植物組織培養(yǎng)課件

植物組織培養(yǎng)愈傷組織徐程浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物組織培養(yǎng)愈傷組織1定義

愈傷組織由一團(tuán)無定形的，排列松散的薄壁細(xì)胞組成。定義愈傷組織由一團(tuán)無定形的，排列松散的薄壁細(xì)胞組成。2愈傷組織的誘導(dǎo)莖或根切口及受損處的傷口可能導(dǎo)致愈傷組織的形成。愈傷組織形成可以在幾乎所有的活的植物中發(fā)現(xiàn)。傷口愈傷組織的開始是植物的一種自我保護(hù)反應(yīng)；內(nèi)源植物激素水平的改變，結(jié)果使細(xì)胞分裂具有活性。機(jī)械損傷、微生物入侵以及昆蟲的襲擊也可以導(dǎo)致愈傷組織產(chǎn)生。愈傷組織的誘導(dǎo)莖或根切口及受損處的傷口可能導(dǎo)致愈傷組織的形成3Woundcallusonthestem

ofanErythrinatreeWoundcallusonthestem

ofan4愈傷組織的起源愈傷組織起源于母體組織增殖細(xì)胞。在培養(yǎng)時，通過把全植株的一小部分（外植體）在無菌條件下放到支持生長的培養(yǎng)基上來產(chǎn)生愈傷組織。激素改變了細(xì)胞的代謝使之從靜止轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谢钚?。愈傷組織的起源愈傷組織起源于母體組織增殖細(xì)胞。在培養(yǎng)時，通5來自于葉組織來源于根來源于維管組織來源于胚組織指示愈傷組織著生部位來自于葉組織來源于根來源于維管組織來源于胚組織指示愈傷組織著6愈傷組織建立

體外愈傷組織的建立可以分為三個階段：1.誘導(dǎo)：細(xì)胞準(zhǔn)備分裂。對大多數(shù)植物，愈傷組織建立相對比較容易；如雙子葉植物、單子葉植物、裸子植物、蕨類植物以及苔蘚等。來自多種器官的組織在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上可能都有分裂和增生擴(kuò)散的潛能，然而，某些組織似乎比另一些更傾向于使細(xì)胞快速分裂。2.細(xì)胞分裂：積極的細(xì)胞分裂，細(xì)胞回復(fù)到分生組織（去分化）的階段。3.分化：出現(xiàn)細(xì)胞分化并表現(xiàn)出次級代謝途徑。愈傷組織建立

體外愈傷組織的建立可以分為三個階段：7

誘導(dǎo)、分裂、分化

8愈傷組織類型愈傷組織可能嚴(yán)重木質(zhì)化，質(zhì)地堅硬，而有些容易破碎成小的碎片（脆的）。Gloriosa愈傷組織的不同類型：愈傷組織外表可能出現(xiàn)黃色、白色、綠色或紅色（花青素的原因）愈傷組織類型愈傷組織可能嚴(yán)重木質(zhì)化，質(zhì)地堅硬，而有些容易破碎9FriablecallusHard/lignifiedcallusFriablecallusHard/lignified10Callusexuding

stickypoly-

saccharidesRhizogeniccallusCallusexuding

stickypoly-

sa11Red(anthocyanin

containing)(Oxalis)whitecallus

(Oxalis)Red(anthocyanin

containing)(O12Greencallus

(Gloriosa)Yellowcallus

(Gloriosa)Greencallus

(Gloriosa)Yellow13脫分化

在完整植株的中發(fā)生的細(xì)胞分化和特化被顛倒了，外植體組織變得去分化。在去分化時，貯藏的產(chǎn)物消失，而新的分裂組織出現(xiàn)，形成一致的無任何結(jié)構(gòu)順序的實質(zhì)細(xì)胞。缺少組織，持續(xù)愈傷組織的增生擴(kuò)散，雖然在生長時又可以隨機(jī)形成一些專一化的細(xì)胞。愈傷組織似乎沒有組織模式，常出現(xiàn)分生組織活性的局部化中心，形成層區(qū)域可能出現(xiàn)具有維管分化的區(qū)域。脫分化在完整植株的中發(fā)生的細(xì)胞分化和特化被顛倒了，外植體組14xylemtissuemeristematicactivityunorganisedtissuexylemtissuemeristematicactiv15分化vs組織在愈傷組織的培養(yǎng)過程中細(xì)胞分化的程度和類型有相當(dāng)大的可變性。很難找到由完全一致的實質(zhì)細(xì)胞組成的均一的愈傷組織。當(dāng)形成導(dǎo)管元件、篩管元件、栓化細(xì)胞、分泌細(xì)胞以及香毛簇等時就發(fā)生了細(xì)胞分化。一些分裂的細(xì)胞形成擬分生組織或維管節(jié)結(jié)，以后它們將變成芽頂點、根原基或初始胚形成的中心。分化vs組織16Differentcelltypes

inacellcultureDifferentcelltypes

inacell17Shoot(caulogenesis)(a)androotdevelopment(b&c)oncallusofHypoxisShoot(caulogenesis)(a)andr18愈傷組織：器官發(fā)生、胚胎發(fā)生和細(xì)胞培養(yǎng)圖解在愈傷組織培養(yǎng)過程中，單個的根或芽形成具有各自的特征。體細(xì)胞胚的發(fā)生在愈傷組織培養(yǎng)和懸浮培養(yǎng)中都有發(fā)生。由于它們不是依賴于最初的母株組織形成的，這些器官或胚被認(rèn)為是在先前無組織愈傷培養(yǎng)或細(xì)胞培養(yǎng)時間接再生形成的。愈傷組織：器官發(fā)生、胚胎發(fā)生和細(xì)胞培養(yǎng)圖解在愈傷組織培19植物組織培養(yǎng)課件20遺傳不穩(wěn)定性

愈傷組織培養(yǎng)具有遺傳不穩(wěn)定的問題。這將導(dǎo)致在同一培養(yǎng)內(nèi)顯型的變化。變異可能有外成或遺傳的基礎(chǔ)。外成變化——基因選擇性表達(dá)——不是來由于DNA變化形成的任何顯型改變。從沒有把這種改變傳遞給減數(shù)分裂的后代來看，這些變化是不可遺傳的，但從他們可以從一代細(xì)胞傳遞到另一代細(xì)胞（如對細(xì)胞分裂素的適應(yīng)性）來看又是可遺傳并且是穩(wěn)定的。遺傳改變——染色體失常、核斷裂以及核內(nèi)復(fù)制（多倍體）。這些變異的頻率通常隨著培養(yǎng)期限的增加而增加，培養(yǎng)條件可能充當(dāng)了選擇方式。某種非整倍或多倍體細(xì)胞可能在分裂比率比正常細(xì)胞具有優(yōu)勢，增生擴(kuò)散程度更高。

遺傳不穩(wěn)定性愈傷組織培養(yǎng)具有遺傳不穩(wěn)定的問題。這將導(dǎo)致在同21Differencesincalluscultures

withcallusthatwassubcultured

fromthesamesource(explant)Differencesincalluscultures22繼代培養(yǎng)

一段時間后，由于基本培養(yǎng)物的損耗以及凝膠不斷干燥，需要將愈傷組織轉(zhuǎn)到新鮮的培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng)。愈傷組織分泌的代謝物也在培養(yǎng)基中不斷積累，達(dá)到有毒的濃度。愈傷組織繼代培養(yǎng)時要有適當(dāng)?shù)拇笮?，以保證在新鮮培養(yǎng)基上可以重建生長