培养研究主要领域１．植物细胞工程的理论基础：细胞全能性２ 胚培养和胚乳培养３．植物组织培养脱毒快速繁殖４、体细胞胚胎发生与人工种子５．体细胞无性系变异与育种６．原生质体培养和体细胞杂交７．单倍体植物的诱导和应用８．植物细胞大量培养和次生代谢产物利用参考书： 朱至清，植物细胞工程，化学工业出版社，２００３。 孙敬三、朱至清，植物细胞工程实验技术，化学工业出版社，２００６。第4页/共28页植物细胞全能性及其表达（一）植物细胞全能性的提出与证明（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞（三）从分化细胞到胚性细胞第5页/共28页（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞在自然条件下，植物体内的许多细胞可以不断地产生不定胚或芽，表明它们保留着胚性。在自然界表现出胚性的细胞可以分为三大类，即早期胚胎细胞、茎端分生细胞和成熟组织中遗留的胚性细胞。最典型的例子是落地生根，其叶片周缘组织特定部位中遗留的胚性细胞能够沿著叶片的四周形成不定芽，然后发育为具有根系的小植株，脱落到地面。 Kalanchoe laxiflola 第6页/共28页 一、合子和早期胚胎细胞 精卵结合产生的合子合子是真正意义上的胚性细胞。许多植物的早期胚胎细胞可以通过裂生多胚（cleavage polyembryony）方式产生两个以上的胚，说明它们是一群胚性细胞或者胚胎干细胞。裂生多胚现象普遍存在于裸子植物中，例如松属（Pinus)。被子植物中裂生多胚现象比较少见。在美洲鹿百合（Erythronium americanum）植物中曾观察到裂生多胚，它们是从原胚顶部的细胞增生形成的。第7页/共28页二、顶端分生组织中的干细胞（胚性细胞）及其基因调控 原套和原体的中央部分统称为中央区（central zone），由一团有丝分裂活动不旺盛的胚性细胞（干细胞）组成。 第8页/共28页 WUS基因定位在拟南芥染色体II上。基因克隆和测序的结果表明，它编码一个有291个氨基酸组成的同源异型蛋白(homeodomain protein)。WUS基因是干细胞促进途径(stem cell-promoting pathway)中的重要调控成分(Brand et al., 2000; 许云远，2002) 最近的研究表明，在化学诱导下WUS的超量表达或者35S启动子驱动下的组成型表达可以使转基因拟南芥的根或其他部位的体细胞分化出胚状体（Zuo et al., 2002）,说明该基因在植物细胞全能性的保持与表达上起重要的作用。 第9页/共28页三、植物成熟物器官中遗留的胚性细胞1.被子植物胚囊中的细胞 助细胞岩白菜助细胞胚 反足细胞（Bergonia delavayi）2.珠被和珠心细胞 芒果的珠心胚原始细胞 3.营养体中的薄壁细胞 表皮细胞 叶肉细胞 根茎组织中的薄壁细胞石龙芮表皮产生的胚状体 (Ranunculus sceleratus) 第10页/共28页4. 花粉细胞 小孢子等分裂小麦培养花药中的花粉胚（E）营养细胞分裂第11页/共28页（三）从分化细胞到胚性细胞 在离体培养的条件下，一个分化的细胞转变为分生状态成胚性细胞团或愈伤组织的现象称做脱分化（dedifferentiation）。一个巳分化细胞若要表现其全能性，形成完整植株，首先要经历脱分化过程，然后经历再分化(redifferentiation)过程。在大多数情况下，再分化过程是在愈伤组织细胞中发生的，但在有些情况下，再分化可以直接发生于脱分化的细胞中，无须经历愈伤组织阶段。组织培养研究的结果已经揭示，分化细胞的脱分化需要两个条件：创伤或/和外源激素。 第12页/共28页一、脱分化第一次分裂及其基因表达 在自然条件下分化细胞通常停止细胞分裂，执行特定的代谢功能，直至死亡。在离体培养条件下，静止的分化细胞脱分化的第一个也是最重要的步骤就是启动第一次细胞分裂，分化细胞一旦开始分裂，就可以连续分裂形成分生状态的细胞群体。如果能够揭露启动脱分