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第七章器官发生与体细胞胚胎发生
湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2021年2月12日
组织的分化与器官建成
但在另一些例子中激素比例控制器官分化的问题 则出现完全相反的情况。苜蓿在有2,4-D和细胞 分裂素的培养基中,可以形成愈伤组织,转入不 加以上两种激素的培养基中能分化,但分化的情 况与原来的激素比例有关。如果愈伤组织是在高 细胞分裂素/生长素比例的培养基中形成的,易于 生根,而在高生长素/细胞分裂素比例的培养基中 形成的,易于生根,而在高生长素/细胞分裂素比 例的培养基中形成的愈伤组织,则易生芽。
组织的分化与器官建成
形成芽的培养基条件常有不同,有时芽与根可以同 时在组织培养中形成,一般说,培养物中形成的芽 如胡萝卜悬浮培养,油菜愈伤组织等。在组织培养 中通过根、芽诱导再生植株方式有三种:一种在芽 产生之后,于芽形成的基部长根而形成小植株,一 种是在根上生长出芽来,另一种即在愈伤组织的不 同部位分别形成芽和根,然后两者结合起来形成一 株植物。
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组织的分化与器官建成
由此看来,分化与激素的关系同植物的遗 传性有着密切的关系,用五个品种的烟草 做实验,用相同的生长素/细胞分裂素比例, 结果有的品种形成很多芽,有的形成很少 芽,有的完全不生芽。
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器官发生
概念:离体培养的组织、细胞在诱导条 件下经分裂和增殖再分化形成不定根和 不定芽等器官的过程。
发生方式:
直接发生:(具有初生分生能力的)外植体 直接分化成器官的过程。如落地生根.
间接发生:外植体(已分化的成熟组织)经 脱分化形成愈伤组织再分化形成器官的过程。
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组织的分化与器官建成
除营养芽之外,在组织培养中有时也 有花芽的形成,如烟草、花生等。也 有变态器官的形成,如百合鳞片切块 分化出的芽,形成小鳞茎,唐菖蒲茎 端可诱导形成小球茎,马铃薯的茎切 段可以形成块茎。
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组织的分化与器官建成
维管组织的分化
早期研究发现(Wetmore,1955),丁香的芽可 以诱导邻近的组织分化出维管束,后证明这是芽中 IAA的作用。将一块含有14C-IAA和蔗糖的琼胶楔 形物插入到愈伤组织切口中,14C-IAA表明蔗糖和 IAA通过琼胶扩散到愈伤组织,从而在愈伤组织中 造成这两种物质的梯度,在楔形物一颇有同感形成 维管束的瘤状物,瘤状物含有一形成层带,一面形 成韧皮部,一面形成木质部,与正常的维管束有类 似的排列。增加IAA的浓度,导致木质部形成,增 加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。生长素水平恒定时, 2%蔗糖则全部分化出木质部,4%蔗糖几乎全部分 化出韧皮部,3%蔗糖则可以分化出二者。所以,生 长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数 量。 湖北生态工程职业技术学院生物工程系 2021年2月12日
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组织的分化与器官建成
根是组织培养中易形成的器官,早在30年 代,就看以胡萝卜培养物中根的形成,以 后又在多种植物中看到,同一植物不同器 官可以诱导出根来:如棉花幼苗子叶、下 胚轴切段、油菜叶片、叶柄、下胚轴等, 多种植物愈伤组织也易生根。
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组织的分化与器官建成
培养基的物理因素和外界条件对器官建成有一 定影响。固体培养基有利于诱导愈伤组织,而 液体培养基有利于细胞和胚状体增殖。蓝光有 利于芽的分化,而红光、远红光对芽分化有抑 制作用,但促进根分化,紫光对生芽有刺激作 用。石刁柏、虎耳草属、凤梨科植物分化前期 需要低光强(1000勒克斯),后期要求高光 强(3000-10000勒克斯),降低氧浓度促进 胡萝卜愈伤组织芽的形成,增加氧浓度促进不 定根形成。
组织的分化与器官建成
Rier和Beslow进一步报道,蔗糖不仅影响细胞的 数目,而且影响其结构。低浓度蔗糖(0.5%)诱导 出环纹和梯纹管胞,1.5-3.-5%蔗糖诱导出梯纹和 网纹细胞。
细胞分裂素类对促进木质部形成也有作用。它们使 碳水化合物代谢趋向于五碳糖途径,促进木素前体 苯丙烷的合成,不同的细胞分裂素作用不同。玉米 素>激动素>6-BA(6-苄基腺嘌呤),NAA/激动 素的比值为0.5/20时有木质部发生和根形成,而比 值降为0.025/0.4时,只发生木质部而不发生根,赤 霉素(GA)、乙烯、脱落酸对木质部发生有抑制作 用。
组织的分化与器官建成
植物激素的成分影响着器官建成, Skoog和Miller等 所提出的生长素和激动素比例决定根和芽分化的观点, 曾被大量的试验结果所证明。
在很多禾谷类作物的组织培养中发现,用较高浓度的 生长素(2,4-D)诱导形成的愈伤组织,当培养在 除去生长素,或适当浓度的活性较低的生长素中时, 就可以诱导芽的形成。Nitsch等用Linsmaier(LM)培 养基附加10-5摩尔2,4-D培养水稻愈伤组织可以生 根,一旦转入无生长素的培养基时就能产生芽。 Rangan将小米愈伤组织从含生长素的培养基转移到 无生长素的培养基,一个星期内就形成了芽。
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组织的分化与器官建成
根和芽的分化 外植体诱导出愈伤组织后,经过继代培养,可以在愈
伤组织内部形成一类分生组织(meristemoid)即具 有分生能较往年小细胞团,然后,再分化成不同的器 官原基。有些情况下,外植体不经愈伤组织而直接诱 导出芽、根。所以器官发生有两种方式,即直接和间 接的。 外植体→器官发生(根、芽或胚状体)→再生植株。 外植体→愈伤组织→类分生组织→根、芽→再生植株。