第四章 细胞分化和形态发生

不定芽的形成 不定根的形成
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2-1、不定芽的形成 、 大部分起源于愈伤组织表面或近表 面的分生细胞团， 面的分生细胞团，故也叫外源发生
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2-2、不定根的形成 、 大多数发生在较深层的愈伤组织 故也叫内源发生， 中，故也叫内源发生，通常与芽 相对方向生长， 相对方向生长，产生根原基
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2-3、根芽形成的顺序 、
Rhizogenic callus
Friable
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Callus exuding sticky poly-saccharides
Hard / lignified callus
Callus may have a yellow, white, green or red (anthocyanin) appearance.
I. 先根后芽
在愈伤组织上先形成 根，然后在根上长芽
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2-3、根芽形成的顺序 、
II.先芽后根 先芽后根
在愈伤组织上先形成 芽，然后在芽上长根
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2-3、根芽形成的顺序 、 III.在愈伤组织不同部 在愈伤组织不同部 位分别形成芽和根， 位分别形成芽和根， 然后二者合起来形 成一棵完整植株
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温度
25-28° 25-28°C。在花药培养时对形态发生影响较大
气体成分
氧含量高利于愈伤组织和根的生长，低则利于胚胎发生 氧含量高利于愈伤组织和根的生长，
培养密度
培养密度大不利于胚胎发生
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4-4、培养基成分 、 基本培养基
高无机盐对胚生长有利： MS培养基是高浓 高无机盐对胚生长有利 ： MS 培养基是高浓 度无机盐类培养基， White培养基的10倍 培养基的10 度无机盐类培养基，是White培养基的10倍。 钾对胚胎发生是必需的，尤其在氮低时 钾对胚胎发生是必需的， 缺铁时， 缺铁时 ， 体细胞胚不能从球心期发育成为 心形期
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Wound callus on the stem of an Erythrina tree
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Origin of callus
Callus arises from proliferating cells of the parent tissue. In culture, callus is initiated by placing small pieces of the whole plant (explants) onto a growth-supporting medium under sterile conditions. Hormones change the metabolism of the cell from quiescent to metabolically active.
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Callus establishment –3 stages
Stage 1. Induction: Cells prepare for division. From most kinds of plants callus can be established relatively easy; in dicots, monocots, gymnosperms, ferns and mosses. Tissues from many organs may have the potential to divide and proliferate on appropriate culture media, however, some tissues are more predisposed to rapid cell division than others.
Culture of young embryo for overcoming incompatibility encountered in some crosses
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2、器官发生Organogenesis 器官发生Organogenesis
外植体
愈伤组织
器官原基 或器官
分生细胞团
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器官原基 或器官
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Stage 2. Cell division
Active cell division, cells revert to a meristematic dedifferentiated state.
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Stage 3. Differentiation
• Appearance of cellular differentiation and the expression of secondary metabolic pathways.
不同植物种类形态发生能ຫໍສະໝຸດ 不同 同一植物不同品种之间形态发生能力也不一样
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4-2、外植体的类型及生理状态（4） 、外植体的类型及生理状态（ ）
外植体类型 个体发育年龄 供体植株的生长条件或生长环境 愈伤组织的生理状态及遗传特性
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4-2-1、外植体类型 、
1) 一般情况下，同一种植物外植体不同， 一般情况下，同一种植物外植体不同， 形态发生相似；但也有例外。 形态发生相似；但也有例外。 2) 同一器官不同部分取下的外植体，形态 同一器官不同部分取下的外植体， 发生能力也可能不同
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第四章 细胞分化和形态发生
脱分化 再分化 形态发生
2
一、基本概念
细胞分化 Differentiation 脱分化Dedifferentiation 脱分化Dedifferentiation 形态发生Morphologenesis 形态发生Morphologenesis
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在愈伤组织表面或内部产生胚状体（ 在愈伤组织表面或内部产生胚状体（体 细胞胚， 细胞胚，somatic embryo）的过程 ）
类似于合子胚的发生，有球形胚、心 类似于合子胚的发生，有球形胚、 形胚、 形胚、鱼雷形胚和心形胚四个时期
球形胚
心形胚
鱼雷胚
子叶胚
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胡萝卜体胚发生
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3-1、胚胎发生的特点 、 1. 胚胎发生是双极性的； 胚胎发生是双极性的； 2. 维管束是独立的； 维管束是独立的； 3. 起源于单细胞
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REASONS
遗传上表现不稳定： 遗传上表现不稳定：染色体出 现多倍体和非整倍体
18 chromosomes
生理生化方面的变化： 生理生化方面的变化：如过氧 化物酶活性和激素 非胚性细胞与胚性细胞竞争： 非胚性细胞与胚性细胞竞争：
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4-3、培养条件 、 光照
愈伤组织诱导需弱光或不需光， 愈伤组织诱导需弱光或不需光，分化要光
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百合鳞茎不同部位鳞片组织培养时 再生能力的差异 项目
外植体总数 产生小鳞茎的外植体数
顶部 中部 26 0 0 26 1 3.8
基部 94 67 71.3
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%
4-2-1、外植体类型 、
1)一般情况下 ， 同一种植物外植体不 一般情况下， 一般情况下 形态发生相似；但也有例外。 同，形态发生相似；但也有例外。 2)同一器官不同部分取下的外植体 ， 同一器官不同部分取下的外植体， 同一器官不同部分取下的外植体 形态发生能力也可能不同 3)外植体大小对器官再生也有影响： 外植体大小对器官再生也有影响： 外植体大小对器官再生也有影响 茎类培养中太大则难成活
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3-2、胚胎发生的优点 、
1.数量多； 数量多； 数量多 2.速度快； 速度快； 速度快 3.结构完整 结构完整
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4、影响形态发生的因素
内因
o基因型 基因型 o外植体的类型及生理状态 外植体的类型及生理状态
外因
o培养条件 培养条件 o培养方式 培养方式 o培养基成分 培养基成分
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4-1、基因型 、
2-3、根芽形成的顺序 、 III.在愈伤组织不同部 在愈伤组织不同部 位分别形成芽和根， 位分别形成芽和根， 然后二者合起来形 成一棵完整植株
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2-4、器官发生的特点 、
根和芽为单极性的 根和芽中有维管束与愈伤组 织相连， 织相连，以获得营养 芽起源于多细胞
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3、胚胎发生Embryogenesis 胚胎发生Embryogenesis
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Callus types
Callus may be heavily lignified whereas others break easily (friable). Different types of Gloriosa callus: and into hard in texture, small fragments
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From callus to plant
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二、形态发生的类型和特点
继续发育 重新发生
器官发生途径 胚胎发生途径
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1、继续发育
指分化过程已完成， 指分化过程已完成，仅继续发育成为 更完整、更成熟的新个体。 更完整、更成熟的新个体。 1925年 Laibach等首先将胚培养用于 1925年 育种， 育种，成功获得亚麻属不同种间杂种 植株
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Callus arising from leaf tissue Callus arising from vascular tissue
From root
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From embryo culture
Photo indicating where the callus (c) arises from
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茎段
茎段或其它材料形成愈伤组织
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3、细胞再分化Redifferentiation 是指脱分化细胞或分生组织分化发育 形成完整植株的过程 4、形态发生Morphologenesis 是指细胞再生植株的过程
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再分化
形态发生
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从愈伤组织到芽的过程