离体细胞培养的器官形态发生模式及其可能机制

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1、离体细胞培养的器官形态发生模式及其可能机制学院：生命科学学院专业：生物技术学号：114120425姓名：钱富明器官发生是指培养细胞在适宜的诱导培养条件下形成不定芽和不定根，形成完整植物的过程。离体细胞培养器官分化有俩种模式，一种是间接的，另一种是直接的。间接的是指外植体先形成一团愈伤组织，从愈伤组织中产生拟分化组织，最后形成芽；直接的是指没冇经过愈伤组织或分生组织中心阶段，从外植体直接发生芽。对于间接发生途径来说，外植体细胞脱分化后，细胞分裂形成一团愈伤组织,即拟分生组织或分生组织中心。这是在许多植物器官发生前，愈伤组织内部所产

2、生的细胞群，其特点是细胞小、等径、壁薄、核染色质色深等。直接发生途径在一些植物细胞和组织培养中表现突出。首先，从当个细胞开始细胞分裂，形成2、3个细胞，然后这些细胞再产生相邻细胞，即以此为屮心继续进行快速分裂。离体器官的发生一般经由三个连续的时期组成，第一阶段是外植体经过诱导形成愈伤组织。第二阶段是“生长中心”形成。当把愈伤组织转移到有利于有序生长的条件下以后，首先在若干部位成丛出现类似形成层的细胞群，通常称之为“生长屮心”，也称为拟分生组织，它们是愈伤组织屮形成器官的部位。第三阶段是器官原基及器官形成。在有些情况下，外植体不经

3、过典型的愈伤组织即可形成器官原基。这一途径有两种情况：一是外植体中已存在器官原基，进一步培养即形成相应的组织器官进而再生植株，如茎尖、根尖分生组织培养；另一种情况是外植体某些部位的细胞，在重新分裂后直接形成分生细胞闭，然后由分生细胞闭形成器官原棊。这种不经过愈伤组织直接发生器官的途径在以品种繁殖为FI的的离体培养中具有重耍的实践意义。研宄表明，在叶肉细胞再生植株过程中，最初分裂细胞的第一次分裂轴向是十分重要的。在不经过愈伤组织的器官分化中，这次平周分裂既是叶肉细胞的脱分化，同吋也是该细胞转变发育方式极性的确定。现在，有人把最先启

4、动分裂的这些细胞称之为感受态细胞。通过器官发生形成再生植株大体上有三种方式：第一种方式是先芽后根；第二种方式为先根后芽；第三种方式是在愈伤组织的不同部位形成芽和根，再通过维管组织的联系形成完整植株。多数植物的器官发生以先芽后根途径实现表达，如果是先由愈伤组织长根，则很难长芽。对器官发生产生影响的有以下几个因素：（一）起始材料对器官分化的影响：外植体材料对器官分化的影响主要在于母体植株的遗传基础和生理状态。1.母体植株的遗传基础，被子植物比裸子植物容易诱导器官发生。茄科、秋海棠科、景天科、十字花科等被子植物更容易诱导器官发生。同种

5、植物不同基因型的诱导效果也存在很大差异。2.外植体的生理状态：生理状态年轻，生长活跃或生长潜力大的组织和器官的细胞更容易培养。不同部位来源的外植体对分化程度和分化器官类型也有一定影响。如百合基部鳞茎外植体接种后有较强的再生能力，而顶端鱗茎接种后往往分化能力较弱。又如来自植株花芽的表皮细胞只能诱导形成花芽，来自植株基部的表皮W能诱导形成营养芽，而来自植株中间部位的表皮则可同吋形成花芽和营养芽。有吋外植体取材方式的不同也会影响植株的再分生途径。如带腋芽的茎段往往走器官发生途径，而不带腋芽的茎段则可以走体细胞胚发生途径。外楨体选取合理

6、与否，不仅影响培养的难易，而且有时甚至影响分化的程度和器官类型。1974年TranThanhVan等取烟草正在开花的植株的薄层表皮进行培养，结果不同部位的表皮外植体所形成的芽的类型不同。（二）激素对器官分化的调控：植物激素是指植物细胞接受特定环境信号诱导产生的、低浓度时可调节植物生理反应的活性物质。它们在细胞分裂与伸长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面，分别或相互协调地调控植物的生长、发育与分化。这种调节的灵活性和多样性，可通过使用外源激素或人工合成植物生长调节剂的浓度与配比变化，进而改变

7、内源激素水平与平衡来实现。自1928年起，至今己发现、鉴定并被公认的有生长素，IBA助长生根，等等。器官分化的激素调控理论i、器官分化（茎芽、根的分化）受到CTK/AUX激素比例关系的调控；ii、设CTK/AUX=Ni,则可建立起茎、芽、根分化情况与Ni的相关性模型：a、Ni大一芽的分化；b、Ni小一细胞增殖与根的分化；c、Ni适中一保持愈伤组织生长状态；iii、不同物种、不同基因型对适中的Ni值要求不同;起决定作用的是CTK/AUX值，而非激素的绝对用量。1.生长素与分裂素对器官分化的影响：生长素对生长的促进作用主要是促进细胞

8、的生长，特别是细胞的伸长，对细胞分裂没有影响。较低浓度促进生长，较高浓度抑制生长。在细胞水平上，生长素可刺激形成层细胞分裂；刺激枝的细胞伸讼、抑制根细胞生长；促进木质部、初皮部细胞分化，促进插条发根、调节愈伤组织的形态建成。在器官和整株水平上，生长素从幼苗到果实