植物组织培养教程李浚明

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1、第九章植物体细胞无性系变异及种质资源保存一、概念LarkinScowcroft（1981）提出把由任何形式的细胞培养所产生的植株统称为体细胞无性系（somaclones）。在培养阶段发生变异，进而导致再生植株亦发生遗传改变的现象，称为体细胞无性系变异（somaclonalvariation）。第一节植物体细胞无性系变异的概念及筛选二、变异主要涉及两个方面：表型变异包括形态特征、生长习性、抗性等染色体变异数目、结构三、体细胞变异的优缺点：优点：适用于各种组培植物；持续快速提供变异源；消除优良品种的一个或几个缺陷；提供新型变异株系。缺点：继代多次后，植株再生能力减弱；变异不稳定，杂交或

2、自交后发生变化；变异没有可预见性，常产生不适变异。四、体细胞无性系变异的诱导与离体筛选体细胞无性系变异的筛选有以下明显的优点：－可以小空间内对大量个体进行选择；－筛选可以在几个细胞周期内完成，且不受季节限制；－诱变和筛选条件可精确控制，试验重复性好；－突变体来源于单细胞，避免了植株出现嵌合体；－在细胞培养系统中，诱变剂可较均匀地接触细胞，突变率高，选择机会多。步骤：诱变材料的选择突变体筛选细胞诱变自发变异突变体稳定性鉴定（一）诱导起始材料的选择选择起始材料原则目标性状的可行性试验植物细胞培养技术水平适当的细胞类型（二）自发突变一般来讲，长期营养繁殖的植物、培养时间较长或继代次数多等

3、，均容易出现较高的变异率。另外，培养类型中，原生质体、细胞、愈伤组织培养等所出现的变异频率要高于组织或器官培养的变异。（三）诱变物理诱变化学诱变转座子插入化学诱变常用的化学诱变剂：-烷化剂如DES，可改变DNA结构而引起突变；-碱基类似物，核酸复制时，可掺入到新合成的DNA分子中引起错配；-移码诱变剂，如ICR化合物。转座子插入诱变转座子插入诱变是近年来利用分子生物学技术发展起来的新的体细胞诱变方法。转座子既可直接将外源基因带入细胞内获得新性状，又可以独立插入通过其转座功能诱导变异。目前，使用较多的转座子体系是玉米的Ac/Ds系统。首先采用基因转化的方法将Ac/Ds导入受体细胞，再

4、通过体细胞培养或再生植株的自交或测交使Ac因子切除，由于转座子插入的随机性，即可在切除Ac的植株中筛选出不同变异。利用这一途径已在苜蓿、马铃薯、番茄、甘蓝等多种植物上获得可利用的体细胞变异植株。（四）突变体选择直接筛选间接筛选直接选择其方法是用一种含有特定物质的选择培养基，在此培养基上只有突变细胞能够生长，非突变细胞不能生长，从而直接筛选出突变性。贾敬芬等以小麦幼胚愈伤组织为材料，在含有1.4%NaCl的N6培养基上直接筛选出小麦耐盐系。郑企成等曾将小麦“京花1号”花药经γ射线处理后，再经0.5NaCl培养基直接筛选出耐盐再生株系。间接选择间接选择是一种借助于与突变表现有关的性状作

5、为选择指标的筛选方法。Dorffling等以羟脯氨酸（HYP）为选择剂，获得了耐HYP的体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强，且能稳定遗传。林定波等将锦橙株心细胞愈伤组织的悬浮细胞经γ射线照射，然后在高浓度脯氨酸培养基中培养筛选，获得了抗寒体细胞变异愈伤组织，其再生植株抗寒性比供体植株提高2.4℃。（五）突变体稳定性鉴定突变细胞或组织鉴定在正常培养基上继代培养几次进行鉴定。突变植株鉴定当代鉴定或自交后代鉴定第二节影响植物体细胞无性系变异的因素一、供体植物—生理状态以分生组织为外植体的再生植株通常可以维持供体植物的典型性，体细胞变异频率很低。以分化组织为外植体的再生植株容易发生体细胞

6、变异，其频率与分化程度有关。一、供体植物—遗传背景基因型：植物种基因型间变异频率差异较大。倍性水平：多倍体和染色体数目较多的植物其变异频率比二倍体和单倍体高。二、培养基—激素培养基激素浓度和不同激素配比对再生植株的染色体倍性有一定的影响。激素引起的变异大多为倍性增加。少数情况下激素引起类减数分裂而使倍性减少。二、培养基—物理状态一般来讲，悬浮培养的细胞较半固体培养的细胞易产生变异。三、培养类型原生质体培养的体细胞变异大于细胞培养，而细胞培养的变异又大于组织器官培养的变异。在细胞培养中，性细胞培养再生植株的变异要大于体细胞培养的植株。四、继代次数由继代次数引起的体细胞变异普遍存在。一

7、般来说，继代时间越长，继代次数越多，细胞变异的机率就越高。－烟草继代培养５年的愈伤组织，其再生植株与供体基因型相比，几乎没有形态正常的植株。染色体分析表明其大多为非整倍体和多倍体。－玉米从刚诱导的愈伤组织中分化的植株，在形态上与供体基因型基本一致，但培养３年后愈伤组织的再生能力显著下降，再生植株生长异常。细胞学分析显示染色体断裂和带型变异。第三节植物体细胞无性系变异的机理预先存在的变异表达染色体数目变化点突变体细胞染色体变换及姐妹染色单体交换ＤＮＡ复制和缺失转座因子的