第二章 植物组织培养原理

1、？细胞全能性概述细胞全能性概述细胞脱分化细胞脱分化细胞再分化细胞再分化1902年由年由Haberlandt提出，即植物体细胞提出，即植物体细胞在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整植株的能力。植株的能力。 20世纪世纪80年代，每一个植物细胞具有该植物的全部年代，每一个植物细胞具有该植物的全部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。同类型的器官甚至胚状体

2、，直至形成完整再生植株。从一个细胞发育成一个植株从一个细胞发育成一个植株植物细胞全能性的证明是通过植物细胞全能性的证明是通过1958年年Steward等胡萝卜根段细胞体胚发生等胡萝卜根段细胞体胚发生试验及试验及1964年年Guha等进行的曼陀罗等进行的曼陀罗花药培养。花药培养。 植物细胞全能性理论是植物组织培养的核植物细胞全能性理论是植物组织培养的核心理论。离体细胞具有生命的特征属性，在全心理论。离体细胞具有生命的特征属性，在全能性的基础上，提供合适的营养和环境条件，能性的基础上，提供合适的营养和环境条件，离体细胞经历脱分化（离体细胞经历脱分化（dedifferentiation）和再）和再分

3、化（分化（redifferentiation）过程，可形成再生植）过程，可形成再生植物。物。 细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化个体再生个体再生再分化再分化细胞分裂细胞分裂细胞全能性的表达是通过细胞脱分化和再分化实现的，在大多数情况下，脱分化是细胞全能性表达的前提，再分化是细胞全能性表达的最终体现。离体的植物离体的植物器官、组织、器官、组织、细胞细胞脱分化脱分化愈愈伤伤组组织织再分化再分化根根芽芽再再生生植植株株植物组织培养最常见的过程植物组织培养最常见的过程也称去分化，也称去分化，指离体条件下生长的细胞、组织或器官经过细胞分指离体条件下生长的细胞、组织或器官经过细胞分裂或不分裂逐渐失去原来的结

4、构和功能而恢复分生裂或不分裂逐渐失去原来的结构和功能而恢复分生状态，形成无组织结构的细胞团或愈伤组织或不分状态，形成无组织结构的细胞团或愈伤组织或不分化细胞的过程。化细胞的过程。n如叶柄基部的薄壁细胞成为离层细胞；伤害导致局如叶柄基部的薄壁细胞成为离层细胞；伤害导致局部细胞形成愈伤组织。部细胞形成愈伤组织。黄瓜子房组织经脱分化形成胚性愈伤组织黄瓜子房组织经脱分化形成胚性愈伤组织器官发生体细胞胚胎发生百合鳞叶培养百合鳞叶培养外植体器官发生途径外植体器官发生途径愈伤组织愈伤组织芽分化芽分化再生苗再生苗胚状体胚状体小小麦麦愈伤组织器官发生途径愈伤组织器官发生途径魔芋胚状体魔芋胚状体 2）体细胞胚胎发

5、生途径）体细胞胚胎发生途径（胚状体发生途径）（胚状体发生途径） ： 是指在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎是指在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程（经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚发生和胚胎发育过程（经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚和子叶胚5 5个时期），形成具有双极性的胚状结构，而发育成个时期），形成具有双极性的胚状结构，而发育成再生植株的途径。再生植株的途径。 2、影响细胞再分化因素：、影响细胞再分化因素： 从理论上讲，在离体培养条件下经过再分化可获从理论上讲，在离体培养条件下经过再分化可获 得各种类型的细胞、组织、器官以及再生植株。但是得各种类型的

6、细胞、组织、器官以及再生植株。但是目前，还不能让所有植物的活细胞都再生植株。主要目前，还不能让所有植物的活细胞都再生植株。主要原因是：原因是： （1）不同植物种类再分化的能力差异很大；）不同植物种类再分化的能力差异很大； （2）对某些植物再生条件还没有完全掌握。）对某些植物再生条件还没有完全掌握。 植物的离体器官发生是指培养条件下的组织或植物的离体器官发生是指培养条件下的组织或细胞团（愈伤组织）分化形成根、芽、茎等器官的细胞团（愈伤组织）分化形成根、芽、茎等器官的过程。不定根、不定芽是指在一些非正常发生部位过程。不定根、不定芽是指在一些非正常发生部位形成的根或芽，离体培养中通常是指从愈伤组织上

7、形成的根或芽，离体培养中通常是指从愈伤组织上发生的根或芽。发生的根或芽。外植体外植体愈伤组织愈伤组织芽芽根根再生植株再生植株脱分化脱分化再分化再分化高生长素高生长素(2,4-D)高高(生长素生长素/细胞分裂素细胞分裂素)低低(生长素生长素/细胞分裂素细胞分裂素)器官发生途径器官发生途径有两种情况：有两种情况：外植体直接发生芽外植体直接发生芽茎尖培养中芽形成茎尖培养中芽形成一、什么是植物体细胞胚胎发生？一、什么是植物体细胞胚胎发生？ 定义定义：植物离体培养的细胞、组织、器官产生类似：植物离体培养的细胞、组织、器官产生类似胚的结构，其形成也经历一个类似合子胚胎发生和胚的结构，其形成也经历一个类似合

8、子胚胎发生和发育过程，这种现象称为植物体细胞胚胎发生，形发育过程，这种现象称为植物体细胞胚胎发生，形成的类似胚的结构称为体细胞胚或胚状体。成的类似胚的结构称为体细胞胚或胚状体。 体细胞胚胎发生具有普遍性，目前已在体细胞胚胎发生具有普遍性，目前已在200多种被多种被子植物上观察到体胚发生过程。子植物上观察到体胚发生过程。双子叶植物胚胎发生：双子叶植物胚胎发生： 合子原胚球形胚心型胚鱼雷胚子叶胚合子原胚球形胚心型胚鱼雷胚子叶胚单子叶植物胚胎发生：单子叶植物胚胎发生： 合子原胚球形胚盾型胚子叶胚合子原胚球形胚盾型胚子叶胚体细胞胚胎发生体细胞胚胎发生与合子胚发生阶段类似，但体胚形成由体与合子胚发生阶段类似，但体胚形成由体细胞（或小孢子等性细胞）形成。细胞（或小孢子等性细胞）形成。Direct somatic embryogenesis in Brassica napus3、体细胞胚胎发生过程中的的生理生化：、体细胞胚胎发生过程中的的生理生化：（1）蛋白质与核酸代谢；）蛋白质与核酸代谢；（2）多胺代谢变化；）多胺代谢变化；（3）糖类、矿质营养变化；）糖类、矿质营养变化；（4）内源激素变化；）内源激素变化