为什么要诱导植物体细胞胚(植物组织培养为什么要先诱导生芽)
其一,体细胞胚是离体培养的产物,只限于在离体培养范围使用,以区别于无融合生殖胚;
其二,体细胞胚起源于非合子细胞,以区别于合子胚;
其三,体细胞经过了胚胎发育过程,以区别与离体培中器官发生形成个体的途径。
1、体细胞胚从外植体上直接发生在以叶片为外植体的培养中,体细胞胚的直接形成可分为两个阶段:
第一个阶段为诱导期。在此阶段中,叶片表皮细胞或亚表皮细胞感受培养刺激,进入分裂状态。
第二个阶段是胚胎发育期。在这一阶段,形成的瘤状物继续发育,经过球形胚、心形胚等发育过程,最后形成体细胞胚。
2、经过愈伤组织的体细胞胚发生
经过愈伤组织的胚胎发生需要三个培养阶段:
第一阶段是诱导外植体形成愈伤组织;
第二阶段是诱导愈伤组织胚性化;
第三阶段是体细胞胚形成。
在以幼胚、胚以及子叶为外植体时,通常可以直接诱导胚性愈伤组织产生,进而发生体细胞胚。因此,经过愈伤组织的体细胞胚胎发生,胚性愈伤组织的形成是培养的关键。
体细胞胚的结构与发育特点:
1、与器官发生形成个体的途径相比:
体细胞胚发育再生植株有两个明显的特点。一是体细胞胚具有双极性(double polarity),二是体细胞胚形成后与母体的维管束系统连系较少,即出现所谓的生理隔离(physiological isolation)现象。
由于大多数体细胞胚起源于单细胞,因此对于单个植株来讲,通过体细胞胚形成的再生植株,其遗传特性相对稳定。
2、与合子胚相比:
合子胚在发育初期具有明显的胚柄,而体细胞胚一般没有真正的胚柄只有类似胚柄的结构。特别是那些发育初期类似于动物胚胎发育途径的体细胞胚,这一点更为明显。
合子胚的子叶是相当规范的,可以作为分类的依据,而体细胞胚的子叶常不规范,有时具有两片以上的子叶。
与相同植物比较,体细胞胚的体积明显小于合子胚。
体细胞胚没有休眠而体细胞胚则直接形成植株。合子胚在胚胎发育完全进入子叶期以后,经过一系列的物质积累和脱水就进入休眠。
体细胞胚的简介体细胞胚在自然界中早已存在,不过用人工培养的方法诱导营养器官产生胚,却是在二十多年前首次出现的新事物。1958年德国的Reinert在固体培养基上培养胡萝卜的根,发现愈伤组织中有些细胞可以发育成胚。同年,美国Steward等人用悬浮培养的方法,培养胡萝卜的块根细胞,也得到同样的体细胞胚。
他们的工作,引起了世界各国的广泛注意,因为从理论上看,体细胞胚的发生向发育生理学提出了新问题,同时它有力地证明了体细胞同生殖细胞一样也具有遗传上的全能性。从实践上看,体细胞胚的诱导成功,为现代化的非常规育种方法提供了理论基础,人们已可以设想将植物体分离成各个单细胞(例如现在的原生质体培养),然后采用类似微生物中诱导突变及筛选突变的方法,从分离的体细胞中获得新的优良变异,再通过诱导体细胞胚的途径,使生成完整的植株,来培养新的品种,这种方法将是植物育种工作中的一次革命。
据Wetherell1978年的报道,已有 80种植物能诱导产生体细胞胚,这80种植物分属于33个不同的科,不过据作者最近所得的情报,有些粮食作物,如高粱、谷子也已获得体细胞胚,因此可以认为体细胞胚胎发生在植物界中是一种广泛存在的现象。
植物细胞杂交的过程的发生什么必需用人工诱导啊植物
植物细胞杂交的过程的发生什么必需用人工诱导
原生质体是除去细胞壁的植物细胞,它实际上就是植物细胞的原生质部分。当进行植物体细胞杂交时,先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁,分离出具有活力的原生质体,获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。将不同植物体细胞放在一起培养,必须通过一定的技术手段进行人工诱导。诱导方法有物理法和化学法两大类。物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合;化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合,聚乙二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。
体细胞胚的诱导体细胞胚发生的基本条件Halperin与Wetherell(1964)首先认为生长素是诱导体细胞胚胎发生的主要控制因子,所用生长素的种类,因植物种类而异。从大多数的报道看,一般都采用2,4-D,但也有例外,如 Jelaska(1974)在南瓜体细胞胚的诱导中,采用NAA与IBA(吲哚丁酸),效果显著好于2,4-D。Mullins等(1976)在葡萄中所用的激素是β-萘氧乙酸(β-NOA浓度为 5—25μM)及苄基腺嘌呤(BAP浓度为5—10μM)。Hidmichi.M.等(1979)在茄子下胚轴中用的是NAA,浓度为 8.0mg/l。
有人研究体细胞胚胎发生中不同阶段与生长素之间的关系,认为在诱发产生胚性细胞时,需要高浓度的生长素,当胚性细胞经球形胚、心形胚、鱼雷形胚等不同阶段发育成为成熟胚的过程中,所要求的生长素浓度要低,而成熟胚在发育成植株时则完全不需要生长素。从胚性细胞到植株这一发育过程中,生长素浓度过高,反而会抑制体细胞胚的发育或产生畸形胚。
最近国外在柑桔、白菜和胡萝卜的组织培养中发现一些愈伤组织,不需要任何外源激素就能继代培养,并发生体细胞胚。我国在甘蔗、葡萄等植物中,也发现过类似的情况,这种组织叫做驯化组织。驯化组织很可能是在培养过程中发生的一种突变细胞,它们在激素方面具有自养的能力,也就是说驯化组织的细胞能合成本身所需要的内源激素。 多数研究者认为供应愈伤组织以充足的还原氮是体细胞胚胎发生的第二个基本条件。Halperin(1966)首先认为体细胞胚胎发生需要还原氮。Wetherell与Dougall(1976)根据他们的研究证实了Halperin的看法,他们以浓度为5—55mM的硝酸盐作唯一氮源时,每培养物平均只发生一个胚,当培养基中加入0.1mM的氯化铵时就能促进胚的形成,如用40 mM硝酸钾及30mM氯化铵这一配比,对愈伤组织的生长及胚胎发生都比较合适。他们还认为谷氨胱胺与丙氨酸能作为胚胎发生与生长的唯一氮源。最近 Dougall与 Verma(1978)证明,如果能在培养过程中控制pH,使其保持在5.4左右,那么野生胡萝卜的悬浮培养能以氨作为唯一氮源。
显然,许多植物在体细胞胚生成过程中都需要还原氮,但也有例外,如芹菜就不需要还原氮。 通常认为细胞分裂素是体细胞胚胎发生的抑制剂,然而已有实例证明,这种意见至少并不具有普遍意义。在某些实例中,细胞分裂素甚至对体细胞胚胎发生能起促进作用,而且不同的细胞分裂素其作用也不尽相同,例如低浓度的玉米素,能刺激胡萝卜悬浮培养液中的胚胎发生,但相应浓度的激动素或BAP却抑制此过程,而在芹菜中,情况恰好相反,低浓度的激动素能促进其胚胎发生。
一般认为高浓度的钾,能促进愈伤组织的组织化程度,因此常有利于胚胎发生。
另外,steward等人还认为在自然情况下,合子胚一般在子房内发育,其环境是黑暗,而且空气不太流通,因此给于这样条件也有利于体细胞胚的发生与发育。