愈伤组织的形态发生方式与调控
(2009-10-23 15:53:35)
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教育 |
愈伤组织的形态发生方式
愈伤组织分生细胞团可进行再分化,即进行形态建成,可再产生完整的植株。
形态建成:外植体在适宜的培养条件下经脱分化、分化或直接发育成各种形态完整的植物体的过程。
在愈伤组织培养物中,细胞分裂常以无规则方式发生,并产生无明显形态或极性的无序结构组织块,这时虽然在愈伤组织中发生了细胞分化,形成维管化组织和瘤状结构,但并无器官发生。只有满足某些条件,才可从愈伤组织发生再分化而产生苗或根的分生组织,甚至胚状体,进而使它发育成苗或完整植株。
在组织培养中,从外植体形成器官或无性系的形态发生,有下面两种方式:
1.不定芽方式(unfixed bud)
2.胚状体方式(somatic embryo)
愈伤组织形态发生的调控
来源于不同植物或同一种植物不同部们的愈伤组织,在颜色、结构和生长习性上都可能存在差异,其遗传生理功能也可能或是具有胚性,或是不具胚性,在不同的实验中由于目的的不同,对愈伤组织状态的要求也不完全相同,但优良的愈伤组织通常必须具备以下4个特性中的2-3个。
1、高度的胚性或再分化能力,以便从这些愈伤组织得到再生植物。
2、容易散碎,以便用这些愈伤组织建立优良的悬浮系,并且在需要时能从中分离出全能性的原生质体。
3、旺盛的自我增殖能力,以便用这些愈伤组织建立大规模的愈伤组织无性系。
4、经过长期继代保存而不丧失胚性,有便有可能对它们进行各种遗传操作。
细胞和愈伤组织的形态发生,主要受外植体本身、培养基和培养环境等三大类因素的调控。 (一)材料本身 1.遗传型 2.器官和部位 通常同一种植物的不同器官或组织所形成的愈伤组织,无论在生理上或形态上,其差别均不大。但是对有些植物而言,确有明显差异。如油菜的花器官比叶、根易于分化成苗,水稻和小麦幼穗的苗分化频率也比其他器官为高。 3.年龄 年龄较幼的外植体,不仅易于诱导形成愈伤组织,而且也容易诱导分化成植株。如油菜植株的自下而上的茎段的培养结果表明,下部的器官形成频率低,愈入上部,苗的分化频率越高,苗分化频率越低。因此在组织培养中,要及时转移已形成的愈伤组织进行分化培养,可大大提高苗的分化频率。 (二)培养基 培养基的各种成分和物理性质,都对器官发生产生一定影响,但起决定作用的仍然是植物生长调节剂,特别是生长素和细胞分裂素的配比。 1.生长调节剂 但是,要注意的是不同的生长素和细胞分裂素,对生根和长芽的效果是不同的。如NAA对生根的作用比IAA和IBA的效果好,但用IAA和IBA处理,产生的根比较健壮,而用NAA处理,产生的根则较纤细。2,4-D往往对生根不利,特别是在较高浓度下。Kt和BA能广泛地诱导芽的形成,但BA比Kt的效力大。玉米素的作用范围较窄,但对某些植物有特效。因此,往往多数植物采用BA 和Kt来诱导芽的形成。 |
2.无机营养元素 当某些营养元素的供应不足时,愈伤组织所表现出来的症状如下: 氮——某些组织(如五叶地锦)表现出一种很引入注目的花色素苷的颜色;不能形成导管。 氮、钾和磷——细胞过度生长,形成层组织减退; 硫——非常明显地褪绿。 铁——细胞分裂停止。 硼——细胞分裂停滞,细胞伸长。 锰或钼——影响细胞伸长。 3.有机成分 4.物理性质 培养基的物理性质(固体或液体状态,渗透压等)对形态发生有明显的影响。在胡萝卜和石刁柏的培养过程中,需要改变培养基的形式,才能顺利地分化出苗。其方法是:第一阶段诱导形成愈伤组织,应在固体培养基上进行培养;第二阶段细胞和胚状体的增殖,需在液体培养基中完成;第三阶段由胚状体发育成可移植的植株,又应转移到固体琼脂培养基上进行培养。 5.培养基中的渗透压,对细胞增殖和胚状体的形成都有十分明显的影响,在花药培养中受到普遍的重视。如油菜花药培养宜先在高糖(9-10%)培养基中培养,有利于细胞增殖和胚状体的形成。 (三)培养环境条件 1、光周期的影响 光周期的需要与否,应根据植物种类培养目的来决定。 在愈伤组织诱导阶段,一般采用三种做法:全暗、周期性光照、散射性光照,上述两种做法诱导率差异不大。另一些植物差异较大,如石刁柏全暗诱导愈伤组织,要比周期性光照下好得多。大豆愈伤组织诱导采用散射性光照比较好;光照对地钱干重的增加明显地优于黑暗培养。 |
器官发生阶段,一般给予周期性光照比较好。光周期长短因植物种类而异。多数植物8-10小时黑暗为宜。如茄子、苹果等。也有例外,有些植物如石刁柏需要16小时光照,12小时黑暗。 2、温度 培养周期中的昼夜温差,至今,多数植物离体培养,均采用恒温培养。而国内有关小麦、水稻花药培养温度试验的报道认为:在诱导花形成愈伤组织时,昼夜恒温较好,而在器官分化时,昼夜具有一定温差比较好,分化出的小植株比较健壮。菊芋试验也有类似的报道。 |