体细胞胚胎发生副本共40页文档
合集下载
Chapter4体细胞胚胎发生
植物细胞的群体培养比较困难，受到溶氧 量、营养供给、对剪切力的适应性差等方 面的限制，目前还没有比较成熟的技术体 系。
2、意义：P81 、意义：P81 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
3、局限性： ①贮藏困难：易萌发，易脱水； ②成本较高：生产规模小、技术不成熟； ③体cell无性系变异：优良性状丢失； ③体cell无性系变异：优良性状丢失； 体cell无性系变异：在不施加任何选择压的情 cell无性系变异：在不施加任何选择压的情 况下，由离体的体细胞产生再生植株所表 现的变异。
（2）、生产应用： ①快繁 ②脱毒 单cell培养 cell培养 ③细胞培养 cell群培养 cell群培养 ④人工种子 次生产物 人工改良
三．长期培养物形态发生潜力的 丧失
有些愈伤组织或悬浮培养物起初具有器官 发生或胚胎发生的潜力， 发生或胚胎发生的潜力 ， 但经过反复继代 保存之后喧种形态发生能力常常逐渐下降， 保存之后喧种形态发生能力常常逐渐下降 ， 有些甚至完全损失。 为了解释这种现象， 有些甚至完全损失 。 为了解释这种现象 ， 现在有三种假说。 现在有三种假说。
Chapter 5 体细胞胚胎发生
概念 形成及结构 发生途径 影响因子 人工种子
体细胞胚胎的概念 胚胎：自然状态下，高等植物的胚胎是受精 胚胎：自然状态下，高等植物的胚胎是受精 作用后由雌雄配子结合而成的合子发育而 来的，称为合子胚。 来的，称为合子胚。 1、合子胚（生命周期） 合子胚（生命周期） 2、非合子胚 i、无融合生殖胚 ii、体细胞胚（组培周期） ii、体细胞胚（组培周期）
胚状体与合子胚的比较
合子胚 质量 来源 胚柄 形态 胚状体 萌发率高，质量 萌发率低，质量 好 差 受精卵 体细胞 or 离体生殖细胞 有，明显 即使有也不明显 固定，体积相对 复杂，常有两个 较小 以上的子叶体积 相对较大 低 高
体细胞胚发生
植物物种和品种基因型影响 愈伤组织的分化
• 程林梅等（2001）的研究表明，利用不同 基因型大豆品种的下胚轴作外植体进行组培时， 培养基对愈伤组织的影响不明显；细胞分裂素 （KT）和NAA的配比浓度对其愈伤组织的分 化影响显著；不同基因型大豆植株再生作用差 异明显；外植体取材时间和取材部位对再生植 株的形成也具有较大的影响，再生能力最强的 取材部位时从子叶节到下胚轴6mm区段,当下 胚轴长到2~3cm时取材最佳。
2 氮源 除生长素外，培养基中氮源的形态也会影响离 体条件下的胚胎发生。只有当培养基中含有一定量 的还原态氮时，才能出现胚胎发生过程。 在以KNO3为唯一氮源的培养基上建立起来的 愈伤组织，去掉生长素后不能形成胚。然而，若在 55mmol/LKNO3的培养基中加入少量的 (5mmol/L)NH4Cl形态的氮，胚胎发生过程就会出 现。
不同浓度的激素对烟草愈伤组织的影响
愈伤分化
器官分化的植物激素控制理论
• 大量的实验结果表明：
大多数植物组织或器官的再生作用符合器 官分化的植物激素控制理论。
即：生长素与细胞分裂素的比例小时则产 生苗，比例大时则生根，而两种激素的比例适中 时，则产生无结构的愈伤组织。
器官发生途径
外植体 脱分化 愈伤组织 再分化
• 1.4.1.2位置效应
1.4.2 器官分化信息传递
1.4.2.1 胞外信号分子
• 胞外通讯信号分子又称第一信使(first messenger)。在植物细胞外的通讯信号分子，， • 如植物激素主要通过维管束系统在细胞与器官间 进行调节。它在植株的某些发育阶段，于特， • 部位发生作用。植物激素信号由位于膜或其它部 位的受体所接收，进一步直接或间接地影响： • 因表达。当植物激素以直接的形式影响基因表达 时，就会产生在转录、翻译等水平上的不同， • 应，从而控制酶的合成，影响代谢变化，最终产 生某些生理反应。
第十二章 植物体细胞胚胎发生
(A) 伸长期合子；(B) 合子经过第一次分裂, 产生1 个顶细胞(绿色)和一个 基细胞(粉红色)；(C) 四分体胚: 顶细胞经历2 次纵向分裂，产生含有4 个 细胞的胚体和2 个细胞的胚柄；(D) 16 细胞球形胚: 8 细胞胚的所有细胞经 过1 次平周分裂, 产生包含8 个细胞的表皮原和8 个细胞的内部组织；(E) 早期心形胚；(F) 心形胚: 子叶和胚根原基已经出现；(G) 成熟胚胎。 1: 顶细胞; 2 : 基细胞; 3: 胚根原细胞, 形成未来的ROC 和根冠中央区; RM: 根尖生长点; SM: 茎尖生长点 图6.2 双子叶植物拟南芥的胚胎发育过程
品种Jack Jack（光照强度 Jack 50-60 µE m2 s-1）
品种 Fayette Fayette（光照强度50-60 µE m2 s-1）
品种Jack Jack（光照强度5-10 Jack µE m2 s-1）
品种Fayette Fayette（光照强度 Fayette 5-10 µE m2 s-1）
于非胚性愈伤组织，而且mRNA种类丰富 mRNA种类丰富 mRNA种类丰富、不同发育时期mRNA种类
不同，因而转译形成探针。
**Sengupta等早在20世纪80年代初就发现，胡萝卜体细胞胚发生 中，RNA合成始于胚性细胞培养的2-4小时 RNA合成始于胚性细胞培养的 RNA合成始于胚性细胞培养的2 小时，两天后细胞分裂较快，
总RNA和蛋白质含量增加 ，而且在 胚性细胞中主要合成poly(A)+ mRNA，并认为它的出现是体细胞胚分化的重要遗传信息。
（六）、DNA代谢动态
DNA代谢动态与体细胞胚的形态学极性密切有关，
它的合成为细胞分裂奠定了物质基础，为细胞分化提 供了条件。
体细胞胚胎发生和人工种子
第33页，此课件共39页哦
（二）、局限性
1、一些具有重要性状的植物目前发生体细胞胚的能力较弱， 再生系统尚不健全，难以形成有活力的胚并同步化发育。
2、制作的人工种子成本远高于自然种子，无竞争力。
3、人工种子的贮藏、运输以及机械化播种等问题尚未解决 。
第34页，此课件共39页哦
第35页，此课件共39页哦
第29页，此课件共3凝胶中直接加入大量元素、碳水化合物及防病用抗生 素。
• 微型包裹法 将碳水化合物和大量元素包裹在微型胶囊内，然 后再把微型胶囊和种胚一起包裹在海藻酸钠中。
第30页，此课件共39页哦
2、植物组织培养的应用：
现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水 稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本 较高，中国尚未应用于生产。
第10页，此课件共39页哦
二、愈伤组织器官的发生
• 不定芽方式
• 胚状体形成的方式
第11页，此课件共39页哦
• 不定芽方式（adventitious bud type）是指
愈伤组织培养物，通过形成不定芽再生成 植株。这是愈伤组织中常见的器官发生方 式。
第12页，此课件共39页哦
• 愈伤组织通过不定芽方式再分化形成再生植株的方式主 要有四种：
第23页，此课件共39页哦
人工种皮需要满足的条件：
• 1、具有一定的透气性，不能影响胚状体的呼吸；
• 2、具有一定的硬度，经得起种子储存和运输中的挤 压和机械播种中的磨损；
• 3、易于降解；
• 4、含有其他有利于胚状体存活、生长的成分。
第24页，此课件共39页哦
B. 体细胞胚包裹的材料：
• 凝胶 • 可以使人工种皮具有柔软性，不仅适于胚
（二）、局限性
1、一些具有重要性状的植物目前发生体细胞胚的能力较弱， 再生系统尚不健全，难以形成有活力的胚并同步化发育。
2、制作的人工种子成本远高于自然种子，无竞争力。
3、人工种子的贮藏、运输以及机械化播种等问题尚未解决 。
第34页，此课件共39页哦
第35页，此课件共39页哦
第29页，此课件共3凝胶中直接加入大量元素、碳水化合物及防病用抗生 素。
• 微型包裹法 将碳水化合物和大量元素包裹在微型胶囊内，然 后再把微型胶囊和种胚一起包裹在海藻酸钠中。
第30页，此课件共39页哦
2、植物组织培养的应用：
现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水 稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功，但由于成本 较高，中国尚未应用于生产。
第10页，此课件共39页哦
二、愈伤组织器官的发生
• 不定芽方式
• 胚状体形成的方式
第11页，此课件共39页哦
• 不定芽方式（adventitious bud type）是指
愈伤组织培养物，通过形成不定芽再生成 植株。这是愈伤组织中常见的器官发生方 式。
第12页，此课件共39页哦
• 愈伤组织通过不定芽方式再分化形成再生植株的方式主 要有四种：
第23页，此课件共39页哦
人工种皮需要满足的条件：
• 1、具有一定的透气性，不能影响胚状体的呼吸；
• 2、具有一定的硬度，经得起种子储存和运输中的挤 压和机械播种中的磨损；
• 3、易于降解；
• 4、含有其他有利于胚状体存活、生长的成分。
第24页，此课件共39页哦
B. 体细胞胚包裹的材料：
• 凝胶 • 可以使人工种皮具有柔软性，不仅适于胚
体细胞胚胎发生
Lipid transfer PR-protein Heat-shock
心形胚
心形胚 原胚、球形胚、心形胚 球形胚、心形胚 原胚 原胚 原胚 原胚 球形胚、心形胚、鱼雷胚 球形胚、心形胚 胚性细胞、原胚 球形胚 原胚、球形胚、心形胚、鱼 雷胚 胚性细胞、球形胚、心形胚 胚性细胞、球形胚、心形胚 、鱼雷胚、小植株 球形胚、心形胚
第七章 植物体细胞胚胎发生
本章主要内容
体细胞胚胎的概念、特点和意义 影响体细胞胚发生的因素 体细胞胚胎发生的生物学 人工种子
一、体细胞胚胎的概念、特点和意义
概念
离体培养下没有经过受精过程，但经过胚 胎发生和胚胎发育过程所形成的类胚结构，称 为胚状体（embryoid）或体细胞胚（somatic embryo）。
饥饿；有丝分裂阻止
2、人工种子包埋
包埋材料： 海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶
包埋方法： 液胶包埋法；干燥包埋法；水凝胶法
人工胚乳研制
木薯淀粉与海藻酸钠混合胚乳是目前比较理想 的材料，还可以在胚乳中加入激素（GA3等）、 缓释物（活性炭等）、固化剂（CaCl2等）、抗生 素、其他混合物等制作全能性人工胚乳。
人工种皮研制
壳聚糖、El-vax-4260（10％环己烷）等
三、人工种子转换实验
转换指人工种子在一定条件下，萌发、生长、 形成完整植株的过程。可以分为无菌条件下的转 换和土壤条件下的转换。
2、培养基的影响
碳源
碳水化合物的种类和浓度可以影响体细胞胚的生长 发育，蔗糖是体胚发生最有效的还原碳源。但在一些 试验中，某些糖的培养效果优于蔗糖。还可添加半乳 糖、可溶性淀粉等促进体胚的生长发育。
糖类还可作渗透调节剂对体胚发育或成熟起作用。
心形胚
心形胚 原胚、球形胚、心形胚 球形胚、心形胚 原胚 原胚 原胚 原胚 球形胚、心形胚、鱼雷胚 球形胚、心形胚 胚性细胞、原胚 球形胚 原胚、球形胚、心形胚、鱼 雷胚 胚性细胞、球形胚、心形胚 胚性细胞、球形胚、心形胚 、鱼雷胚、小植株 球形胚、心形胚
第七章 植物体细胞胚胎发生
本章主要内容
体细胞胚胎的概念、特点和意义 影响体细胞胚发生的因素 体细胞胚胎发生的生物学 人工种子
一、体细胞胚胎的概念、特点和意义
概念
离体培养下没有经过受精过程，但经过胚 胎发生和胚胎发育过程所形成的类胚结构，称 为胚状体（embryoid）或体细胞胚（somatic embryo）。
饥饿；有丝分裂阻止
2、人工种子包埋
包埋材料： 海藻酸钠、明胶、果胶酸钠、琼脂、树胶
包埋方法： 液胶包埋法；干燥包埋法；水凝胶法
人工胚乳研制
木薯淀粉与海藻酸钠混合胚乳是目前比较理想 的材料，还可以在胚乳中加入激素（GA3等）、 缓释物（活性炭等）、固化剂（CaCl2等）、抗生 素、其他混合物等制作全能性人工胚乳。
人工种皮研制
壳聚糖、El-vax-4260（10％环己烷）等
三、人工种子转换实验
转换指人工种子在一定条件下，萌发、生长、 形成完整植株的过程。可以分为无菌条件下的转 换和土壤条件下的转换。
2、培养基的影响
碳源
碳水化合物的种类和浓度可以影响体细胞胚的生长 发育，蔗糖是体胚发生最有效的还原碳源。但在一些 试验中，某些糖的培养效果优于蔗糖。还可添加半乳 糖、可溶性淀粉等促进体胚的生长发育。
糖类还可作渗透调节剂对体胚发育或成熟起作用。
第七章器官发生与体细胞胚胎发生ppt课件
器官发生
• 概念：离体培养的组织、细胞在诱导 条件下经分裂和增殖再分化形成不定 根和不定芽等器官的过程。
• 发生方式：
– 直接发生：（具有初生分生能力的）外 植体直接分化成器官的过程。如落地生 根.
2023/12/31
– 间接发生：外植体（已分化的成熟组织 ）经脱分化形成愈伤组织再分化形成器 官的过程。
2023/12/31
2023/12/31
组织的分化与器官建成
• 维管组织的分化
• 早期研究发现（Wetmore，1955），丁香的芽可 以诱导邻近的组织分化出维管束，后证明这是芽中 IAA的作用。将一块含有14C-IAA和蔗糖的琼胶楔 形物插入到愈伤组织切口中，14C-IAA表明蔗糖和 IAA通过琼胶扩散到愈伤组织，从而在愈伤组织中 造成这两种物质的梯度，在楔形物一颇有同感形成 维管束的瘤状物，瘤状物含有一形成层带，一面形 成韧皮部，一面形成木质部，与正常的维管束有类 似的排列。增加IAA的浓度，导致木质部形成，增 加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。生长素水平恒定时 ，2%蔗糖则全部分化出木质部，4%蔗糖几乎全部 分化出韧皮部，3%蔗糖则可以分化出二者。所以， 生长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与
第七章 器官发生与体细胞胚胎发生
植物细胞全能性实现的过程: 外植体脱分化
愈伤组织
再分化
不定芽
胚状体
丛芽
生根
发育成完整的植株
发育成完整的植株
2023/12/31
• 脱分化:成熟细胞转变成分生状态并 形成愈伤组织的过程.
• 再分化:由分生状态的愈伤组织或外 植体分化出各种器官的过程.
2023/12/31
2023/12/31
影响体细胞胚胎发生的因素
第2节植物体细胞胚胎发生
表 在MS固体培养基上不同浓度2,4-D对木豆幼苗叶片 外植体诱导和原胚细胞形成的影响
2,4-D(μM) 0.00 2.26 4.52 6.78 Callus induction(%) 0.0 3.2d 7.4c 38.6a Proembryonic cell*(%) 0.0 3.4d 10.2c 37.4a
**总之，体细胞胚胎的发生是一个非常复杂的生理过程，仍 有许多问题尚需进一步研究。
大多数体细胞胚起源于单细胞,通过体细胞胚胎 形成的再生植株,其遗传特性相对稳定.而器官 发生途径的再生植株来源复杂,形成的个体常为 嵌合植株;
从体细胞胚形成的过程可知,体细胞胚的发育过 程与合子胚基本相同.但在形态结构和生理特性 与合子胚有一定的区别.
a 胚性叶片 愈伤组织；b 球形细胞；c 伸长细胞；d 两个细胞时 期； e 四个细胞时 期； f 原胚； g 球形胚；h 心形胚；i 早期鱼雷胚； j 成熟鱼雷 胚； k 不同时期的 体细胞胚；l 体细胞胚的 萌发； m 再生小植株。
图 木豆幼苗叶片愈伤组织悬浮培养体细胞胚发育过程
2 体细胞胚的多细胞起源
四、体细胞胚的起源 **体细胞胚胎发生途径有直接途径和间接途径， 但无论哪一种发生途径，绝大多数研究报道认 为体细胞胚胎起源于单细胞,从多种植物中都 观察到单个胚性细胞，有不均等分裂的二细胞
原胚和均等分裂的二细胞原胚、多细胞原胚、
球形胚直到成熟胚。也有研究认为起源于多细
胞。
1 体细胞胚的单细胞起源
**有的学者观察到体细胞胚来源于多细胞组成的胚性细胞复合
体，王亚馥等人也观察到这种胚性细胞团，但用同位素脉冲标
记实验即可证明这些细胞团也是由一个单细胞连续分裂而形成，
经进一步分化和分裂形成不同发育时期的体细胞胚，因而这些 体细胞胚实质也可能是起源于单细胞。当然也不排除有些植物
第5章 体细胞胚胎发生 - 副本
人工种子由包裹在防护层中的体细胞胚组成
（图4－6），在制造单胚人工种子的时候， 主要采用诸如藻酸钠一类的水凝胶作为体细 胞胚的包被物质。
当体细胞胚与藻酸钠混合以后，再滴人到硝
酸钙或氯化钙溶液（100 mmol／L）中，30 min内表面即可完全络合，形成一层持久的 种皮（图4－7 ，图4－8 ）。
8.5 代谢产物的合成
重复体细胞胚胎发生体系在合成代谢产物如
药物和油脂中有潜在的应用前景。如玻璃苣 种子含有高水平的γ－亚麻酸，用作前列腺素 前体或治疗遗传性过敏症。玻璃苣体细胞胚 也产生该代谢产物，而且通过重复体细胞胚 胎发生，能连续形成γ－亚麻酸，否则这种代 谢产物会局限在合子胚生长的季节。
欲使胡萝卜培养细胞形成体细胞胚，必须有
一个最低数量的内源NH4＋存在(每千克鲜重 的组织约5 mmol)。如果内源NH4＋达不到这 个临界值，细胞就不能进行胚胎分化。而要 使细胞内NH4＋达到这个水平，不但需要有很 少量的外源NH4＋存在(2.5 mmol／L)，还需 要供应相对浓度很高的NO3－(60 mmol／L)。
Kohlenbach关于胚的分类: (1)合子胚：由受精卵或合子形成的胚。
(2)非合子胚：由合子之外的细胞形成的胚。
体细胞胚—由孢子体细胞（除合子外）离体
培养形成的胚。 非体细胞胚—即指芽、短枝、愈伤组织、花 粉胚、块茎、球茎等繁殖体。 孤雌生殖胚—由未受精卵形成的胚。 孤雄生殖胚—由雄配子体（小孢子花粉粒） 形成的胚。
卜细胞胚胎发生的频率 。
某些挥发性和非挥发性物质：抑制愈伤组织
中的体细胞胚胎发生。
4. 体细胞胚胎发生的解剖学和细胞学
在胡萝卜悬浮培养中，对愈伤组织形成和生
（图4－6），在制造单胚人工种子的时候， 主要采用诸如藻酸钠一类的水凝胶作为体细 胞胚的包被物质。
当体细胞胚与藻酸钠混合以后，再滴人到硝
酸钙或氯化钙溶液（100 mmol／L）中，30 min内表面即可完全络合，形成一层持久的 种皮（图4－7 ，图4－8 ）。
8.5 代谢产物的合成
重复体细胞胚胎发生体系在合成代谢产物如
药物和油脂中有潜在的应用前景。如玻璃苣 种子含有高水平的γ－亚麻酸，用作前列腺素 前体或治疗遗传性过敏症。玻璃苣体细胞胚 也产生该代谢产物，而且通过重复体细胞胚 胎发生，能连续形成γ－亚麻酸，否则这种代 谢产物会局限在合子胚生长的季节。
欲使胡萝卜培养细胞形成体细胞胚，必须有
一个最低数量的内源NH4＋存在(每千克鲜重 的组织约5 mmol)。如果内源NH4＋达不到这 个临界值，细胞就不能进行胚胎分化。而要 使细胞内NH4＋达到这个水平，不但需要有很 少量的外源NH4＋存在(2.5 mmol／L)，还需 要供应相对浓度很高的NO3－(60 mmol／L)。
Kohlenbach关于胚的分类: (1)合子胚：由受精卵或合子形成的胚。
(2)非合子胚：由合子之外的细胞形成的胚。
体细胞胚—由孢子体细胞（除合子外）离体
培养形成的胚。 非体细胞胚—即指芽、短枝、愈伤组织、花 粉胚、块茎、球茎等繁殖体。 孤雌生殖胚—由未受精卵形成的胚。 孤雄生殖胚—由雄配子体（小孢子花粉粒） 形成的胚。
卜细胞胚胎发生的频率 。
某些挥发性和非挥发性物质：抑制愈伤组织
中的体细胞胚胎发生。
4. 体细胞胚胎发生的解剖学和细胞学
在胡萝卜悬浮培养中，对愈伤组织形成和生