第二章 植物组织培养原理

分化（differentiation）：是指植物体各个部分出 现异质性的现象，体现在细胞分化、组织分化、器官 分化三个水平上。
细胞分化：指导致细胞形成不同结构，引起功能改变 或潜在的发育方式改变的过程。是基因选择性活化或 阻遏的结果。
细胞分化是组织分化和器官分化的基础，是离体培养 再分化和植株再生得以实现的基础。
（2）质地类型：松脆和致密两种。高浓度生长素，可使 Callus变得松脆；高浓度细胞分裂素，则可使致密。 （3）生理生化变化：次生物质合成能力变化，对激素的需求 变化等。
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1958年 Steward等胡萝卜根段细胞体胚发生 试验及1964年Guha等进行的曼陀罗 花药培养。
➢细胞全能性的相对性:
细胞全能性并不意味着任何细胞均可以 直接产生植物;
动植细胞全能性的表现程度存在明显的 差异.
细胞按照分裂能力分为三类:
的效果可能更好。 （3）弱光或黑暗条件有利于脱分化中的细胞分裂。 （4）细胞位置。外植体本身的各类细胞可能对培养条件的刺激有不同的
敏感性。 （5）外植体的生理状态。不同生理年龄和不同季节都会有不同的培养反
应。 （6）植物种类的差异。 一般双子叶植物比单子叶植物及裸子植物容易。
三、愈伤组织（callus）培养
植物组织培养的核心理论： 植物细胞全能性理论
（Haberlandt, 1902）。
细胞全能性概述
细胞脱分化
细胞再分化
一、植物细胞的全能性（Totipotency）
➢ 定义：1902年由Haberlandt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 植株的能力。 20世纪80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 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。
第二章 植物组织培养 的基本原理
细胞全能性和细胞分化 器官发生
体细胞胚胎发生 影响植物离体形态发生的因素
知识点:
？？
➢基本概念：植物细胞全能性、细胞分化、 脱分化、再分化
➢植物离体培养中再生植株的途径； ➢愈伤组织的形成与生长； ➢植物体细胞胚胎发生途径； ➢影响植物离体形态发生的因素。
第一节 植物细胞全能性和细胞分化
➢ 根据细胞类型不同从强到弱:
营养生长中心>形成层>薄壁细胞>厚壁细胞 （木质化细胞）>特化细胞（筛管、导管细胞）
➢ 根据细胞所处的组织不同从强到弱：
顶端分生组织>居间分生组织>侧生分生组织> 薄壁组织（基本组织）>厚角组织>输导组织> 厚壁组织
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 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（dedifferentiation）和再 分化（redifferentiation）过程，可形成再生植 物。
三、细胞脱分化
1、脱分化（Dedifferentiation）：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 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 化细胞的过程。
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。
分裂期：外层细胞分裂，中间细胞常不分裂，形成小芯。细胞 分裂快，结构疏松，缺少结构，浅而透明。在原培养基上，细 胞必分化，及时转移，其可无限制地进行细胞分裂，维持不分 化状态。
分化期：细胞在形态和生理功能上的分化，出现形态和功能各 异的细胞。
2、愈伤组织的生长
（1）生长：诱导期后，外植体外层细胞分裂，在组织受伤表 面形成一层愈伤组织， 细胞数目迅速增多，表层细胞平均重 量下降，体积变小；降低温度，可以使细胞生长速度减慢，平 均大小可增加。
2、植物细胞分化的某些规律和机理
（1） 细胞分化分为形态结构分化和生理生化分化 两类，生理生化分化在形态结构分化之前。
（2）植物中细胞发育的途径一旦被“决定” （determination），通常不易改变。而离体培 养可以通过脱分化而丧失这种“决定”。
（3）分化与极性（Polarity）关系密切。
１、愈伤组织的形成 在细胞脱分化过程中，大多数情况下形成愈 伤组织。愈伤组织的细胞往往是异质性的， 无明显极性，其形成过程可分为诱导期、分 裂期和分化期。
黄瓜子房组织经脱分化形成胚性愈伤组织
形成过程（三个时期）：
诱导期（起动期）：是细胞准备分裂的时期。细胞大小几不变， 内部发生生理生化变化，迅速合成蛋白质和核酸。
细胞全能性
脱分化
细胞分裂
再分化
个体再生
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。
植物组织培养最常见的过程
离体的植物 脱分化 器官、组织、 细胞
愈 再分化 根 伤
组
织
芽
再 生 植 株
二、植物细胞分化
1、定义：
（4） 细胞分裂对细胞分化具有重要作用。特定环境 条件下进行的细胞分裂可以导致特定的细胞分化， 由不等分裂形成的分化细胞说明Baidu Nhomakorabea细胞质在细胞分 化中的作用。
（5）植物生长调节剂有明显调节作用。如生长素与 分裂素比值，高，促进生根；低，促进长芽。
（6）染色体和DNA的变化对细胞分化影响比较大。 如核内多倍体的形成。
➢ 第一类是始终保持分裂能力,如茎尖、根尖及形 成层细胞；
➢ 第二类是永久失去分裂能力的终端分化细胞， 如筛管、导管、气孔保卫细胞等特化细胞；
➢ 第三类是在通常情况下不分裂，但在受到外界 刺激后可重新启动分裂的细胞。如表皮细胞及 各种薄壁细胞。
一个植物细胞向分生状态回复过程所能进行的程度，取 决于它在自然部位上所处位置和生理状态。
2、脱分化的机理
脱分化诱导期间会导致细胞膜透性改变，细 胞核增大，内质网范围扩大，多核糖体形成，过 氧化物酶增加，蛋白质和酚类物质合成活跃等。 但目前对于脱分化的机理尚未完全阐明。
3、影响脱分化的主要因素
（1）损伤。切割损伤的刺激，促使细胞增殖。 （2）激素 在诱导愈伤组织时常加入生长素类，但同时配合细胞分裂素