第2节植物体细胞胚胎发生
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简述植物胚胎发生的过程植物胚胎发生是植物生长发育的重要阶段之一,它是从受精卵发育到胚胎形成的过程。
本文将以简述植物胚胎发生的过程为标题,详细介绍植物胚胎发生的整个过程。
植物胚胎发生过程可以分为五个主要阶段:受精、分裂、形态建立、器官形成和成熟。
第一阶段是受精。
受精是植物胚胎发生的起始阶段,它发生在雄性花器官花粉与雌性花器官柱头的接触过程中。
当花粉落在柱头上时,花粉管会向柱头内生长,最终达到花粉室,与卵细胞结合形成受精卵。
受精卵含有两个核,一个是卵核,另一个是精核。
第二阶段是分裂。
在受精卵形成后,受精卵会经历一系列细胞分裂,逐渐形成多细胞胚胎。
这个过程被称为胚胎分裂。
初始的细胞分裂是对称的,随着细胞数量的增加,分裂逐渐变为不对称的。
在胚胎分裂的过程中,细胞逐渐分化成不同类型的细胞,形成胚胎的基本组织。
第三阶段是形态建立。
在胚胎分裂的基础上,胚胎开始建立自己的形态。
这个过程中,胚胎会形成胚乳和胚轴。
胚乳是胚胎的主要能源来源,而胚轴则是胚胎的中心轴线。
胚轴的上部会逐渐形成胚芽,而下部则形成胚根。
胚轴的形成过程中,胚乳会逐渐向胚芽和胚根分配养分,为胚胎的进一步发育提供能量。
第四阶段是器官形成。
在形态建立的基础上,胚胎开始形成不同的器官。
胚胎的器官包括胚芽、胚根和子叶等。
胚芽是胚胎的顶部部分,将来会发展成为植物的主体部分。
胚根则是胚胎的底部部分,将来会发展成为植物的根系。
子叶是胚胎的两侧部分,将来会发展成为植物的叶片。
在器官形成的过程中,胚胎的细胞会逐渐分化成不同类型的细胞,形成不同的组织和器官。
第五阶段是成熟。
在器官形成的基础上,胚胎逐渐发育成熟。
这个过程中,胚胎的细胞继续分化和扩张,形成完整的器官系统。
同时,胚胎内部的细胞也会逐渐分化成不同的组织和细胞类型,形成植物的各个部分。
最终,胚胎发育成熟并脱离母体,成为一个独立的个体。
总结起来,植物胚胎发生是一个复杂而精细的过程,它涉及到多个阶段和多个细胞类型的发育和分化。
植物体细胞胚胎发生正常情况下,植物胚胎发生是指受精后的一系列连续过程,即从合子(受精卵)到成熟胚的发生、发育的有规律变化,这种情况下形成的胚成为合子胚。
在离体培养条件下,植物离体培养的细胞、组织、器官也可以产生类似胚的结构,其形成也经历一个类似胚胎的发生和发育过程,这种类似胚的结构称为胚状体。
成熟的胚状体可以像合子胚一样长出根、芽,萌发再生植株。
植物离体培养细胞产生胚状体的过程称为体细胞胚胎发生,植物体细胞胚胎发生具有普遍性,已从200多种植物上观察到胚状体的发生,包括被子植物几乎所有重要的科和一些裸子植物。
在被子植物上,不仅能够从根、茎、叶、花、果实等器官的组织培养物中诱导产生二倍性胚状体,还能从花粉、助细胞和反足细胞中诱导产生单倍性胚状体,从胚乳细胞中诱导产生三倍性胚状体。
一、植物体细胞胚胎发生过程(一)体细胞胚胎发生过程虽然不同种类的植物体细胞胚胎发生的主要发育阶段的分划是不一致的,但一般可分为胚性愈伤组织诱导、体细胞胚胎诱导、体细胞胚胎早期分化发育、体细胞胚胎成熟、体细胞胚胎萌发和成苗五个阶段。
在双子叶植物上,体细胞胚胎发生经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚和成熟胚阶段;在乔本科植物的成熟体细胞胚上,可以清楚的看到胚特有的结构,即盾片、胚芽鞘和胚根等。
体细胞胚与愈伤组织的维管系统没有连接,最后会从培养物的表面脱落下来。
(二)胚性和非胚性细胞或愈伤组织生理状态的差异胚性和非胚性细胞或愈伤组织生理状态有明显差异。
胚性细胞是一类独特的细胞,它与分生组织类似,通常较小,近圆形,具有较大的核和核仁并能高度染色,胞质浓厚。
多数典型的胚性愈伤组织的外表呈松脆颗粒状。
胚性与非胚性细胞或愈伤组织相比,DNA、RNA以及蛋白质的合成更为活跃,表现为含量和种类的增加、淀粉和可溶性糖含量增加、内源多胺含量升高、活性氧水平提高、同工酶谱和内源激素合成有明显变化等。
如胡萝卜胚性愈伤组织的淀粉含量高出非胚性愈伤组织的15~40倍,挪威云杉非胚性愈伤组织的乙烯生成速率比胚性愈伤组织高19~117倍,龙眼胚性愈伤组织的内源多胺和激素水平都高于非胚性愈伤组织。
第六章植物体细胞胚胎发生第一节体细胞胚胎发生特点及方式一、体细胞胚胎发生特点植物胚胎发生(Somatic embryogenesis)从合子开始。
自20世纪50年代末Steward等发现胡萝卜根细胞离体培养可通过体细胞胚胎发生形成再生植株以来,大量研究表明,大多数植物组织培养、单细胞悬浮培养、原生质体培养和花粉培养中都观察到体细胞胚胎发生或花粉胚胎发生。
其中体细胞胚为二倍体的体细胞产生的胚状结构;而花粉胚(Pollen embryos)是由小孢子或其分裂产物等单倍体细胞产生的体细胞胚,可发育成单倍体植株。
体细胞胚或花粉胚都起源于植物组织培养中一个非合子细胞,是经过胚胎发生和胚胎发育过程而形成的胚状结构。
体细胞胚是离体诱导过程中组织培养的产物,与无融合生殖胚明显不同,只限于组织培养范围使用;体细胞胚起源于非合子细胞,明显区别于合子胚;体细胞胚的形成经过胚胎发育过程,与组织培养器官发生途径中芽与根的分化不同。
植物体细胞胚胎发生和诱导器官发生相比具有明显的特点:①具有两极性:在体细胞胚胎发生早期就具有胚根和胚芽两极性的存在,胚性细胞第一次分裂多为不均等分裂,形成顶细胞和基细胞,继而由较小的顶细胞继续分裂形成多细胞原胚,而较大的基细胞经过少数几次分裂成为胚柄部分,在形态上具有明显的极性,发育过程与合子胚相似。
体细胞胚一经形成,多数可生长为小植株,成苗率高。
因此,常将发育一定时期的体细胞胚制作成人工种子,以达到快速繁殖优良种质的目的。
不定芽和不定根则为单极性。
②存在生理隔离:体细胞胚形成后与母体植物或外植体的维管束系统较少连接,出现所谓生理隔离(Physiological isolation)现象,与器官发生途径完全不同(不定根或不定芽往往与愈伤组织的维管组织连接)。
③遗传性相对稳定:体细胞胚是由那些未经过畸变的细胞或变异较小的细胞形成,并可以实现全能性表达,通过体细胞胚形成的再生植株变异小于器官发生途径形成的再生植株。
第三章愈伤组织的诱导与培养第一节愈伤组织的诱导与继代培养愈伤组织(callus): 在培养基上,由外植体经脱分化和细胞分裂形成的一团无序生长的薄壁细胞。
大部分外植体细胞须经脱分化形成愈伤,才能再分化成完整植株,只有茎尖等少数细胞只恢复为分生状态但不分裂,直接再分化。
愈伤组织的诱导与分化是植物组培的基本环节。
一、愈伤组织的诱导及其形态特征1、愈伤组织的诱导1)起动期/诱导期(initiation/induction stage, Induction of growth)外植体细胞在外源激素作用下,经脱分化而恢复分裂状态,开始形成愈伤。
细胞外观无明显变化,代谢旺盛,合成加强,为分裂做准备。
持续十几小时~几天。
2)分裂期(divition stage/phase):外植体切口边缘膨大,外层细胞迅速分裂,体积变小,具分生细胞的特征,细胞数速增。
3)形成期(formation stage/Differentiation phase):外植体表层细胞分裂减缓,内部细胞开始分裂,大量细胞形成瘤状/泡状或片状结构。
若不及时继代,将分化出拟分生组织瘤状物和维管组织,又称分化期。
2. 愈伤组织的形态特征质地:松脆易碎的颗粒状;紧密坚实的结块状;水渍或浆糊状。
颜色:白色或淡黄色;淡绿色或绿色;黄色至褐色。
一般,淡黄或淡绿/绿色松脆(近圆形)或致密的颗粒状愈伤再生能力较强,白色/灰白色或黄褐色、浆糊状或紧实(香蕉形)的愈伤再生能力差。
3. 影响愈伤诱导的关键因素愈伤的形成是外植体、培养基和培养条件诸因素互作的结果。
迄今,几乎从各种外植体诱导形成愈伤。
其关键主要不在于外植体,而是培养基,尤其是激素的种类和浓度。
生长素为愈伤诱导和增殖所必需,细胞分裂素视外植体来源而异。
二、愈伤组织的继代培养继代培养(subculture):将原有培养物转移到新鲜培养基上继续培养的过程称为~。
愈伤组织在培养基上生长一段时间后,由于营养枯竭,水分散失,代谢物积累,致使其生长缓慢甚至停止,须进行继代培养。