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1、第四章 影响植物细胞 脱分化和再分化的因子 董 雯 生物技术教研室 植物离体培养中 影响植物细胞脱分化和 再分化的因子有外因和内因两个方面 外因 环境条件 营养条件 天然复合物 有机物 植物激素 无机盐 温度 酸碱度 渗透压 光照 湿度 内因 生理状态 遗传性 4 1 培养基的影响 4 1 1 培养基的营养成分 四大类 无机盐混合物类 有机物类 植物激素类 天然复合物类 无机盐混合物类 提供植物细胞的无机营养 维持培养基的酸碱度和渗透压 1 大量元素 植物脱分化 再分化形态建成 需要量较大 的的一类元素 包括N P K S Ca Mg等 硝态氮和铵态氮的应用比例 可根据植物的 类别灵活调用 2
2、 微量元素 与植物代谢有密切关系 常用 Fe Mn Zn 等 用量虽少 但是作用不小 有机物类 1 碳水化合物 细胞碳源和能源 也调节培 养基的渗透压 2 维生素类 3 有机氮源 氨基酸和酰胺类 对细胞的脱 分化 再分化器官建成都起重要作用 植物激素类 1 常用激素 生长素 细胞分裂素 赤霉素 1 生长素类 在组织培养中 生长素主要被用于诱导愈 伤组织形成 诱导根的分化和促进细胞分裂 伸长生长 在促进生长方面 根对生长素 最敏感 活性 2 4 D NAA IAA 浓度范围 0 1 15mg L 2 赤霉素 主要用于刺激在培养中形成的不定胚发育 成小植株 促进幼苗茎的伸长生长 此外 赤霉素和生长
3、素协同作用 对形成层的分化 有影响 当生长素 赤霉素比值高时有利于 木质部分化 比值低时有利于韧皮部分化 此外 赤霉素还用于打破休眠 促进种子 块茎 鳞茎等提前萌发 一般在器官形成后 添加赤霉素可促进器官或胚状体的生长 常用GA3 3 细胞分裂素类 培养基中添加细胞分裂素有三个作用 诱导芽的分化促进侧芽萌发生长 细胞分裂 素与生长素相互作用 当组织内细胞分裂素 生长素的比值高时 诱导愈伤组织或器官 分化出不定芽 促进细胞分裂与扩大 抑制根的分化 因此 细胞分裂素多用于诱 导不定芽的分化 茎 苗的增殖 而避免在 生根培养时使用 活性 ZT BA KT 浓度范围 0 1 10mg L 2 激素的应
4、用规律 离体培养时 在生长素存在的条件下 细胞 分裂素的作用有加强的趋势 不过两者在使用 上有一定的顺序关系 由于处理的顺序不同 会影响培养物器官发生的方向 先生长素 后分裂素处理有利于细胞的分裂 但细胞不分化 先分裂素再生长素处理 细胞也分化 两者同时处理时 分化频率提高 但是两者同 时处理时用量比值会改变形态建成的方向 总 之 自然界植物的种类 品种繁多 离体培养时 取材也是形形色色 培养目的也不尽相同 要想使植物激素的应用技巧 得心应手 使不 容易的 唯一的办法就是多实践 离体培养时 在使用外源激素时 还受到内 源激素的干扰 目前对内源激素的测定尚无 准确 简便的方法 故对能源激素难以做
5、到 定量 定性分析 因此在外源激素的应用上 还处于比较盲目的阶段 天然复合物 成分比较复杂 大多含氨基酸 激素 酶 等一些复杂化合物 它对细胞和组织的增殖 与分化有明显的促进作用 但对器官的分化 作用不明显 它的成分大多不清楚 所以一 般应尽量避免使用 特别是新的生长调节物 质不断产生 更缩小了它的使用范围 可是 由于其对一些难以生长培养材料的特殊作用 所以在一些试验中还常常应用它 4 1 2 培养基的渗透压 4 1 2 1调节渗透压的意义 渗透压是由培养基中的各种物质的总浓度 决定的 也就是说 是由培养基中各种无机 盐和有机物的总浓度决定的 培养细胞是通过细胞渗透来吸取来吸取营 养的 当培养
6、材料和培养基之间处于等渗时 或者培养材料的渗透压略低于培养基渗透 压时 培养材料才能从培养基里汲取养分和 水分 4 1 2 2 渗透压调节物质 糖对培养基渗透压起决定性作用 4 1 2 3 糖的种类与糖浓度 种类 蔗糖 葡萄糖 果糖等 浓度控制 植物材料不同 不同培养目的 培养方式不同 4 1 3 培养基的酸碱度 4 1 3 1 调节培养基酸碱度意义 植物是自养的 它有自体调节机制 而离体 的材料失去了这一能力 只能人工调节 方法 1 用pH测定计直接测定 2 用pH试纸比色测定 4 1 3 2培养基pH调节的依据 1 按照植物长期生活所处环境的酸碱 度进行调节 2 依据培养基硬度来决定 一般
7、来说当pH高于6 5时 培养基全 变硬 低于5时 琼脂不能很好地凝固 3 依据培养基中某些物质的稳定性 Fe 赤霉素等 不同植物的最适p 值值 种 类类最适PH值值种 类类最适PH值值 杜 鹃鹃4 0月 季5 8 越 桔4 5胡萝萝卜 石刁柏 6 0 蚕 豆5 5桃7 0 番茄 葡 萄 5 7 4 2 环境条件 4 2 1 湿度条件 湿度的影响包括培养容器和环境的湿度条件 容器内主要受培养基水分含量和封口材料的 影响 前者又受琼脂含量的影响 在冬季应 适当减少琼脂用量 否则将使培养基干硬 以致不利于外植体接触或插进培养基 导致 生长发育受阻 封口材料直接影响容器内湿 度情况 但封闭度较高的封口
8、材料易引起通 透性受阻 也导致生长发育受影响 主要是培养瓶以外环境的相对湿度存在的 间接影响 当外界相对湿度低于60 时 培 养基容易干涸 会改变培养基的渗透压 相 反 当外界湿度过高时 培养室潮湿 具备 了细菌和霉菌的滋长条件 会造成培养基和 培养材料的污染 一般要求70 80 的相 对湿度 常用加湿器或经常洒水的方法来调 节湿度 4 2 2 温度条件 离体培养下 培养温度与植物细胞脱分化 细胞分裂和再分化有着密切的关系 大多 数植物都是在23 27 之间进行 一般采用 25 2 低于15 时培养 植物组织会表现 生长停止 高于35 时对植物生长不利 但是 不同的植物材料对不同的温度反应 是
9、不一样的 不同培养目标采用的培养温度 也不同 4 2 2 1离体培养条件下温度控制的原则 主要依据 植物的起源和生态类型 喜温性植物 26 28 冷凉性植物 18 22 或 25 再细胞进行脱分化阶段 诱导期 和愈伤组 织增殖期 分裂期 对温度的要求较高 而在器官发阶段 分化期 要求低些 4 2 2 2培养周期中的昼夜温差 恒温培养还是变温培养 4 2 2 3低温处理 在花药离体培养前后 实施低温预处理 可以促进细胞的脱分化和再分化 现已 成为一种有效的诱导措施 特别是在花药 和花粉培养方面 4 2 3光照条件 光的影响包括 光周期 黑暗与光照交替的时间 光量 光照强度 光质 光的波长 4 2
10、 3 1 光周期 试管苗培养时要选用一定的光暗周期来进 行组织培养 最常用的周期是16小时的光照 小时的黑暗 研究表明 对短日照敏感 的品种的器官组织 在短日照下易分化 而 在长日照下产生愈伤组织 有时需要暗培养 尤其是一些植物的愈伤组织在暗下比在光 下更好 是否需要光周期调节是根据不同的植物及不 同培养目的来进行选择的 愈伤组织诱导阶段 器官发生阶段 4 2 3 2 光量 光照强度对培养细胞的增殖和器官的分化 有重要影响 从目前的研究情况看 光照强 度对外植物体 细胞的最初分裂有明显的影 响 一般来说 光照强度较强 幼苗生长的 粗壮 而光照强度较弱幼苗容易徒长 4 2 3 3光质 光质对愈伤
11、组织诱导 培养组织的增殖 以及器官的分化都有明显的影响 离体培养中根芽分化的有效光谱成分不同 芽的分化有效光谱 蓝紫光419 540nm 根的分化有效光谱 红光600 680nm 4 3 供体遗传性和生理状态 4 3 1 供体植物的遗传性与器官发生 基因型不同 形态建成能力有差异 这 种差异表现在 种与种之间 同一种的不同亚种之间 纯种与杂种之间 4 3 2 供体生理状态 1 生理年龄 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 2 保存时间 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 3 继代次数 继代次数越多 器官建成能力下降 作 业 愈伤组织 胚状体 脱分化 再分化 培养基由哪些部分组成 如何配制 为什么 在配制培养基时先要配成较浓的混合母液 简述植物细胞全能性的实现途径和条件
