第5章 愈伤组织的诱导和植株再生.ppt

第五章 愈伤组织的诱导和植株再生,愈伤组织的诱导和植株再生,5.1 愈伤组织的诱导,5.2 再生途径,5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,,,,,1.意义：2.愈伤诱导的过程：3.诱导条件：4.愈伤的继代：5.愈伤的遗传特点：6. 长期培养物形态发生潜力的丧失：,5.1 愈伤组织的诱导（callus induction）,1.意义：从理论上讲：是细胞全能性（totipotency）实现的主要途径；从实践上讲：组织培养的目的，绝大多数情况下是要获得再生植株而绝大多数离体组织、细胞的形态建成都要先经过脱分化成为愈伤组织才能再生所以愈伤组织诱导是植物组织培养的关键技术之一5.1 愈伤组织的诱导,2.愈伤诱导的过程：启动期（诱导期），为细胞分裂做准备，细胞大小不变，合成代谢活跃，RNA含量增加，核体积增大；分裂期：外层细胞开始分裂，细胞变小，当体积最小，细胞核和核仁最大，细胞内无大液泡，RNA含量最高时，进入高峰分化期（形成期）：细胞分裂深入到局部内部，形成拟分生组织，最后可以分化成维管组织5.1 愈伤组织的诱导,3.诱导条件：(除外植体外)激素：一般需要2,4-D，高浓度的其他生长素也可以；有时适当添加细胞分裂素可提高愈伤的质量，利于分化；极少数物种（白芜箐）可用细胞分裂素诱导愈伤；培养基的盐浓度：一般高盐培养基、还原态氮等；其他附加物：AgNO3抑制内源乙烯，利于细胞分裂。

5.1 愈伤组织的诱导,4.愈伤的继代：愈伤可以在诱导培养基上继代，为使愈伤生长更加健康，也可以适当减少2,4-D的浓度可以用液体培养基悬浮培养继代5.1 愈伤组织的诱导,5.愈伤的遗传特点：体细胞无性系变异（somaclonal variation）在愈伤组织培养过程中经常出现可以有染色体倍性变化、数目变化、结构变异、点突变等与后生遗传变异（epigenetic variation）不同无性系变异是愈伤组织失去分化能力的主要原因，可以在育种上作为一种诱变方法加以利用（p159, 第9章p211）5.1 愈伤组织的诱导,6. 长期培养物形态发生潜力的丧失：胚性愈伤和非胚性愈伤遗传说：认为遗传物质的变化，如多倍化、非整倍体、基因突变等；不可逆生理说：由内源激素不平衡等生理因素引起，有时可逆如胡萝卜悬浮培养物加活性炭可恢复胚性竞争说：认为非胚性愈伤的生长速度比胚性愈伤快，继代久了，胚性愈伤越来越少，最后丧失分化能力5.1 愈伤组织的诱导,愈伤组织的诱导和植株再生,5.1 愈伤组织的诱导,5.2 再生途径,5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,,,,,1.再生的概念：一般指从愈伤组织上重新长出植株。

有些植物可以从叶片等外植体上不经愈伤组织，直接产生根芽分化，叫直接再生5.2 再生途径（3.1,3.2）,2.愈伤组织的再生途径：1）.器官形成（发生）（organogenesis）:2）.体细胞胚胎形成（发生）（somatic embryogenesis）：,5.2 再生途径（3.1,3.2）,1).器官形成（发生）（organogenesis）:概念：指先通过单独的根、芽形成，最后形成独立的植株途径：先芽后根；大部分在含2,4-D的培养基上的愈伤转到分化培养后，都会先出芽（不定芽）；先根后芽；少数植物芽分化速度较慢，在分化培养基上先长根，再长芽；不同部位同时形成根芽，再在两者之间形成维管束5.2 再生途径（3.1,3.2）,应用：细胞、原生质体培养；无芽组织的分化；花药培养；分生组织培养；胚培养、胚乳培养；体细胞变异等5.2 再生途径（3.1,3.2）,2).体细胞胚胎形成（发生）（somatic embryogenesis）：概念：外植体或愈伤上的单细胞直接分化成类似合子胚的结构（胚状体，embryiod），萌发后马上成为完整的植株类型：外植体直接形成、愈伤组织或悬浮细胞胚胎形成、单倍体胚胎形成。

发育阶段：球形胚——心形胚——鱼雷形胚——子叶胚,5.2 再生途径（3.1,3.2）,诱导方法：悬浮细胞转移到固体分化培养基；低2,4-D浓度诱导培养基的花药培养；某些植物的愈伤表面应用：制作人工种子,5.2 再生途径（3.1,3.2）,愈伤组织的诱导和植株再生,5.1 愈伤组织的诱导,5.2 再生途径,5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,,,,,1.愈伤诱导的机理：2.再生的遗传机理（细胞全能性学说，：3.器官形成的激素作用模式：4.体细胞胚胎发生的分子机理：,5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,1.愈伤诱导的机理：据研究，CDC2基因是调节细胞分裂周期的基因，在其作用下细胞分裂可从G1期转入S期、G2期和M期该基因的产物为一个3kb的丝氨酸－苏氨酸蛋白激酶P34cdc2的磷酸化作用所调节在分化的细胞中，P34cdc2水平降低，说明调节作用已经完成，而2,4-D具有通过调节P34cdc2蛋白合成而控制脱分化和细胞分裂重新启动的作用5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,2.再生的遗传机理细胞全能性学说：1902年，Haberlandt提出，“植物体细胞在一定的条件下，可以如同受精卵一样，具有潜在发育成植株的能力”。

对细胞全能性的理解：一些细胞无全能性；认为是有全能性的细胞，其全能性也是相对的5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,3.器官形成的激素作用模式：Skoog和崔正（1948）：腺嘌呤和生长素可以控制生根和长芽；Miller发现激动素促芽效应比腺嘌呤大万倍，相对高浓度的激动素促进芽的分化，现对高浓度的IAA促进根的分化说明，细胞分裂素/生长素的比例控制器官的分化5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,4.体细胞胚胎发生的分子机理：外源激素可以诱导体细胞或愈伤组织分化为胚性细胞（通过环腺苷cAMP和钙调素CaM），诱导胚性细胞形成极性5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,愈伤组织的诱导和植株再生,5.1 愈伤组织的诱导,5.2 再生途径,5.3 愈伤诱导和植株再生的机制,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,,,,,1.遗传因素：2.外植体的生理状态：3.培养基成分：4.培养条件：5.影响器官再生的其他因素：6.影响胚状体诱导的其他因素：,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,1.遗传因素：不同物种、品种的诱导和再生能力不同5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,2.外植体的生理状态：植株年龄健康情况、外植体的种类、外植体的年龄等,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,3.培养基成分：激素、矿质元素、有机化合物等：,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,4.培养条件：温度、光照、湿度,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,5.影响再生的其他因素：愈伤组织的状态,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,6.影响胚状体产生的其他因素：胚状体的极性和生理隔离、培养条件的改变,5.4 影响愈伤诱导和植株再生的因素,。