拟南芥叶柄细胞脱分化与叶绿体超微结构变化
拟南芥细胞机制研究
拟南芥细胞机制研究拟南芥是一种广泛应用于分子生物学和遗传学研究的模式植物，其生长迅速、易于培养、有完整的基因组序列，并且具有广泛的遗传和表型变异。
因此，拟南芥成为了许多研究者用来探索植物细胞机制的理想材料。
在拟南芥的研究中，生长、发育和物质代谢都与细胞有关，因此探究拟南芥细胞机制有助于我们更深入地了解植物的生命活动和对环境的适应。
本文将从以下几个方面来论述拟南芥细胞机制的研究。
一、细胞生长和分裂细胞生长和分裂是细胞生命周期的两个重要阶段，也是细胞机制的重要研究领域之一。
在拟南芥中，细胞生长和分裂的发生与细胞壁的合成和扩张密切相关。
因此，很多研究在利用拟南芥研究细胞壁生物合成途径，如纤维素生物合成、多糖合成和酯类的生物合成等。
基因调控对细胞生长和分裂也有很大的影响。
几乎所有的生长素途径基因都会影响拟南芥细胞生长，而在细胞分裂中，基因急迫快感对分裂过程的完成有重要作用。
此外，拟南芥还广泛应用于细胞周期研究、有丝分裂与无丝分裂、细胞凋亡、质壁信号传递等领域。
二、细胞信号转导在拟南芥中，细胞信号转导是细胞调节的重要途径。
细胞信号途径包括激活蛋白、磷酸酶与转录因子等，并参与了植物对环境胁迫的响应、细胞极性、细胞扩展和大小等生理反应。
拟南芥中的激活因子和转录因子包括生长素和植物素等途径，这些途径在许多生理发生过程中发挥着重要的作用。
研究动态信号转导途径的方法，已经促进了对细胞调控和信号转导机制的理解，例如光反应、CA2 + 信号传递和肽激素信号，同时还有诸如蛋白激酶、信号人工模拟等方面的研究。
三、细胞质形态与运输内质网网络和细胞骨架共同负责细胞质的维持，同时拟南芥发育过程中各种组织器官的质形态发生着显著的转变。
利用拟南芥研究这些细胞质的变化，有助于我们了解细胞质骨架的形成、细胞质序列的形成和重要蛋白的传输。
研究员现在已开发出许多在拟南芥中利用细胞质内群体的研究方法，包括原生质体物理性质、蛋白质组学和基因编辑等。
拟南芥基因片段测试
植物叶的生长发育调节机制叶是植物进行光合作用的主要器官, 在植物生长发育过程中起着重要的作用[1]。
叶的发育是植物形态建成的一个重要方面, 与植物株型的形成密切相关。
探明叶的发育机理, 不仅能使我们更多地了解植物叶的发育机制, 而且能帮助我们通过生物设计对株型进行改良。
因此, 对叶发育机理进行深入的研究具有重要的理论意义和应用价值。
[2]叶由表皮( 表皮细胞、泡状细胞、气孔器) 、叶肉、叶脉组成[3]。
1.叶肉组织的发育：1.1叶肉组织结构及其特点叶厚度的增加会增强叶的机械稳定性，叶表皮是保护叶免受机械损害，还可阻止叶水分流失。
栅栏组织是主要的光合组织，其厚度及细胞层次影响到叶绿体的分布和光合作用的效率，叶脉对叶片起支撑作用。
叶肉是叶片光合作用的主要部位, 栅栏组织和海绵组织厚度、细胞层数及栅栏细胞的形态变化等组合的差异必然影响到叶绿体的分布和光合作用的效率[4]。
在叶的发育过程中,维管束下方的3个树脂道最先分化发育,然后,维管束内的原生木质部由近轴面向远轴面分化发育,同时原表皮下的一层薄壁细胞发育形成厚壁组织纤维,起支持幼叶的作用。
当木质部基本成熟时,转输组织和韧皮部以及副转输组织开始发育,[5]然后,叶肉组织有栅栏组织和海绵组织的分化,但栅栏组织不发达,多由一层细胞组成、稀 2 层以上,细胞形状呈短圆锥形、圆锥形至钟柱形、柱形,较规则、排列较疏松;海绵组织相对较发达,由多层细胞组成、细胞形状呈圆球形、长椭圆形、近球状多边形等极不规则,排列疏松。
下陷气孔或孔下室极大,通气组织发达。
[6]叶肉细胞是植物进行光合作用的场所，从叶肉组织的厚度来看, 原变种宽叶吊兰最薄, 园艺栽培变种金心吊兰靠近主脉的黄色条纹区最厚, 靠近叶缘的绿条纹区次之, 中间的淡绿条纹区最薄。
[7]绿色区越多光合作用效果就越好。
叶是植物光合作用和调节水分散失的主要器官，对逆境胁迫比较敏感。
叶片是植物对外界环境变化最为敏感的器官之一, 其特征变化被认为最能体现环境因子的影响[8]。
【国家自然科学基金】_脱分化_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
2011年 科研热词 超微结构 脱分化 胚性小孢子 胁迫 樱桃番茄 显微结构 成熟胚 小麦 小孢子胚胎形成 小孢子胚 基因表达 培养能力 再分化 体细胞胚发生 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词 质体 脱分化 细胞分化 红豆杉 生殖细胞 烟草 油菜 根癌农杆菌 整株转化法 分生组织 msap ftsz蛋白 aflp
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词 高频植株 重瓣大岩桐 遗传转化 转化受体 超微结构 脱分化 拟南芥细胞 巴西橡胶树 培养基 叶绿体 叶片离体培养 叶柄 农杆菌介导法 再生体系
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 组织培养 高压冷冻 蓖麻 脱分化 离体快繁 玉米 油桐 正交试验设计 拟南芥 愈伤组织诱导 愈伤组织 微结构 外源生长素(naa) 叶原基 分化 冷冻替代
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词 脱分化 组织培养 研究进展 生长 甘薯 淀粉体 永生性转化 拟南芥 成熟胚 对虾细胞 大麦 增殖 块根 再生体系 smb基因 affymetrix芯片
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
罗云熙生物实验报告
实验目的：通过本次实验，了解和掌握植物组织培养的基本原理和操作技术，学习植物细胞脱分化、再分化以及诱导生根和发芽的过程，提高实验操作能力和科学探究能力。
实验时间：2023年X月X日实验地点：XX大学生物实验室实验材料：1. 植物材料：拟南芥种子2. 培养基：MS培养基3. 植物激素：生长素（IPT）、细胞分裂素（Kinetin）4. 实验器具：无菌操作台、超净工作台、移液枪、培养皿、剪刀、镊子、酒精灯、酒精、消毒液等实验步骤：1. 材料预处理：将拟南芥种子用消毒液浸泡30分钟，然后用无菌水冲洗干净，放入无菌培养皿中。
2. 植物组织培养：将预处理后的拟南芥种子接种于MS培养基中，置于光照培养箱中，温度设置为25℃，光照时间为12小时/天。
3. 细胞脱分化：在培养基中加入适量的生长素和细胞分裂素，诱导拟南芥种子细胞脱分化。
观察细胞形态的变化，记录脱分化过程。
4. 再分化：当细胞脱分化到一定程度后，降低生长素和细胞分裂素的浓度，诱导细胞再分化。
观察再分化过程中细胞形态的变化，记录再分化过程。
5. 诱导生根和发芽：将再分化后的细胞转移到含有生长素和细胞分裂素的培养基中，诱导细胞生根和发芽。
观察生根和发芽过程，记录生根和发芽数量。
实验结果：1. 细胞脱分化：在培养基中加入适量的生长素和细胞分裂素后，拟南芥种子细胞逐渐脱分化，形成愈伤组织。
细胞体积增大，细胞壁变薄，细胞核增大，染色质疏松。
2. 再分化：降低生长素和细胞分裂素的浓度后，愈伤组织逐渐再分化，形成芽和根。
芽呈绿色，叶绿体发育良好；根呈白色，生长迅速。
3. 诱导生根和发芽：将再分化后的细胞转移到含有生长素和细胞分裂素的培养基中，诱导细胞生根和发芽。
经过一段时间后，大部分细胞成功生根和发芽，形成完整的植物个体。
实验分析：本次实验成功地进行了拟南芥种子细胞脱分化、再分化以及诱导生根和发芽的过程。
结果表明，生长素和细胞分裂素在植物组织培养中起着重要作用。
高压冷冻技术在拟南芥细胞微结构研究中的应用
高压 冷冻技术在拟南芥细胞微结构研究 中的应用
王 广超 ，冯振 华 ，孙 旭 东 ，郭 建 胜 ，祝 建
（ 同济 大学 生命科 学与技 术 学院 ， 海 ２ ０ ９ ） 上 ０ ０ ２
摘 要 ：高压 冷 冻 技 术 是 指 以 高 压 冷 冻 固定 为 主要 内容 的 一种 电镜 技 术 。该 技 术 可 以 充 分 、 速 固定 样 品 的 同时 ， 快
化 学 固定 和渗 透造 成 的 不可 预 知 的影 响 ， 而 使 得 从
样 品在进 行超 微结构 分析 时更 加接 近生活形 态 。
１ １ 实验材 料 ．
以拟 南芥 哥 伦 比亚 ０型 （ ｏ一 ） 实 验 材 料 。 Ｃｌ 为 ０
透射 电子 显微镜 的应 用 ， 得观察 细胞 、 使 组织 及器 官 的超 微结 构成 为可能 。尽 管透射 电镜 的分辨 率 已达 到 了原子 水平 ， 但在 生物样 品制 备过程 中 ， 常规醛类 及锇 酸 固定 、 机试 剂 梯 度脱 水 会 造 成一 些 人 为 干 有 扰 。高压 冷冻 固定技 术可有 效避 免造成 这些 人为 干 扰 。 因为极短 时 间 内 的高 压冷 冻 可 使 得 ２ ０ Ｉ ０ ｍ ｘ 厚度 生物样 品充 分玻 璃 化 ， 而保 证 固定 下 来 的样 从 品非 常接 近原始 状态 。高压 冷冻 技术 与冷冻 替代 相 结合 ， 可在 低温 条件 下 将 固定 和 脱 水 过程 统 一 起来 使得 样 品的超微 结构 能反 映生物 的真实 结构 。 植物 细胞脱 分化 是指 已有特 定结 构和功 能 的植物 组 织， 在一定 的条 件下 ， 其细胞 被诱 导改 变原有 的发 育 途径 ， 逐步失 去原 有 的分化状 态 ， 变为 具有分 生 能 转 力 ￣ｌ 性 细胞 的过程 ， 物 细胞 在生 活 状 态 下 的 ｌ ｔ ｉ 植 的微 结构特 征是 其主 要判断标 准 之一 。如细胞 内胞 质浓 度 、 胞器 数 量及 液 泡 大小 等 。 因此 应 用 先进 细 技术 获得反 映植 物样 品更加 真实 的结构 是研 究脱 分
拟南芥叶柄细胞脱分化与叶绿体超微结构变化
中图 分 类 号 ： ９ ２ Ｑ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ３ ７ Ｘ（０ ８０ —０ ４ —０ ０ ５ —３ ４ ２ ０ ）４ ５３ ６
Ｕｌｒ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌＳｔ ｄ ｎ Ｃｈｏｒ ｐｌ ｓ ｒｎ ｔａｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｕ ｙ ｏ ｌ ｏ ａ ｔＤｕ ｉ ｇ Ｄｅｄ－ ｅ ｅ ｔａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｎ ｉ ｔＯ ｆ
ｆ ｒ ｎ ｉｔ ｎ ｏ ｌｎ ｅｌ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｌ ａ ｔ ｕ ｕ ａ ｈ ｎ ｅ ｆｃ ｌｒ ｐ ａ ｔ ．Ｉ ｆａｇ ｅ ｔｓ ｎ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｔ ｉ ｆｐ ａ ｔ ｌ ａ ｃ ｄ ｎ ｏｕ ｔ ｓ ｒ ｔ ｒ ｌ ａ ｇ ｏ ｈ ｏ ｏ ｌｓ ｓ ｔ ｓｏ ｒ ａ ｉ ｉ ｃ ｅ ａ ｏ ｃ ｓ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｉｎ ｆ ｒａ ｆ ｒｈ ｒｅ ｐ ｏ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｃ ａ ｉ ｏ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔ ｎ ｉ ｌ ｔｃ ｌ ｏ ｔ ｅ ｘ ｌ ｒ ｔ ｆｔ ｅ ｍｅ ｈ ｓ ｕ ｏ ｎ ｍ ｆｄ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｉ ｐ ａ ｅ １ ｆ ａｏ ｎ ｎ ．
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2021-2023高考生物真题汇编：(5)现代生物科技(含答案)
（5）现代生物科技——三年（2021-2023）高考生物创新真题精编1.【2023年广东卷】种子大小是作物重要的产量性状。
研究者对野生型拟南芥（2n=10）进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。
通过遗传分析和测序，发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。
回答下列问题：（1）拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与_________植株的种子大小相近。
（2）用PCR反应扩增DA1基因，用限制性核酸内切酶对PCR产物和_________进行切割，用DNA连接酶将两者连接。
为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备_________。
（3）转化后，T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点。
在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株（如图），用于后续验证突变基因与表型的关系。
①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了_________。
②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约_________%的培养基中幼苗继续培养。
③将②中选出的T2代阳性植株_________（填“自交”、“与野生型杂交”或“与突变体杂交”）所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到_________%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。
为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性核酸内切酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下图，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。
2.【2023年北京卷】二十大报告提出“种业振兴行动”。
拟南芥中PSB27的结构
植物光系统II中的重要组份和辅因子在其组装过程中的作用姓名：程星星专业：细胞生物学学号：201420838摘要：光系统II复合体是一个镶嵌在叶绿体类囊体膜中的多亚基的色素一蛋白膜脂复合物,能够催化水的裂解并释放氧气,从而维持整个地球大气层中的氧气含量的稳定。
由于PSII结构的复杂性，PSII的组装是多步骤的，并得到辅因子和调控蛋白的协助。
重点讨论PSII组份色素、小亚基、外周蛋白和保守因子在其组装过程中的作用和调节机制，并介绍蓝细菌和植物叶绿体中的一些特殊蛋白质调控因子。
关键字：光系统II 叶绿体辅因子调控因子Abstract:The photosystem II complex is a protein lipid A multisubunit mosaic in the chloroplast thylakoid membrane in the pigment complexes, which is capable of catalyzing the cleavage of water and oxygen, thereby maintaining the oxygen content in the earth's atmosphere stability. Because of the complexity of PSII structure, PSII assembly is a multiple step, and cofactor and regulatory proteins help. Focus on therole and regulation of PSII component of pigment, small subunit, peripheral protein and conservative factor in the assembly process, and introduces the cyanobacteria and chloroplasts of some special protein regulation factor.Keywords: photosystem II chloroplast cofactor regulating factor光合作用被称为地球上最重要的化学反应。
叶绿体形态及超微机构
叶绿体动态特征与超微结构摘要：植物的叶绿体呈现动态特征，叶绿体外膜延伸形成管状突出相互联系，故胞内叶绿体可被视为一个不连续的动态整体。
dynamin相关蛋白ARC5在叶绿体分裂装置中起着重要作用，分裂环的缢缩是叶绿体分裂的细胞动力学基础。
叶绿体分化是十分复杂的过程，一个基因的突变或异常往往会导致叶绿体分化的障碍，叶绿素缺乏突变便是极其重要且与光合作用联系密切的突变。
以小麦黄化突变体研究为例，利用透射电镜对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)叶片细胞叶绿体的数目、形态及超微结构进行比较分析。
结果表明该黄化突变体叶绿体超微结构的改变，是由于叶绿素含量降低造成，推测该黄化突变是由于叶绿素合成受阻导致的[1]。
关键词：叶绿体；动态特征；超微结构1 叶绿体的基本形态1.1 叶绿体的形态、分布及数目在高等植物的叶肉细胞中，叶绿体呈凸透镜或铁饼状，直径为5~10μm，厚2~4μm。
高等植物的叶片生长平展后，叶肉细胞内叶绿体的体积和数目相对保持稳定，但叶绿体仍呈现动态特征。
叶绿体的运动和位置维持需要借助微丝骨架的作用。
在拟南芥的叶肉细胞中，CHUP1[2]微丝结合蛋白为叶绿体正常定位所必需的，编码该蛋白质的基因（CHUP1）突变后叶绿体定位异常。
由于分子上存在肌动蛋白结合域，CHUP1很可能是叶绿体与微丝骨架之间实现连接的重要蛋白，在以微丝骨架为依托的叶绿体定位过程中发挥重要的作用。
叶绿体之间的动态链接通过其外膜延伸形成的管状突出（基质小管，stromo-filled，stromule）实现联系。
这种动态融合与分断有助于叶绿体实现实时的物质或信息交换。
与线粒体相似，胞内叶绿体可以被视作一个不连续的动态整体。
1.2 叶绿体的分化及其突变在种子萌发过程中，子叶、叶鞘和真叶细胞中的原质体在光照条件下相继分化为叶绿体。
在形态上，叶绿体的分化表现为体积的增大、内膜系统的形成和叶绿素的积累。
在分子生物学上则体现为叶绿体功能所必需的酶、蛋白质、大分子的合成、运输及定位。
拟南芥(Arabidopsis thaliana)等三种被子植物幼苗的结构、发育和演化分析
（ｂ）（ｃ围１—１生长素运输减弱情况下的拟南芥叶脉式样的发育基冈分析已表明器官水平上的维管模式也是被位置信息控制。
拟南芥ＡＶＢｌ基冈突变体不仅转换外韧维管柬为周术维管束．而且破目：苇的环状维管束式样””。
ａｖｂｌ突变体中，人鼙的维管柬分支进入髓，类似单子叶植物茎的维管模式。
这表明当决定环状维管组织的位置信息被破坏，维管束会在髓形成。
研究ａｖｂｌ突变体中生｝：＝素输出载体的分布信息很有意义。
决定维管束模式的位置信息的重要性在几个器官极性突变体如用６∥”和ａｇｏ”…中体现。
这些突变体在叶中显示变换的维管模式。
ＹＡＢＢＹ基冈编码转录闻子…”，ＡＧＯ基冈编码一个未知功能的蛋白质…”Ｊ。
其它影响维管模式的突变体也被分离｛ｌ；来（表卜Ｉ，卜２）。
大量的突变体是根据子叶或真叶的变化被分离。
这些突变体山现不连续的、随意的或者减少的叫脉”。
”’“。
’“１。
近来，一个在根和盾片状１，仃变换的维管模式的玉米突变体被发现”…。
所有的维管模式突变体揭示了植物生长和发育在其它方面的缺陷，这也表明人母被影响的基闻参与到植物止常发育的重要过程。
突变体中相关基冈的分离和它们功能的深入研究将有利『＾分析参与到维管模式形成的路径。
ＴＡＢＬＥ】一１ＭｕｔａｎｔｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｖａｓｃｕｌａｒＮＩ纠｝ｌ、ａｎｄｆ（｝ｔ｝ｈｐａＩｔｅｒｎ、ｉｆｌ表卜１影响茎和根维管模式的突变体中国农业人学坝｝学位论文猜～青史献综述细胞组成的中央顶端Ｋ，其中的原始细胞比其它原套细胞人，而上ｉ有较人的核平』】液泡，冈而染色较浅：另一个区域是原始细胞和叶原基之间顺端的侧而医，它由较小的．染色深的细胞组成，这些细胞分裂比较频繁。
原体ｎ：被子机物中，根据内部排列，可分为两个类型。
１．一般被子植物型（ｕｓｕａｌａｎｇｉｏｓｐｅｒｍｔｙｐｅ），该类型原体分为■个医域（ａ）中央博细胞ｆ×：（ｂ）肋状分生卅纵区；（ｃ）周同分生组织区。
２．们入掌利（ｏｐｕｎｔｉａｔｙｐｅ），这种类型多了一个ｆｘ，印形成层过渡区，这个区域是帽状的．存在丁中央母细胞和肋状分生鲴移ｌ及周围分生组纵之间，它住间隔朋时高度和直径相当人，接近产生州。
神奇的模式植物--拟南芥
神奇的模式植物--拟南芥神奇的模式植物--拟南芥拟南芥与油菜、萝卜、卷心菜等同为十字花科植物，向下细分为鼠耳芥属。
拟南芥又名鼠耳芥、阿拉伯芥、阿拉伯草，拉丁文名为Arabidopsis thaliala （L.） Heynh。
拟南芥作为一种草本植物广泛分布于欧亚大陆和非洲西北部。
在我国的内蒙、新疆、陕西、甘肃、西藏、山东、江苏、安徽、湖北、四川、云南等省区均有生长。
我国古人常将身边的一些卑微、低贱之物“视若草芥”，拟南芥早先也就是一种无声无息、名不见经传的小草。
拟南芥既不好吃、也不好看，对人类毫无经济价值。
但近一百年来，随着生物学和经典遗传学的蓬勃发展，科学家们逐渐注意到它的研究价值。
长期以来，科学家一直希望在植物中找到像动物中的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）那样繁殖快、易于在实验室培养、适于遗传操作的实验材料，进而从根本上改变植物遗传学研究的长期落后状况。
拟南芥植株较小（一个8cm见方的培养钵可种植4-10 株）、生长周期短（从发芽到开花约4-6周）、结实多（每株植物可产生数千粒种子）。
拟南芥的形态特征分明（图1），莲座叶着生在植株基部，呈倒卵形或匙形；茎生叶无柄，呈批针形或线形。
侧枝着生在叶腋基部，主茎及侧枝顶部生有总状花序，四片白色匙形花瓣，四强雄蕊。
长角果线形，长约1-1.5cm,每个果荚可着生50-60粒种子。
图1 拟南芥的形态这些特点使得拟南芥的突变表型易于观察，为突变体筛选提供了便利。
拟南芥是典型的自交繁殖植物，易于保持遗传稳定性。
同时，可以方便的进行人工杂交，利于遗传研究。
拟南芥的另一个优点是易于转化。
经过不断的实践，浸花法（floral而）已成为拟南芥转化最常用的方法。
对生长5-6周已抽苔的拟南芥打顶来促进侧枝生长（图2A），待花序大量产生时将其在含有转化辅助剂silwet和蔗糖的农杆菌溶液中浸泡几分钟（图2B），3-4周后对转化植株收种子（图2C）。
【国家自然科学基金】_愈伤组织形成_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ52
科研热词 推荐指数 愈伤组织 7 组织培养 6 体细胞胚 4 出愈率 3 再生体系 3 黄花苜蓿 2 转基因 2 胚性愈伤组织 2 植株再生 2 棉花 2 发育 2 再生植株 2 体细胞胚胎发生 2 领春木 1 针刺法 1 遗传转化体系 1 透射电镜 1 连续繁殖 1 起源 1 虎榛子 1 葡萄 1 落叶松 1 菠萝 1 草地早熟禾 1 茶树 1 茅苍术 1 苜蓿雄性不育系 1 芽增殖 1 花药 1 花生(arachis hypogaea l.) 1 花生 1 花器官 1 胚小叶 1 胚乳培养 1 细胞融合 1 细胞悬浮培养 1 细胞外基质 1 组织脱分化 1 组织结构 1 组织学 1 盾叶薯蓣 1 生长调节剂 1 生根 1 甘菊 1 桑树特异种质 1 根癌农杆菌 1 染色体鉴定 1 杂交鹅掌楸 1 未成熟胚 1 月季"月月红" 1 插穗生根 1 抗生素 1
推荐指数 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
叶绿体的基本形态及动态特征
• 2.生物学起源 古生物学家推断，叶绿体可能起源于古代蓝 藻。某些古代真核生物靠吞噬其他生物维生，它 们吞下的某些蓝藻没有被消化，反而依靠吞噬者 的生活废物制造营养物质。在长期共生过程中， 古代蓝藻形成叶绿体，植物也由此产生。
• 3.叶绿体是半自主性细胞器： 叶绿体只能合成自身需要的部分蛋白质（半 自主性），其余的是在细胞质激离的核糖体上合 成的，必需运送到叶绿体，才能发挥叶绿体应有 的功能。
高等植物中叶绿体像双凸或平凸透镜， 更容易收集光能，叶绿体多分布在向阳的 一面，也是为了收集光能，发挥功能
叶绿体在细胞去分化后的变化
•
叶绿体在细胞去分化后会变小，同时数 量减少，主要以原质体的形式存在
细胞分化在什么情况下是可逆的？
• 细胞分化在正常情况下是不可以逆转的，但 如果是在离体并且有适当的环境，类似的情况是 会发生的，在植物组织培养技术中，利用植物体 细胞分化的全能性来培育新的个体，其中就有一 个脱分化的过程，在那个过程中，离体的植物细 胞会在植物激素的作用下进行脱分化成为愈伤组 织，当愈伤组织达到一定规模后再次分化成各种 器官，然后型成新的个体。
叶绿体分化于幼叶的形成和生长阶段。因此，从 生长中的植物顶芽纵切片上，可观察到分化细胞 中的原质体分化形成叶绿体的连续过程。 叶绿体的分化： 1. 形态上，表现为体积的增大，内膜系统的形成和 叶绿体的积累。 2. 生化和分子生物学上，体现为叶绿体功能所必需 的酶、蛋白质、大分子的合成、运输及定位。
植物在黑暗条件下生长时，细胞中原 质体不能形成叶绿体，幼苗呈黄色。 可见，叶绿体是原质体的一种分化。
储藏组织（如块根、块茎、胚乳）和一些其 他白化组织中，质体以造粉质体或白色体的 形式存在。 原质体亦成为前质体，为叶绿体、白色体、 有色体等质体的前身结构。 质体包括：叶绿体、有色体、白色体。
植物发育中拟南芥的规律
植物发育中拟南芥的规律随着科学技术的不断发展，研究植物发育的规律已经成为一个热门的研究领域。
拟南芥作为一种常用的模式植物，由于其较小的染色体编码和简单的基因组结构，成为了研究植物发育规律的理想模型。
在过去的几十年中，科学家们已经取得了大量的研究成果，关于拟南芥发育的规律也逐渐得到了梳理和总结。
本文将从拟南芥发育的三个阶段入手，对其规律进行介绍。
幼苗阶段：细胞扩增和分化幼苗阶段是拟南芥生命周期的第一个阶段。
在这个阶段，拟南芥的种子在合适的生长条件下发芽，随着日照和养分的不断提供，幼苗开始进行细胞分裂和扩增。
在幼苗的生长过程中，拟南芥细胞的分化是一个十分重要的过程。
在这个过程中，细胞的功能结构和表达基因会发生变化，从而形成不同的细胞类型。
这些细胞类型包括：表皮细胞、叶片细胞、茎细胞和根细胞等。
这些细胞类型的形成和发展是拟南芥发育的重要方面。
研究表明，这些细胞类型的发育过程受到内源性和外源性因素的调控。
其中，内源性因素包括基因的表达和调控，而外源性因素包括生长激素、光线和营养等因素的影响。
生长期阶段：器官形成和生长在幼苗阶段细胞分化的基础上，进入了生长期阶段。
在生长期阶段，幼苗进行了各种形态上的变化，开始向典型的植物形态逐渐转变。
在这个阶段，拟南芥的器官开始形成，包括茎、叶和花等。
茎的发育会让拟南芥体型不断增高，叶的形成会为其提供光能进行光合作用，而花则是后续繁殖的关键。
在器官形成的过程中，与其密切相关的是激素调控。
例如，生长激素可以促进茎的生长和花的形成，而乙烯调控则主要参与花的脱落和种子成熟等过程。
成熟期阶段：繁殖和子代形成最后一个阶段是成熟期阶段。
在成熟期阶段，拟南芥已经完全成熟，准备繁殖。
在这个阶段，花朵会向外开放，吸引传粉媒介进行传粉。
在花的内部，会进行花粉和子房的互动，进而形成子代。
在子代的成长过程中，会重复上述三个阶段，不断重复生长、发育和繁殖的过程。
总结综上所述，拟南芥发育的规律可以从幼苗阶段、生长期阶段和成熟期阶段三个阶段进行总结。
拟南芥结构和功能的基本单位
拟南芥结构和功能的基本单位拟南芥，这名字听起来有点拗口吧，像个外星植物，实际上它可是植物界的小明星！它的学名是阿拉伯芥，简直是科研界的“打工人”，因为它在植物研究中地位超重要。
好比是植物界的小白鼠，实验室里的常客。
别看它小，个头只有几厘米，但它的“内涵”可不少，真是小而美的代表。
说到拟南芥，首先要提的就是它的结构。
大家知道植物都有根、茎、叶吧？拟南芥也是不例外。
根是它的“根基”，吸收水分和养分，长得健壮，才能在大地上扎得稳稳的。
茎就像是它的“脊梁”，支撑着整个身体，把营养和水分输送到各个地方。
再来是叶子，这可是拟南芥的“工厂”，负责光合作用，生产美味的糖分供给自己，真是自给自足的小能手。
哦，还有花！拟南芥的花小巧玲珑，特别可爱。
说到花开，真的是“百花争艳”，虽然拟南芥的花朵不算华丽，但它的繁殖能力可不得了，种子一撒，满地都是，简直就是“种子机”。
而且它的生命周期短，几个月就能完成一轮，真是“快马加鞭”，这效率让人佩服。
我们再聊聊拟南芥的基因。
嘿，这可不是随便的基因，它的基因组已经被完全解码，相当于给科学家们开了一扇“宝藏之门”。
这些基因就像是拟南芥的“说明书”，每一个基因都有自己的功能，比如有的基因负责光合作用，有的则与抗病性有关。
想想看，这就像是一支乐队，虽然每个乐器都不一样，但合起来就是一曲动人的旋律。
拟南芥的生长环境也很“随性”。
它对土壤的要求不高，可以说是“随遇而安”，哪怕是在严酷的环境中，它也能找到生存的办法。
要是把它放在不同的环境里，拟南芥就像个调皮的小孩，会根据环境变化，调节自己的生长方式。
这种适应性真让人感叹，植物也能有“逆袭”的精神。
除了这些，拟南芥还有一些有趣的性格。
它特别“热衷”于与其他植物“交朋友”。
通过释放一些化学物质，它能够与周围的植物进行沟通，互相传递信息，像是开了一场“植物聚会”。
有时候还会发出警报，提醒其他植物小心虫害，这种团结合作的精神，真是让人忍不住想鼓掌！拟南芥在科研中的作用也不可忽视。
拟南芥特殊细胞分化的分子机制研究
拟南芥特殊细胞分化的分子机制研究拟南芥是一种小型植物，是植物学界研究的一种模式生物，因其遗传简单、基因组小、快速生长等特点而被广泛应用于生物学研究中，尤其在植物发育与遗传的研究领域中得到了广泛关注。
拟南芥中一些细胞具有特殊的分化能力，对于研究生物的分化与发育具有非常重要的意义。
本文将从拟南芥特殊细胞分化的分子机制角度出发，详细介绍目前的研究进展。
一、引言拟南芥中一些细胞的特殊分化过程是指这些细胞与周围细胞的形态结构、功能等均不相似，因而称之为“异型细胞”。
这些异型细胞分化所依赖的分子机制一直是研究者们关注的焦点。
异型细胞的分化不仅与整体植物形态的塑造有关，而且还与植物生长发育及其抗病能力有着重要的关系。
二、基本概念拟南芥的异型细胞分化主要包括三个方面：根冠细胞的发育、叶肉细胞的分化和破裂和毛细胞的分化。
其中，毛细胞的分化是研究最为深入的。
1. 根冠细胞根冠细胞是植物根部外皮层中的一类细胞，它们包围在根的末端，起到了保护和吸收根的水分营养的作用。
根冠细胞细胞壁具有两个特殊的区域——鞘带区和微孔区，这两个区域的存在使得根冠细胞能够快速地吸水，同时又能保证细胞的强度和稳定性。
根冠细胞的发育涉及许多关键基因的作用，如SCR、SHR等。
2. 叶肉细胞叶肉细胞是植物叶片中的一种细胞类型，它们是叶片中最上层的大而扁平的细胞，与下面的栅栏细胞形成了叶片的上表皮。
叶肉细胞在植物生长发育过程中有着重要作用，特别是在叶片伸展过程中，南北极性生长的决定方面。
3. 毛细胞毛细胞是拟南芥中一种特殊的细胞类型，只存在在植物叶片主脉的表皮细胞上。
毛细胞长约0.1-0.5mm，呈管状，直径约为30μm，是植物非常重要的器官，不仅能保护植物的叶片不受外部环境和外界侵害，还能帮助植物通过毛细管的方式进行水分吸收和输送，特别是在干旱和盐碱地区的环境中，其作用更加明显。
三、拟南芥异型细胞分化的分子机制拟南芥中异型细胞分化取决于内部生长素、激素以及外部环境，在哪些关键的发育阶段被下调，以及多种细胞中转录因子的互作。
生物高考第十单元 第58课时 植物细胞工程
第58课时植物细胞工程课标要求1.阐明植物组织培养的原理和过程。
2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。
3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
考情分析1.植物组织培养技术2022·辽宁·T142021·江苏·T52020·天津·T152.植物体细胞杂交技术2023·广东·T122023·江苏·T132023·浙江1月选考·T242021·福建·T112020·北京·T132020·山东·T133.植物细胞工程的应用2023·山东·T14考点一植物组织培养技术1．细胞工程的概念2．植物细胞的全能性定义细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能原因生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因体现利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株未表现及原因在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性――→原因在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达表现条件离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH3.植物组织培养技术(1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
(2)理论基础：植物细胞的全能性。
(3)基本过程①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。
②愈伤组织：脱分化产生的不定形的薄壁组织团块。
③再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
(4)探究实践——菊花的组织培养(5)植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化，抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长判断正误(1)实验中除外植体需要灭菌外，使用的培养基和所有的器械也都要灭菌(×)提示外植体需要消毒处理，不能灭菌处理。
2023-2024学年安徽合肥高考专题生物高考模拟(真题及答案)
2023-2024学年安徽合肥高考专题生物高考模拟学校：__________ 班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;2．请将答案正确填写在答题卡上;一、选择题（本大题共计16小题，每题3分，共计48分）1.下面是与促胰液素发现过程有关的4个实验，有关分析错误的是（）①稀盐酸→小肠肠腔→胰腺分泌胰液②稀盐酸→静脉血液→胰液不分泌③稀盐酸→小肠肠腔（去除神经）→胰腺分泌胰液④小肠黏膜+稀盐酸+沙子制成提取液静脉血液→胰腺分泌胰液A. 上述实验说明小肠黏膜产生的物质可以通过血液运输来调节胰液的分泌B. 从以上四个实验中可以推测出胰液中含有人们发现的促胰液素C. ①与②组成的对照说明稀盐酸通过小肠肠腔起作用D. ①与③组成的实验中，自变量为是否去除神经【答案】B【解析】解：A.④小肠黏膜+稀盐酸+沙子制成提取液静脉血液→胰腺分泌胰液，说明小肠黏膜产生的物质可以通过血液运输来调节胰液的分泌，A正确；B.促胰液素是小肠黏膜产生的，进入血液内通过血液运输到胰腺，促进胰液合成和分泌，胰液中没有促胰液素，B错误；C.①②可知盐酸促进胰液分泌不是盐酸直接起作用，盐酸促进胰腺分泌胰液与小肠有关，C正确；D.①③对照，实验的自变量是否去除神经，D正确。
故选：B。
2.紫色洋葱内表皮细胞在0.3g/mL的蔗糖溶液中发生质壁分离时，吸水力随质壁分离程度变化的曲线如图。
据图分析，下列叙述错误的是（）A. 刚开始，质膜以及其内部分紧紧贴着细胞壁B. 质壁分离时，液泡体积逐渐变小，颜色变深C. 细胞吸水力随着质壁分离程度的增加而增大D. 处于A点时的细胞液浓度小于外界溶液浓度【答案】B【解析】A、观察植物洋葱内表皮细胞时，能观察到只有质膜部分紧紧地贴着细胞壁，A正确；B、紫色洋葱内表皮细胞处于高浓度的溶液中，细胞失水，发生质壁分离，可见其液泡体积逐渐变小，但没有色素，液泡呈现无色，B错误；C、质壁分离程度越大，说明细胞失水越多，则细胞液浓度越大，吸水力越大，所以细胞吸水力随着质壁分离程度的增加而增大，C正确；D、实验过程中，细胞处于A点时，细胞正在质壁分离，细胞液浓度小于外界溶液浓度，D正确。
拟南芥植物组织培养
拟南芥植物组织培养 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】拟南芥组织培养一、种子消毒：方法一：将拟南芥种子置于1 .5 ml eppendorf 管(微量离心管)中，加入1 ml 蒸馏水，4C春化3 d，70 %（v／v ）乙醇1mi n、7 %（v／v ）次氯酸钠10 mi n 浸泡消毒，并用无菌水冲洗5 次。
方法二：在超净工作台内，用无菌蒸馏水浸泡1 min，然后用80％乙醇消毒90s，最后用无菌蒸馏水冲洗3～5次备用。
消毒完毕的种子可以用200ul的tips吸去洗涤液，然后在超净工作台上挥发掉残余水分、洗涤液。
方法三、取野生型拟南芥种子放人离心管内，75％乙醇清洗后，无菌蒸馏水清洗1—2次，转入无菌离心管；5％次氯酸钠溶液浸泡5—6 min，用无菌蒸馏水清洗3～4次，加入1 ml无菌水，用移液枪接种。
二、选用的培养基选用1/2MS培养基对种子进行培养。
（MS和1/2MS都可以，1/2MS就是大量元素减半，其他东西和ms培养基是一样的量。
糖可以加，会长得比较好，但是也很容易污染。
如果在平板上要生长时间比较长，需要做一些实验的，比如根的发育，最好不要加。
）也可以用MS+30 g／L蔗糖的固体培养基。
（我想两种培养基都接种上，比作对比确定好坏）。
MS培养基配料表：三：接种方法拟南芥种子消毒后，用移液枪吸取拟南芥种子和水的混合物，均匀地在MS 生长培养基的培养皿平板上滴落，并使之形成两条平行的直线。
（如不行，可适当添加琼脂）。
四、培养得无菌苗接种后置于光照培养箱(型号：GXZ．500C；培养光照条件为16小时光照，8小时黑暗，培养温度为22℃中竖直培养。
3天后即可取材用于器官离体再生实验。
萌发5天后，在超净工作台中，用镊子将苗移栽到装有1／2 MS培养基的50ml三角瓶中（每瓶4--6棵，视情况而定），于短日照条件下培养30天左右获得无菌苗。
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收稿日期:2006-08-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(30470863)作者简介:祝 建(1953)),男,教授,博士生导师,理学博士,主要研究方向为植物细胞发育及其超微结构,E -mail:zhujian1@mail.拟南芥叶柄细胞脱分化与叶绿体超微结构变化祝 建,于 洋(同济大学生命科学与技术学院,上海 200092)摘要:对培养的拟南芥叶柄细胞的超微结构进行观察,培养0~2.0d,叶绿体内淀粉粒的数量和体积逐渐增加;培养2.0~3.0d,叶绿体淀粉粒的数量和体积逐渐减少,细胞中细胞质大量增加,开始形成愈伤组织.以叶绿体及其淀粉粒的变化为依据,将培养的拟南芥叶柄细胞经过脱分化形成愈伤组织的过程划分为前期(培养0~1.5d)、中期(培养1.5~2.0d)和后期(培养3.0d 左右)3个阶段;以叶绿体超微结构的变化来界定植物细胞脱分化的过程,为进一步揭示植物细胞脱分化机制提供了依据.关键词:拟南芥细胞;叶柄;脱分化;叶绿体;超微结构中图分类号:Q 942 文献标识码:A文章编号:0253-374X(2008)04-0543-06Ultrastructural Study on Chloroplast During Dedifferentiationof Leafstalk of Arabidopsis tha lianaZH U J ian ,YU Yang(School of Life Scien ce and Technology,Tongji University,Shanghai 200092,China)Abstract :T he ultrastructure of chloroplasts of the cultured leafstalk of Arabidop sis thaliana was stud -ied by electronic microscope.The result show that the number and volum e of the granulose in chloro -plast increase gradually during the first two days.After 2.0-3.0days of leafstalk being cultured,the number and volume of granulose decrease.Afterw ards,the cy toplasm of the cells increases and then the cells grow into callus.According to ultrastructural changes of the chloroplasts,the process of dedif -ferentiation forming the callus is divided into three stages:early stage (0day to 1.5day),medium stag e (1.5day to 2.0day)and late stage (3.0day).It is the first time to define the process of dedif -ferentiation of plant cells according to ultrastrutural changes of chloroplasts.It is of a g reat sig nificance for a further exploration of the mechanism of dedifferentiation in plant cell.Key words :Ar abidop sis thaliana cell;leafstalk;dedifferentiation;chloroplast;ultrastructure植物细胞的脱分化关系到植物生长与发育,是植物组织、细胞培养和细胞工程技术的重要基础理论问题之一.脱分化是指/已有特定结构和功能的植物组织,在一定的条件下,逐步失去原有的分化状态,转变为具有分生能力的胚性细胞的过程0[1].总的来说,其细胞的细胞核、细胞质、细胞器和液泡都会发生一系列的变化.细胞质变浓厚,细胞质中多聚核糖体数量明显增加;大液泡被细胞质丝分割成许第36卷第4期2008年4月同济大学学报(自然科学版)JOURNAL OF T ONGJI UNIVERSIT Y(NATU RAL SCIENCE)Vol.36No.4 Apr.2008多小液泡,并且液泡中出现蛋白体;细胞核移至中心;叶绿体消失,原质体出现并转变成造粉质体;线粒体、高尔基体、内质网等细胞器增多[2-3].目前,国内外文献对植物组织培养,外植体脱分化形成愈伤组织过程中,细胞超微结构和各细胞器的行为都有描述,为揭示植物细胞脱分化的机理创造了有利条件.本实验利用模式植物拟南芥叶柄诱导愈伤组织,阐明愈伤组织发生过程中细胞超微结构的变化与细胞脱分化的关系,为进一步揭示植物细胞脱分化的机制打下基础[4].1材料和方法取拟南芥种子(Arabidopsis thaliana),接种于B5种子萌发培养基,置于25e,12h光照条件下恒温培养.2周后取成熟叶的叶柄,分段接种于B5培养基(2,4-D0.1mg#L-1和KT0.1mg#L-1)中,置于25 e,12h光照条件下恒温培养,每2周转瓶1次.分别取培养各个不同生长阶段的外植体和对照组(未经培养的外植体),进行固定(体积分数为1%戊二醛+体积分数为1%锇酸),脱水,以环氧树脂(Epon812)渗透,聚合.Leica U C6超薄切片机进行切片.半薄切片为1L m,用1%甲苯胺蓝染色,Nikon Eclipse80i显微镜观察并照相.超薄切片为70nm,用醋酸双氧铀和柠檬酸铅双重染色,用JEM-1230透射电子显微镜观察、分析并照相.2结果2.1叶绿体的形态变化拟南芥叶柄外植体细胞中具有2种类型的叶绿体,1种叶绿体呈狭长梭形,紧贴细胞边缘生长,分布在叶柄棱角处(图1、图2,分别放大100倍、400倍).另1种叶绿体体积膨大,片层疏松散乱,分布在维管束附近的少数细胞中.培养6h后,梭形叶绿体的宽度有所增加,大部分叶绿体中可见淀粉粒(图3,400倍);培养1.5d,叶绿体中的淀粉颗粒逐渐增大,而且清晰可辨,叶绿体被淀粉颗粒充满,形状逐渐变圆(图4,400倍);培养2.0d,叶绿体体积略有减小(图5,400倍),叶绿体呈现出互相靠拢集中的趋势;培养3.0~ 5.0d,叶绿体为深绿色,部分叶绿体内已看不到淀粉粒(图6,400倍),细胞质逐渐增多;培养9.0d,细胞分裂旺盛,部分充满细胞质的细胞中,观察到经由原质体发育形成的,少量着色深、形状近圆形的叶绿体(图7,1000倍).图1拟南芥叶柄中叶绿体分布情况Fig.1Distribution of chloroplasts in normalleafstalk of Arabidopsis thaliana图2叶绿体(箭头)形状规则,狭长梭形Fig.2C hloroplasts(arrow)with regular shapeand show narrow barracudas like图3叶绿体体积略增大(箭头),内含淀粉颗粒Fig.3The increased volume of chloroplast(arrow)with its granulose图4叶柄薄壁细胞中叶绿体极度膨大,充满淀粉颗粒(箭头)Fig.4Bubbling chloroplasts in parenchyma of leafstalle are filled with granulose(arrow)维管束内的薄壁细胞中,除含少量叶绿体外,没有观察到其他细胞器.但在培养3.5~5.0d后,维管束的薄壁细胞中,细胞质浓厚(图8,400倍),部分细胞可观察到大而圆的细胞核(图9,12000倍).细胞质内,大液泡已变成多个小液泡,部分细胞内仍可见到完整的叶544同济大学学报(自然科学版)第36卷绿体,但很难观察到淀粉粒(图10,20000倍).图5 叶绿体略有减小(箭头)Fig.5 Decrease of the volume of chloroplast (arrow)图6 叶绿体集中,淀粉粒少(箭头)Fig.6 Gathered chloroplasts with a littlegranulose (arrow)inside图7 叶绿体着色深,形状圆,散布(箭头)Fig.7 Separated chloroplasts (arrow)inround shape with darkcolor图8 维管束内薄壁细胞中叶绿体膨大,充满淀粉颗粒(箭头)Fig.8 Much increased volume of chloropla sts filled in pa renc -hym a of v ascular bundle with g ranulo se (arrows )2.2 淀粉粒的变化外植体细胞中,叶绿体中含有1~2个淀粉颗粒,淀粉颗粒小,形状规则(图11,15000倍);培养6h后,淀粉粒的数量有所增加,大部分淀粉粒为规则椭圆形;叶绿体片层仍然致密有序,但在淀粉粒的挤压下,部分片层间已出现空隙(图12,25000倍);培养至0.5~1.5d,淀粉粒数量进一步增多,颗粒大且饱满;随着淀粉粒的增大,部分叶绿体的片层之间出现空隙(图13,15000倍);培养至3.0d,淀粉粒的数量和体积大幅减小,片层叠垛依然整齐致密(图14,12000倍).图9 大而圆的细胞核(箭头)Fig.9 A large round nucleus (arrow )图10 大液泡被分隔成小液泡,叶绿体(箭头)内无淀粉粒Fig.10 Large vacuole being divided into small oneswithout granulose in chloroplast (arrow)图11 外植体细胞内叶绿体(箭头)Fig.11 C hloroplast (arrow)in a cell of explant图12 叶绿体内出现淀粉粒(箭头)Fig.12 Granulose (arrow )in a chloroplast545 第4期祝 建,等:拟南芥叶柄细胞脱分化与叶绿体超微结构变化图13 淀粉粒(箭头)数量增多Fig.13 Increasing number of granulose (arrow)图14 淀粉粒(箭头)数量减少Fig.14 Decreasing number of granulose (arrow)维管束内的大部分薄壁细胞中,培养至1.5d,可观察到较多细胞质,其中叶绿体的淀粉粒体积有所减小,片层清晰;培养2.0~ 3.0d,薄壁细胞中已充满细胞质并开始分裂,叶绿体出现出芽现象(图15,50000倍;培养3.5d 及以后,细胞分裂旺盛,可见大量新生细胞壁和着色浅、片层模糊的新生叶绿体,未见淀粉粒(图16,25000倍).图15 叶绿体出芽(箭头)Fig.15 Budding of chloroplast (arrow)图16 新生叶绿体(箭头)无淀粉粒Fig.16 Newly f ormed chloroplast (arrow)without granulose inside2.3 叶绿体的解体外植体诱导愈伤组织的过程中,薄壁细胞叶绿体的逐步解体分为2种情况:梭形叶绿体的淀粉粒发生变化进而导致叶绿体形状由小变大,最后淀粉粒变小,叶绿体又恢复原来的体积.当培养3.5~5.0d,部分叶绿体开始发生解体,此时,类囊体数量减少,片层间出现间隔并逐步加大,基粒模糊并逐渐消失,脂滴数量增多,体积增大(图17、图18,20000倍),同时,细胞内液泡变小,细胞质增多,细胞开始分裂.另外,在整个组织培养过程中,细胞中存在一些片层疏松散乱、体积膨大的叶绿体,这是一类行将凋亡的叶绿体,伴随着细胞的进一步变化,这些叶绿体逐渐解体并消失.图17 叶绿体片层间出现间隔(箭头)Fig.17 Space (arrow )betweenlamellas图18 片层间隔加大,脂滴(箭头)数量增多Fig.18 Space between lamellas expanding andlipid droplets (arrow )increasing3 讨论拟南芥叶柄细胞的叶绿体通常分布在表皮以下的各层薄壁细胞和气孔保卫细胞中.外植体的薄壁细胞具有2种叶绿体,1种叶绿体呈梭形,紧贴细胞边缘,着色深绿,片层致密整齐,内含极少量淀粉颗粒和少量脂滴;另1种叶绿体膨大,着色浅绿,片层杂乱疏松,内含大量空泡,是一种行将解体的叶绿体.实验表明,拟南芥叶柄薄壁细胞的脱分化过程中,部分叶绿体的形态与结构由于其内含淀粉粒的变化而发生了改变.最终,叶绿体的片层结构逐渐解体.与朱至清[3]的研究结果基本一致.546同济大学学报(自然科学版)第36卷3.1叶绿体淀粉粒的变化叶柄培养初期,叶绿体出现体积膨大现象,是由于叶绿体内淀粉粒数量和体积的增加所致.淀粉是植物细胞最普遍的能量贮藏物质,也是一种参与组织培养过程中形态建成的代谢物质,其消长与细胞分裂、组织分化和器官形成具有密切的关系.无论单子叶植物还是双子叶植物,具胚胎潜在发生能力的细胞中都有淀粉的积累[5-6],另外,在体细胞胚发生的重要发育转折时期,都会有淀粉和多糖的积累高峰出现[7].张健等的研究表明,细胞中淀粉粒的积累高峰主要为细胞的进一步发育储备物质和能量[8].本实验中,随着细胞的脱分化,叶绿体淀粉粒体积出现一个由小变大,再由大变小的动态变化过程;至后,细胞质进一步丰富,各种细胞器大量出现,细胞开始分裂.因此推测,外植体培养初期,叶绿体中产生大量淀粉粒的动态变化与细胞的脱分化过程有关,为细胞分裂和各种细胞器的形成提供必要的能量贮备.3.2叶绿体的变化及其意义通过观察发现,叶柄维管束中薄壁细胞首先启动脱分化,细胞中叶绿体由于其淀粉粒的变化而发生形态的改变,出现由小变大再由大变小的动态过程,最后通过出芽等形式重新形成原质体,与朱至清[3]的研究相一致.以叶绿体的变化作为依据,将拟南芥叶柄细胞脱分化形成愈伤组织的过程划分为以下几个阶段:(1)细胞脱分化前期.外植体培养0~1.5d,叶绿体中淀粉粒数量增加,体积增大,叶绿体膨大.(2)细胞脱分化中期.外植体培养至2.0d,叶绿体中淀粉粒的数量和体积均逐渐减小,叶绿体体积逐渐复原.(3)细胞脱分化后期.外植体培养至3.0d左右,叶绿体中淀粉粒逐渐消失,叶绿体消亡,原质体出现,细胞质逐渐增多,线粒体、内质网等细胞器相继出现并增长,新细胞壁出现.拟南芥叶柄细胞诱导脱分化形成愈伤组织过程中,细胞中叶绿体具有以下显著特征:(1)叶绿体是细胞脱分化过程中首先发生变化的细胞器.外植体培养6h后叶绿体积累的淀粉粒增多,叶绿体的形状开始改变;随着培养时间的延长和细胞脱分化过程的开始,叶绿体呈现一种动态变化的态势.而在脱分化早期,细胞的其他结构变化并不明显.(2)在细胞脱分化过程中,一部分细胞随着叶绿体内出现大量空泡、片层膨大、肿胀变形、逐渐解体而凋亡.另一部分细胞的叶绿体(梭形)产生大量淀粉粒,出现由梭形至膨大再恢复至梭形的变化过程,其片层结构仍保持相对完好和整齐.随着细胞的进一步发育,细胞质增多,液泡变小,细胞分裂形成愈伤组织.叶绿体的变化与细胞功能的转变有十分密切的关系[9].本实验中行光合作用的细胞与行支持作用的细胞逐渐转变为具有分裂能力的细胞,功能细胞器首先发生变化.梭形叶绿体的变化意味着细胞从成熟状态脱分化进入分生状态,是细胞功能发生转化的标志[10].另外,叶柄主脉上下表皮处的薄壁细胞中的圆形叶绿体,其片层排列杂乱疏松,行将解体,显示了叶柄的发育过程中,部分具有同化功能的薄壁细胞也可以转变为具有其他功能的细胞.3.3叶绿体脱分化国内外学者均认为组织培养中细胞叶绿体可以脱分化形成原质体,且基粒类囊体膜的解体和大的嗜锇脂滴的积累是系统退化的最早标志[11],因此Sjolund[12]等认为愈伤组织的形成过程中伴随着频繁的细胞分裂,成熟的叶绿体只有转变为原质体才能迅速分裂来保持与细胞平衡的比例;也有部分学者认为分化程度较高的叶绿体是很少分裂的[13],洪维廉[14]等描述了大量幼龄叶绿体以无丝分裂的方式进行分裂的图像.本实验中也观察到相当多尚未完全成熟的叶绿体分裂增殖的过程(图16).目前已有更多的证据显示叶绿体主要以分裂和出芽的方式进行增殖[15],而宋馨[16]认为部分叶绿体仅以出芽的方式形成原质体后再进一步发育成叶绿体的过程.在细胞和组织培养过程中细胞脱分化形成愈伤组织,细胞中叶绿体的结构变化是否是细胞脱分化的必要环节,还需要进一步确认和讨论.4结语综上所述,拟南芥叶柄细胞脱分化形成愈伤组织过程中,叶绿体是首先发生变化的细胞器,其变化与细胞功能的转变密切相关,与细胞的脱分化过程密切相关.参考文献:[1]许萍,张丕方.关于植物细胞脱分化的研究概况[J].植物学通报,1996,13(1):20.547第4期祝建,等:拟南芥叶柄细胞脱分化与叶绿体超微结构变化XU 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