器官與胚狀體發(fā)生途徑

1、植物組織培養(yǎng)之植物再生途徑種類及特點(diǎn)在植物組織培養(yǎng)過程中，所采用的外植體經(jīng)過誘導(dǎo)能夠重新進(jìn)行器官分化，長(zhǎng)出芽、根、花等器官，最后形成完整植株，這種經(jīng)離體培養(yǎng)的外植體重新形成的完整植株叫做再生植株。植株的再生途徑大致分為兩種：一種是經(jīng)過體細(xì)胞，通過形成胚狀體獲得再生植株；另一種是先形成芽的過程。1944年，Skoog證實(shí)了這個(gè)現(xiàn)象。爾后 Skoog等人又以煙草為試驗(yàn)材料，較為系統(tǒng)地研究了在離 體條件下芽、根的誘導(dǎo)。1948年，Skoog等人首先報(bào)道，在組織培養(yǎng)過程中器官 形成為化學(xué)藥劑所控制的研究成果，即在離體條件下芽、根的誘導(dǎo)并不是由某些物質(zhì)的絕對(duì)濃度所決定，而是為那些參與分化物質(zhì)間的比例關(guān)系

2、所決定。很多事實(shí)表明，當(dāng)外植體形成愈傷組織后，可以通過調(diào)整某些植物生長(zhǎng)物質(zhì)的比例來促使芽或根的分化。一般來說，生長(zhǎng)素有利于愈傷組織形成根，細(xì) 胞分裂素可促使愈傷組織形成芽。例如在菊花的愈傷組織培養(yǎng)中，根或芽的產(chǎn)生取決于生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素二者間的比例。當(dāng)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的比例高時(shí)則容易形成根，生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的比例低時(shí)則容易形成芽。根據(jù)此規(guī)律，就 能通過調(diào)整培養(yǎng)基中的植物生長(zhǎng)物質(zhì)比例來調(diào)控外植體的根器官或芽器官形 成。在植株再生過程中，器官的分化在很大程度上是受到培養(yǎng)基中的植物生長(zhǎng) 物質(zhì)的種類、水平、配比等因素的影響，由于它們的作用，植物的基因能夠啟 動(dòng)，進(jìn)行表達(dá)，最終表現(xiàn)出生理、形態(tài)上的變

3、化。但是，這種變化很大程度上 也取決于外植體細(xì)胞的生理狀態(tài)。（一）胚狀體途徑在組織培養(yǎng)過程中，單個(gè)花粉、體細(xì)胞也可以通過與合子形成相類似的過程，即通過原胚期、球形胚期、心形胚期、魚雷形胚期和子葉期而形成類似胚 的結(jié)構(gòu)，這種類似胚胎的結(jié)構(gòu)與合子胚的來源不同，被稱為胚狀體。胚狀體途徑是指外植體按胚胎發(fā)生方式形成再生植株的過程。在植物的有 性生殖過程中，精子與卵子結(jié)合形成合子，爾后發(fā)育成胚，胚再進(jìn)一步發(fā)育成 完整的植株。大量研究表明，植物的體細(xì)胞具有形成胚的潛力。通常將高等植物的卵細(xì) 胞在受精后所發(fā)育成的胚叫做合子胚；而將高等植物的體細(xì)胞在一定條件下所誘 導(dǎo)形成的胚叫做體細(xì)胞胚，即所謂的胚狀體。合子

4、胚與體細(xì)胞胚均具有形成完整 植株的能力，它們的起源、發(fā)育過程并不完全相同，但是所產(chǎn)生的后代卻能很好 地表現(xiàn)出原有母株的種性。在組織培養(yǎng)過程中，通過胚狀體獲取幼苗已經(jīng)在很多 花卉種類上廣泛應(yīng)用，例如，蘭花的組織培養(yǎng)就是一個(gè)十分成功的例子。在胚狀 體發(fā)生過程中，培養(yǎng)基中的氮源、植物生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)它們的形成是十分重要的。一 般認(rèn)為，銨態(tài)氮對(duì)于胚狀體的發(fā)生更為有利，在很多情況下，同時(shí)使用銨態(tài)氮與 硝態(tài)氮也可誘導(dǎo)很多胚狀體的發(fā)生。此外，赤霉素、細(xì)胞分裂 素等物質(zhì)會(huì)抑制胚狀體的發(fā)生， 2 ， 4-D 等生長(zhǎng)素類物質(zhì)對(duì)胚狀體的發(fā)生也有很重 要的作用。通過胚狀體途徑育苗是花卉組織培養(yǎng)一條快捷、安全的途徑。然 而目

5、前對(duì)于很多花卉來說，其胚狀體的誘導(dǎo)結(jié)果尚不令人滿意，因此限制了這 種快速繁殖育苗途徑的實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)代植物生理學(xué)，對(duì)胚狀體形成的解釋并不 令人滿意。顯然，胚狀體從一個(gè)側(cè)面揭示了植物在特殊環(huán)境下能夠調(diào)整自己生 存策略的事實(shí)。（二）器官發(fā)生途徑 器官發(fā)生途徑是指在組織培養(yǎng)的過程中，再生植株不是通過胚胎，而是通 過分生中心直接分化器官，最終形成完整植株的過程。通常其可以分為器官間 接發(fā)生途徑與器官直接發(fā)生途徑兩種類型。1 器官間接發(fā)生途徑在本途徑中，所培養(yǎng)的外植體在培養(yǎng)基中的植物生長(zhǎng)物質(zhì)等因素的誘導(dǎo) 下，其細(xì)胞呈沒有分化的狀態(tài)，重新恢復(fù)了細(xì)胞的分裂能力，這個(gè)過程叫做脫 分化。爾后，隨著培養(yǎng)的持續(xù)，脫分

6、化的細(xì)胞數(shù)量不斷增加，形成由薄壁細(xì)胞 所組成的愈傷組織。這種結(jié)構(gòu)松散的組織在適宜的植物生長(zhǎng)物質(zhì)等培養(yǎng)條件下 多會(huì)發(fā)生生理、生化上的改變，從而使細(xì)胞分裂的部位、方向發(fā)生改變。所產(chǎn) 生的分化細(xì)胞進(jìn)一步形成分生組織、再分化出芽、根等器官。這種由成熟細(xì)胞 經(jīng)過脫分化后再形成的組織、器官過程稱為再分化。利用植物細(xì)胞在組織培養(yǎng)過程中所形成的大量愈傷組織，可以在短時(shí)間內(nèi)通過 器官，發(fā)生分化出大量小植株。因此，通過愈傷組織途徑，可以使被培養(yǎng)材料 的繁殖系數(shù)迅速增加，但是通過愈傷組織來生產(chǎn)種苗的方法并不適合于花卉品 種，因?yàn)橛鷤M織的細(xì)胞在遺傳上具有不穩(wěn)定性。此外，隨著愈傷組織繼代培 養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，它們最初所表

7、現(xiàn)的植株再生能力會(huì)逐漸下降，甚至完全消失。 通過器官間接發(fā)生途徑培育試管苗可以先將愈傷組織誘導(dǎo)生芽，然后再誘導(dǎo)芽的基部形成不定根而成為再生植株， 這是利用組織培養(yǎng)成苗的一種較為普遍的方 式。也可將愈傷組織誘導(dǎo)生根，然后再進(jìn)一步誘導(dǎo)不定芽，使之形成完整植株，這種成苗方式比較少見。 在一般情況下，愈傷組織先形成根，則芽的誘導(dǎo)就 會(huì)較為困難。 還能通過從愈傷組織的不同部位分化芽、根，再經(jīng)過維管組織的連 接而形成完整植株，這種成苗方式在花卉組織培養(yǎng)過程中并不多見。2 器官直接發(fā)生途徑在此種途徑中，器官可直接從外植體上進(jìn)行誘導(dǎo)，例如香蕉草的側(cè)芽培養(yǎng), 首先會(huì)分化出小芽，然后自新芽葉腋形成芽叢；而采用風(fēng)信

8、子的鱗莖切片進(jìn)行培 養(yǎng)，在適宜的條件下，其基部就會(huì)分化小鱗莖。在器官直接發(fā)生途徑過程中，由 于細(xì)胞染色體的倍數(shù)基本保持穩(wěn)定，因此發(fā)生變異的現(xiàn)象頻率較低，這樣也能保 證所培養(yǎng)的試管苗保持母株良好的種性。存在于葉腋間的不定芽，即腋芽在正常情況下都能發(fā)育成枝條，但是在 很多情況下，這些腋芽通常都會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)處于休眠狀態(tài)，對(duì)于頂端優(yōu)勢(shì)較強(qiáng) 的花卉種類來說，只有將頂芽摘去，才能促使側(cè)芽抽生。研究表明，頂端優(yōu)勢(shì)的 現(xiàn)象可以為細(xì)胞分裂素所抑制。在組織培養(yǎng)過程中，當(dāng)提高了培養(yǎng)基中的細(xì)胞分 裂素水平后，所接種的莖段上往往就會(huì)長(zhǎng)出大量腋芽。從細(xì)胞學(xué)上來說，這些腋 芽的遺傳性質(zhì)十分穩(wěn)定，故此種途徑適合于花卉品種的快速繁殖。由于腋芽的細(xì) 胞為二倍體，因此在組織培養(yǎng)過程中不容易出現(xiàn)基因型的改變，對(duì)于某些嵌合體 來說，它們的園藝性狀通常不會(huì)在培養(yǎng)過程中喪失，所以利用所培養(yǎng)出腋芽的快 速增殖對(duì)于花卉品種，特別是以嵌合體狀態(tài)存在的花卉品種來說具有實(shí)用價(jià)值。通常不定芽也是增殖試管苗的一種重要方式。從植物學(xué)的角度來看，不定 芽是指莖尖、葉腋以外的其他器官或組織上所形成的芽。在組織培養(yǎng)過程中，很 多花卉的鱗莖、葉片、花梗等器官經(jīng)切片后進(jìn)行培養(yǎng)均可以誘導(dǎo)岀不定芽。此外， 在自然界中，很多植物的不同器官也能產(chǎn)生不定芽，例