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日志

 
 

有关植物组织培养的几点解释(摘自教参)  

2013-02-21 19:48:52|  分类: 疑难分析 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1.植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的?

植物组织培养中使用的外植体一般是高度分化了的细胞,在植物体中是不会再分裂繁殖的,只是执行某种功能直至死亡。这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态,变成分生状态的细胞,分裂产生愈伤组织,这个过程称为脱分化(dedifferentiation)过程。这种转变在细胞的形态结构和生理生化上都会产生一系列变化。组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件,即创伤和外源激素。

目前人们对于脱分化过程的本质还不清楚。分化细胞在细胞周期中是处于一种相对静止状态的细胞(G0期细胞),脱分化是要打破这种状态,使细胞进入细胞周期中的G1期,并沿着G1期→S期→G2期→M期的循环进行细胞分裂,形成愈伤组织。现在发现细胞周期受基因调控,一种称为编码细胞周期依赖性激酶CDK(cycilin dependent kinase)的基因和一种细胞周期蛋白(cyclin)可能与植物细胞脱分化的第一次分裂启动有关。那么,什么因素诱导细胞周期调控基因的作用,培养实践证明与外源激素有关。至于激素如何诱导以及诱导作用的过程目前仍不清楚,有待深入研究。分化细胞脱分化后细胞结构有两点明显的变化:一是在细胞内出现液泡蛋白;二是叶绿体转变成原质体。

当细胞脱分化形成愈伤细胞后,经过一段时期的分裂,细胞群体变成不是一种细胞类型的均一群,又会产生分化,形成分生细胞或分生细胞团,由此再生成植株有两条途径:

一是形成体细胞胚(功能类似于受精过程产生的胚),通过体细胞胚形成再生植株。

二是走器官发生的途径再生植株,分生细胞在一定的诱导条件下重建芽的分生组织,分化出芽后再生根,成为完整的植株。

2.为什么要在避光条件下培养愈伤组织?

对于植物组织培养来说,光照条件非常重要,包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织,如果在光照条件下容易分化产生维管等组织,不利于产生大量的愈伤组织。

3.物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理是什么?

化学融合的机制:常用化学融合方法有高pH—高Ca2+法和聚乙二醇(PEG)法。高pH—高Ca2+法诱导原生质体融合的基本原理是中和原生质体表面所带的电荷,使原生质体的质膜紧密接触,从而有利于质膜的接触融合。PEG处理原生质体可以使原生质体聚集促进融合,但PEG诱导融合的真正机制目前并不清楚。

物理融合的机制:常用方法为电融合法。此法是先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液,将其滴入电融合小室中,给小室两极以交变电流,使原生质体沿电场方向排列成串珠状,接着给以瞬间高强度的电脉冲,使原生质体膜产生局部破损而导致融合。

4.工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么?

第一步,选择人参根作为外植体进行培养,产生愈伤组织,经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质,其中一部分作为保存用,以备下一次生产用,一部分进行发酵生产。

第二步,将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养,增加细胞数量。

第三步,将发酵罐中培养的细胞进行破碎,从中提取人参皂甙。

5.什么是人工种子?

人工种子(artificial seed)是指通过植物组织培养的方法获得的具有正常发育能力的材料,外面包被着特定的物质,在适宜的条件下可以发芽成苗的植物幼体。人工种子的概念中包含的“具有正常发育能力的材料”通常是指胚状体(目前国外有使用不定芽、顶芽和腋芽的),它可以由三种途径产生:

(1)由已脱分化的外植体直接产生;

(2)由愈伤组织产生;

(3)由悬浮细胞培养产生。对胚状体的基本要求是:①播种后能快速出苗;②根和芽几乎同时生长,不产生愈伤组织;③同步化程度高;④活力强;⑤形成的幼苗的形态与生长要正常。

“外面包被着特定的物质”是指人工种皮,制作人工种皮的材料有海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。对人工种皮的要求是:能保持胚状体的活力,有利于贮藏运输和萌发。选取的材料要有韧性,耐压,对胚状体无毒害,含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素,还应含有杀菌剂,以防播种后微生物的侵害。

人工种子目前还存在不少问题。例如,现有重要经济价值的植物产生胚状体能力弱,难以形成同步化的有强活力的胚状体;成本较高;运输贮藏以及机械化播种问题也未解决。因此,现在很少有人以生产为目的进行人工种子的研制。

6.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗?为什么?

提示:脱分化又称去分化,是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何一部分,甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但要发育成完整植株,必须先脱分化,脱分化的细胞具有发育成任何组织的能力,然后进行再分化,形成完整植株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育种,快速繁育种苗、培育无病毒植株等,这就要求植物的组织或细胞先进行脱分化。动物细胞的培养有各种用途,一般而言,动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄,失去了发育成完整个体的能力,所以,动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化,通常采用定向诱导动物干细胞,使其分化成所需要的组织或器官。

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