第二章植物组织培养基本原理
第二节 植物的脱分化
一、愈伤组织的形成
1、形成条件： ① 外植体的细胞类型不同，形成的愈伤组织也常常异质。 ② 离体培养条件对于愈伤组织的诱导至关重要。两个因素起主要作
用：激素种类、浓度。此外，光照、基本培养基的选择、外植体 的不同生育期等条件也很重要。
诱导愈伤组织产生的主要激素有：生长素和细胞分裂素类。 生长素类主要有：2,4-D（2，4-二氯苯氧乙酸）, NAA（α-萘乙酸），IBA（吲
第二章 植物组织培养的基本原理
第二章植物组织培养基本原理
第一节 细胞全能性与细胞分化 一、细胞全能性理论的提出与发展：
植物细胞全能性理论是植物组织培养的核心理论。
1839年, Schwann提出有机体的每一个生活细胞在适宜的外部 环境条件下都有独立发育的潜能。
1901年, Morgan首次提出一个细胞应具有发育出一个完整植 株的能力。
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分裂期
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(3)分化期. 细胞体积大小稳定、细胞由平周分裂转为垂周分裂。 在分化末期，细胞的形态和结构上出现形态、功能不同的 区域。
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5、 愈伤组织的生长过程的特点：
1）体积、重量： 2）生理生化特性：
诱导期、分裂期的细胞中RNA含量增加迅速、分化期含量 减少。 培养条件的改变影响了某些物质的合成。 继代培养时间的加长，愈伤组织可能出现“驯化现象”。 即在没有生长素的培养基上也能生长一段时间。
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二、细胞分化：
分化： 植物体各个部分出现异质性的现象。 细胞分化
是导致细胞形成不同结构、引起功能改变或潜在的发育方 式改变的过程。 细胞分化 是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。 一个活细胞从植物体内分离出来，脱离开原有的环境，其被抑 制的功能将得以恢复，重新表现出全能性。
➢ 生长调节剂对核仁的作用很明显。核仁是外加生长素的作 用场所。 用14C标记2,4-D发现主要积累在细胞的核仁中。在细胞 核中，存在着某些与核仁结合的抑制物质，这种抑制物质 可在生长调节物质的作用下，失去其抑制效应，表现出 DNA的复制、转录、表达、最后发生分裂。
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4、愈伤组织形成过程：
(1) 诱导期（启动期）：细胞准备分裂的时期。 外植体细胞在适宜的诱导培养条件下，细胞中RNA含
量迅速增加，核糖体数量增加、淀粉消失、线粒体嵴膜 数量增多，细胞内合成代谢迅速加强。但此时外植体的 体积大小改变不大。
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(2) 分裂期：细胞迅速分裂时期
外植体外层细胞开始迅速分裂，中央细胞常不分裂，由于 分裂不均匀，形成了中间静止的芯。
2）差异： ①有些愈伤组织可以保持其母体植株和器官的某些特性。 ②但大多数研究报道，愈伤组织和起始材料之间明显的差异。
原因：
a. 组织培养的细胞分裂快，结构疏松，缺少有组织的结构 等，这些都是与获得外植体的起始器官有差别。
b. 影响酯酶同工酶 、脂肪 、生物碱 、蛋白质组分 、叶绿 素的合成。
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3、脱分化的作用机理
➢ 静止细胞不表现分裂状态，是受到某种物质的抑制，去掉 这种抑制物质后，就可以恢复到分裂状态。 用阻碍细胞分裂的物质，氟化去氧尿核苷（FUDR）处理 细胞，能阻止细胞分裂，它通过抑制胸腺嘧啶核苷三磷酸 （TTP）的形成来阻碍DNA的复制。
➢ 细胞中有天然抑制细胞分裂的物质存在，经植物生长调 节剂的诱导，可以解除抑制作用而出现细胞分裂。
器官水平：也叫做器官发生。 ✓ 器官型（organ type）直接由外植体细胞形成器官原
基，然后发育为器官。 ✓ 器官发生型（organogenesis type）是由外植体形成
愈伤组织后，由愈伤组织再产生不同的器官原基。
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二、植株再生的方式：
1、器官发生（organogenesis）：
哚-3-丁酸）、 IAA(吲哚-3-乙酸）等. 细胞分裂素类主要有： KT（6-呋喃甲基腺嘌呤，激动素）、6-BA（6-苄基腺嘌
呤）。
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2、愈伤组织的来源、与起始材料的差异 1）来源：
薄壁细胞发生脱分化、次生分生组织（如维管形成层细胞） 受到刺激或初生分生组织（如苗端、根尖等）发育受到抑 制而形成愈伤组织。
1958年, Steward和Reinert由培养的胡萝卜细胞诱导形成 了 胚状体。
1965年, 由Vasil和Hildebrandt用单个分离的细胞培养 获得整个植株, 植物细胞全能性的理论真正得到 了科学的证实。
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细胞分裂快，结构松散、颜色浅、透明。
细胞质变浓，核仁和核增大，液泡变小，RNA含量增高， 表明合成和代谢旺盛进行。
细胞逐渐回复到分生状态，这一过程称为回复变化。即脱 分化。细胞数目增加迅速，出现小的愈伤组织。
分裂期要经常更换培养基来保持其增殖但不分化的状态， 这种培养叫做继代培养，使用的培养基叫做继代培养基。
1902年，Haberlandt 首次提出细胞培养的概念。
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1934年, White用离体的番茄根建立了第一个活跃生长的无 性系，使根的离体培养实验首次获得了真正的成 功。提出B族维生素的重要性。
1944年，Skoog报道DNA的降解产物腺嘌呤, 可以促 进愈伤组织的生长，解除生长素对芽形成的抑 制作用，诱导芽的形成。
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3）质地： 愈伤组织的质地分为：松散、致密两类。在适宜
的条件下可以相互转化。
致密型
松散型
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第三节 细胞的再分化
一、不同水平上生变化，形成不同类型的细胞。
组织水平：维管组织发生的分化。愈伤组织中形成的 维管组织，与正常植物的维管系统不同，是一些呈分 散的节状或短束状结构。
①一部分由外植体中已存在的器官原基发育而来。
②多数则是由外植体经过脱分化后形成愈伤组织，在不断的 培养过程中形成的一些分生细胞团，这些分生细胞团在进 行分化后，重新形成不同类型的器官原基形成的。