植物细胞工程基本原理.ppt

第一页，共三十六页，2022年，8月28日 2.1植物细胞全能性(totipotent) 在离体培养下，植物的体细胞或性细胞被诱导产生器官分化和再生，成为具有与母体植株相同遗传信息的植株的能力。 植物细胞全能性的相对性 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的培养反应； 动、植物细胞全能性的表现程度存在明显差异。 细胞全能性并不意味着任何细胞均可以直接产生植物个体。 第二页，共三十六页，2022年，8月28日 2.2植物细胞分化 基因的差异性表达，即为细胞分化；具体表现为内部生理变化和外部形态变化。 细胞分化使细胞功能趋于专门化，更有利于提高生理功能的效率。因此,分化是进化的表现,越高级的植物类群,分化水平越高,细胞分工越细,机体代谢水平也越高。 第三页，共三十六页，2022年，8月28日 2.3离体条件下植物细胞的脱分化和再分化 细胞脱分化和再分化的概念 细胞全能性与脱分化和再分化的关系 第四页，共三十六页，2022年，8月28日 细胞脱分化（dedifferentiation) 是指失去已分化细胞的典型特征，或消除了细胞分工，使之回复到分生组织状态，或胚性细胞状态。 Flash 细胞脱分化阶段 启动阶段，表现为细胞质增生，并开始向细胞中央伸出细胞质丝，液泡蛋白体出现； 演变阶段，此时细胞核开始向中央移动，质体演变成原质体； 脱分化终结期，细胞回复到分生细胞状态，细胞分裂即将开始。 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的位置和生理状态。 第五页，共三十六页，2022年，8月28日 第六页，共三十六页，2022年，8月28日 第七页，共三十六页，2022年，8月28日 愈伤组织(callus)：脱分化后的细胞，往往经过细胞分裂形成一团无特定结构和功能的松散的薄壁细胞团。 草莓 烟草 第八页，共三十六页，2022年，8月28日 细胞再分化（redifferentiation)： 脱分化后的分生细胞（愈伤组织）在特定的条件下，重新恢复细胞分化能力，并经历器官发生形成单极性的芽或根，或经历胚胎发生形成双极性的胚状体，进一步发育成完整植物体的过程。 极性：是指植物的器官、组织、甚至单个细胞在不同的轴向上存在的某种形态结构以及生理生化上的梯度差异。 在很多情况下，细胞的不均等分裂是细胞极性建立的标志。 第九页，共三十六页，2022年，8月28日 细胞全能性 脱分化 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。 细胞分裂 细胞全能性与脱分化和再分化的关系 第十页，共三十六页，2022年，8月28日 器官发生 植物的离体器官发生是指培养条件下的组织或细胞团（愈伤组织）分化形成不定根（adventitious roots）、不定芽（adventitious shoots）等器官的过程。 通过器官发生形成再生植株有三种方式： 第十一页，共三十六页，2022年，8月28日 先芽后根 第十二页，共三十六页，2022年，8月28日 先根后芽 第十三页，共三十六页，2022年，8月28日 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。 第十四页，共三十六页，2022年，8月28日 植株再生 两种途径： 器官发生途径: 根芽器官直接分化形成植株 体细胞胚胎发生途径: 产生具有胚芽、胚根的胚状体结构再形成植株 第十五页，共三十六页，2022年，8月28日 植物体细胞胚胎发生 胚状体：（embryoid）亦称体细胞胚或体胚。在体外，由体细胞（非合子细胞）经胚胎发育产生的类似胚胎的结构。 其发育过程与合子胚类似，经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚及子叶胚等几个阶段。 在其发生的最早阶段就具有两极性，即根端（胚根）和茎端（胚芽），并且与母体细胞或外植体的维管束无直接联系 胚状体一开始就是一个完整植物的雏形，可通过根端或类似胚柄结构从外植体或愈伤组织中取得营养。 很容易从愈伤组织的表面脱离下来，在适宜条件下长成一株植物。 第十六页，共三十六页，2022年，8月28日 魔 芋 体 细 胞 胚 魔芋 第十七页，共三十六页，2022年，8月28日 如何鉴别胚状体？ （I） 与器官发生形成个体的途径相比： 胚状体具双极性（double polarity） 生理隔离（physiological isolation） 遗传性相对稳定 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。 重演受精卵形态发生的特性。 第十八页，共三十六页，2022年，8月28日 如何鉴别胚状体？ （II） 与合子胚相比： 合子胚在发育初期具有明显胚柄，体细胞胚没