被子植物胚胎学9

被子植物胚胎学山西农业大学农学院张定宇2010.4.第九章胚状体和人工种子（时数2）

目的和要求：通过本章的学习，理解和掌握胚状体和人工种子的概念，胚状体的形成、人工种子的构成与制备及它们在生产实践中的意义。主要内容第一节胚状体一、胚状体的概念及研究意义二、胚状体发生的普遍性三、胚状体的胚胎发生过程四、诱导胚状体的因素主要内容第二节人工种子一、人工种子的概念二、人工种子的构成三、人工种子的制备四、人工种子的意义五、人工种子技术存在的问题重点与难点重点：胚状体与人工种子的概念、形成或构成、人工种子的制备及它们在生产实践中的意义。难点：胚状体的形成；人工种子的制备。第一节胚状体一、胚状体的概念及研究意义（一）概念1.自然界发生的胚状体在正常情况下，合子（受精卵）通过顺序的发育过程形成一个成熟的胚。在自然界有时也可通过无配子生殖或无孢子生殖像合子那样发育为胚状的结构，并可萌发成小植株。此外，在自然界中也发现过从营养器官产生胚状结构的极少数例子。叶状沼兰（Malarixpuludosa）的叶顶部，经过细胞分裂活动，可产生许多胚状结构。胚状体套层2.植物组织培养中的胚状体Reiner和Steward在1958年分别在胡萝卜的悬浮细胞的培养中最先发现了体细胞的胚。此后在细胞、组织和器官培养中积累了大量的资料，近年来花药培养中的小孢子或花粉，甚至未受精的子房或胚珠培养中的大孢子或胚囊中的成员，也可诱导胚胎发生，形成胚状结构，并进一步萌发形成小植株。3、植物组织培养中，再生植株的形态发生方式Konar(1965)综合为四种方式：⑴先根后芽，如颠茄细胞的悬浮培养。⑵先芽后根，大多数愈伤组织培养中发生。⑶独立产生芽和根，后连接成统一的轴状结构，如胡萝卜组培或水稻愈伤组织的培养。⑷与合子胚相似的胚胎发生过程形成的。4.胚状体的概念

⑴广义的胚状体：在自然界或组织培养中从体细胞，或与生殖细胞有关的细胞所发生的胚状结构，称为胚状体（embryoid）。⑵狭义的胚状体：在离体植物细胞、组织或器官培养过程中，由一个或一些体细胞，经过胚胎发生和发育过程，形成的与合子胚相类似的结构。

胚状体一般专指在组织培养条件下产生的非合子胚以区别于自然发生的珠心胚及其他通过无融合生殖和由合子胚分裂产生的胚。5.研究胚状体的意义

①增加繁殖系数。由愈伤组织、细胞或器官培养中，诱导胚状体的数量比诱导芽多得多。②可以直接生长成小植株，成苗率高。愈伤组织分化的芽不容易发育成小植株，可是诱导胚状体，就容易得到小植株。③胚状体的维管束与合子胚一样,是独立产生的，与母体维管束不相连,因此可以获得无病植株。④用于细胞全能性的理论研究。⑤可以利用胚状体进行同步分裂的研究，以了解细胞周期的真实过程和认识控制从亲代细胞到子细胞过程中生化变化系列的因子。一般用生长激素和细胞分裂素控制细胞同步分裂。（二）胚状体发生的普遍性能产生胚状体的植物已知的有43科92属117种,在维管植物各大类群中均有报道。

植物种产生胚状体的培养物作者檀香科

檀香（Santalumaibum）合子胚愈伤组织Rao.P.S,1965.毛茛科

石龙芮（Ranunculussceleratus）

石龙芮（....）黑种草（Nigeliadamascena）

黑种草（....）

幼苗下胚轴花药药隔愈伤组织胚乳愈伤组织花梗及花芽愈伤组织Konar,R.N.,等1965aKonar,R.N.,等1965bSethi,M.,等，1976Raman,等，1974十字花科蔓菁（Brassicanapus）白芥（B.alba）花药中的小孢子幼苗各种器官的愈伤组织Keller,等，1977Bajaj,等，1972;Bajaj,等，1973菟丝子科云南菟丝子（Cuscutareflexa）合子胚愈伤组织及表皮Maheshwari,P.,等，1961景天科落地生根（alanchoepinnataK）叶愈伤组织Wadhi,等，1964芸香科橙（Citrussinensis）四季桔（C.microcarpa）珠心愈伤组织珠心愈伤组织Kochba,等，1973Rangaswamy,等，1961大戟科巴豆（Crotonbonplandianum）橡胶树（Heveabrasiliensis）胚乳愈伤组织愈伤组织Bhojwari,1966Paranjothy,1974组织培养中产生胚状体的一些被子植物种及其培养物植物种产生胚状体的培养物作者冬青科

枸骨叶冬青（Ilexaquifolium）子叶Hu.C.Y,1971伞形科

莳萝（Anethumgraveolens）

茴香（Foeniculumvulgare）荷叶芹（Petroselinumhortense）胡萝卜（Daucuscarota）

胡萝卜（....）

胡萝卜（....）

子房中的合子胚及愈伤组织子房中的合子胚及愈伤组织叶柄愈伤组织根愈伤组织单细胞四倍体及六倍体原生质体Johri,等1966同上Vasil,等，1966kato,等，1963Reinert,等，1971Dudits,等，1976夹竹桃科蛇根木（Rauvolfiaserpentina）叶Mitra,等，1970茄科颠茄（Atropabelladonna）颠茄（....）矮牵牛（Petuniahybrida）茄（Solanummelongena）茄（....）辣椒（Capsicumannuum）南洋金花（Daturainnoxia）假白花曼陀罗（D.meteloides）烟草（Nicotianatabacum）烟草（....）根愈伤组织、胚状体的胚柄花药中的小孢子叶、茎花药中的小孢子胚愈伤组织花药中的小孢子花药中的小孢子花药中的小孢子花药中的小孢子游离小孢子Konar.,等，1972Zenkteler,1971Rao,等，1973北京市农业科学院蔬菜研究所等，1975Yamada,等，1967王玉英等，1973Geier,1973Geier,1973Sunderland,等，1971Nitsch,C.,1977茜草科咖啡（Coffeaarabica）叶愈伤组织Sondahl,等，1977菊科

苣荬菜（Cichoriumendivia）胚愈伤组织Vasil,等，1964(续前表)植物种产生胚状体的培养物作者禾本科

无芒雀麦（Bromusinermis）

大麦（Hordeumvulgare）

水稻（Oryzasativa）小麦（Triticumaestivum）

玉米（Zeamays）

黑麦（Secalecereale）

甘蔗（Saccharumsinensis）中胚轴胚花药中的小孢子花药中的小孢子花药中的小孢子花药中的小孢子叶愈伤组织Constabel,等，1971Norstog,等，1970朱至清等，1976朱至清，王敬驹等，1973北京大学生物系，1977广西壮族自治区玉米研究所等，1977Thomas等，1975曾吉恕，1979棕榈科

油棕（Elaeisguineensis）愈伤组织Jones,

1974百合科石刁柏（Asparagusofficinalis）

石刁柏

(....)下胚轴愈伤组织原生质体Wilmar,

1968Bui-Dang-ha等，1975兰科兰属（Cymbidium）

胚愈伤组织Curtis,1948(续前表)从上表可看出，产生胚状体的被子植物种是相当普遍的；产生胚状体的离体培养物也是多种多样的。三、胚状体的发生方式

1.从愈伤组织产生（常见）—如胡萝卜根、石龙芮雄蕊的药隔、白芥幼苗的各种器官、莳萝的胚状体、石刁柏的原生质体、咖啡叶和甘蔗的幼叶等。

2.直接从器官上发生—如枸骨冬青的子叶、莳萝和茴香在子房中的合子胚、石龙芮和蔓菁的下胚轴等，在一定条件下可直接从器官上发生胚状体。

3.从悬浮培养的单细胞发生—如胡萝卜悬浮细胞的培养（Steward，1958），是研究胚状体发生的经典材料。

注意两个重要因素：一是细胞必须从紧密排列的组织中或多细胞集合体中脱离出来；二是细胞必须获得像合子那样的特殊营养，椰子乳在培养基中的作用是重要的。

4.从小孢子（或花粉）和大孢子发生—如烟草、曼陀罗、天仙子、小麦、水稻、大麦等。四、诱导胚状体的因素

1.生长素

在正常组织的培养中，生长素的控制在诱导胚胎发生上是重要的。一是诱导细胞具有胚发生的能力；二是解除胚胎发生时期的诱导胚正常地充分地发育。

2.还原性氮

对培养物供应足够的还原性氮是诱导胚状体发生的一个先决条件。

3.其它因素的意义

细胞分裂素既能抑制又可促进。诱导胚状体需要的条件，因植物种类、部位和培养时组织细胞所处状况的不同而异。可有几种情况：

①胚状体的产生不需要任何激素和细胞分裂素的,如烟草,曼陀罗和水稻等的花药培养,莳罗和茴香的子房培养,四季橘愈伤组织和欧芹叶柄的愈伤组织培养。

②培养中需要生长激素或细胞分裂素或二者的组合，如石龙芮的下胚轴，檀香和石刁柏的愈伤组织培养。有的需要较高的激动素和生长素的配合才能有较高的胚状体发生频率，如颠茄的花药培养。

③需先在有激素的培养基上诱导，然后转入低浓度激素或无激素的培养基中，如石刁柏下胚轴的愈伤组织培养及颠茄细胞的悬浮培养。胡萝卜在诱导愈伤组织时需2，4-D，但由愈伤组织诱导出胚状体时，则需在没有2，4-D的培养基培养。某些天然产物，如椰乳，西瓜汁，酵母提取物，酪朊水解物或腺嘌呤等都有利于胚状体的发生。胚状体的诱导与外植体所处生理状况，内源激素的变化及遗传性、倍性等都有密切关系。第二节人工种子一、人工种子的概念

人工种子（artificialseeds，syntheticseeds）的概念最早是由Murashige(1978)提出的，是指通过组织