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植物组培愈伤组织的形成


录入时间:2011-12-27 9:36:31 来源:互联网

 

 

在组培中,主要目标是诱导愈伤组织形成和形态发生,使一个细胞、一块组织或一个器官的细胞,通过脱分化形成愈伤组织,并再分化成植株。

其整个过程大致可分为起动期、分裂期、分化期和形态发生期等四个时期。

愈伤组织的形成

植物的部分在离体培养中,接受各种因素作用,细胞会发生分裂而脱分化,经持续分裂增殖成细胞团,并进一步分化发展成为不受亲体外植体影响的典型愈伤组织,

愈伤组织用处:除了可植株再生培养外。可转移到新鲜的相同培养基上培养而长期保存,或在液体培养基中进行悬浮培养而迅速增殖,用于大规模生产有用化合物;或用于细胞培养筛选无性系;或用于原生质体培养等;

从单个细胞或一块外植体形成典型的愈伤组织,大致要经历三个时期:

(一)    诱导期

是细胞准备恢复分裂的时期。

特点:处在静止状态的成熟细胞通过一些刺激因素和激素的诱导作用,使其合成代谢活动加强,迅速进行蛋白质和核酸物质的合成。细胞大小变化不大。

诱导期的长短,因植物种类和外植体的生理状况和外部因素而异。如有的植物(菊芋)的诱导期只要一天,而有的植物(胡萝卜)需要几天。

影响因素:1)CO2对诱导分化有抑制作用。2)机械损伤能诱导细胞开始分裂,如伤口往往出现愈伤组织。3)外源生长物质(NAAIAA和细胞分裂素)等对诱导细胞开始分裂。

诱导原理:静止细胞是具有分裂潜力的,只是被存在着的一类抑制剂所抑制,如果除去抑制物质,就可恢复分裂能力。这些抑制物质的作用是阻碍DNA复制,若加入抵消抑制剂影响的物质,那么细胞就立即进行DNA复制,全部细胞进入合成期,并发生同步分裂。

诱导期代谢变化:1)在切离和培养后的几秒钟内,细胞的气体交换迅速增加。2)多聚核糖体的不断增加,到有丝分裂前,每个细胞中的RNA含量增加到30%3)蛋白质也发生周期性积累,每个分裂细胞的总增加量约为200%4)酶活力增加,DNA聚合酶活力增加;与代谢有关的酶类,如己糖激酶和一些脱氢酶的活力增加。

(二)分裂期

指细胞通过一分为二的分裂,不断增生子细胞,即发生脱分化的过程。

特点:

1.  细胞的数目迅速增加。胡萝卜培养7天后,细胞数可增加10倍。

2.  每个细胞平均鲜重下降。这是由于细胞鲜重的增加不如细胞数目的增加快的缘故。

3.  子细胞具体积小,内无液泡的特点,和根茎尖的分生组织细胞一样。

4.  细胞的核和核仁增大到最大。

5.  细胞中 RNA含量减少,而DNA含量保持不变。

6.  组织的总干重、蛋白质和核酸含量逐渐增加,新细胞壁的合成极快。

此时愈伤组织的形态特征:细胞分裂快,结构疏松,缺少有组织的结构,维持其不分化的状态。

分化命运:如果在原培养基上继续培养,细胞将不可避免地发生分化,产生新的结构,但是把它及时转移到新鲜的培养基上,则愈伤组织可无限制地进行细胞分裂,而维持其不分化的状态。

影响因素:脱分化因植物种类和器官及其生理状况而有很大差别,如烟草、胡萝卜等脱分化较易,而禾谷类的脱分化较难;花器脱分化较易,而茎叶较难;幼嫩组织脱分化较易,而成熟的老组织较难。

(三)分化期

细胞停止分裂,内部发生生理代谢变化,导致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。

主要特征:

1.细胞分裂部位和方向发生改变。分裂期的细胞分裂局限在组织的外缘,主要是单周分裂;在分化期开始后,愈伤组织表层细胞的分裂逐渐减慢,直至停止。愈伤组织内部深处的局部地区的细胞开始分裂,使分裂面的方向改变了,出现了瘤状结构的外表和内部分化。

   2.分生组织瘤状结构和维管组织的形成。当愈伤组织生长速度减慢时,就形成由分生组织组成的瘤状结构,它变成不再进一步分化的生长中心,而在其周缘产生扩展的薄壁细胞。瘤状结构团团地散布在愈伤组织块中。这时形成了维管组织,但不形成维管系统,而呈分散的节状和短束状结构,它可单由木质部组成,也可由木质部、韧皮部乃至形成层组成。细胞分裂素促进维管化组织形成。

   3.细胞的体积突然不再减小。保持相对不变。

4.出现了各种类型的细胞。如薄壁细胞、分生细胞、管胞、石细胞、纤维细胞、色素细胞、毛状细胞、细胞丝状体等。

  5.生长旺盛的愈伤组织一般呈奶黄色或白色,有光泽,也有淡绿色或绿色的;老化的愈伤组织多转变为黄色甚至褐色。

 

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