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植物细胞工程课程

来源:花匠小妙招 时间:2024-11-18 11:44

第三章植物离体细胞发育的细胞学基础第一页,共一百五十三页。第二页,共一百五十三页。gV均等分裂单倍体愈伤组织§3-1 植物细胞的离体发育第三页,共一百五十三页。一.花粉小孢子离体发育途径 花粉孢子体的发育途径可主要归纳为为A,B,C三条(Sunderland ,1974): (一)A 途径(A route): ●特点:小孢子第一次有丝分裂仍按配子体方式进行:即非均等有丝分裂,形成一个营养核(v) 和一个生殖核(g) ,并经不同分裂形成多细胞花粉粒和多细胞团。第四页,共一百五十三页。▲A-V 途径:营养细胞发育成单倍性胚状体,生殖细胞退化消失。在烟草、颠茄、大麦、黑麦、小麦、水稻、玉米等中存在。▲ A-G 途径:生殖细胞发育成单倍性胚状体,营养细胞退化消失。在天仙子中发现此途径。第五页,共一百五十三页。(二)C 途径(C route): 生殖细胞和营养细胞先融合后分裂,共同形成多细胞花粉,产生非单倍体植株。在此途径中,常会发生生殖核的核内复制(Endoreduplication of generator)。在毛叶蔓陀罗和小麦中发现此途径。第六页,共一百五十三页。第七页,共一百五十三页。第八页,共一百五十三页。第九页,共一百五十三页。(三)B 途径(B route ) ●特点:花粉单核小孢子第一次核内有丝分裂为均等分裂。即小孢子分裂成两个大致相等、类似分生细胞的营养型细胞,并连续不同分裂,形成不同倍性的多细胞花粉。 其典型作物是毛叶曼陀罗,在小麦、小黑麦、水稻、橡胶、杨树、玉米等植物中已见到这种发育途径。大概有三种方式:第十页,共一百五十三页。▲ B-1 形成的两个营养型细胞在以后的几次分裂中是同步的,则大多数以胚状体的形式形成花粉胚。▲ B-2 形成的两个营养型细胞在以后的几次分裂中是不同步的,其中一个停止分裂,或快或慢分裂,并存在于花粉的一侧。另一个经过相当长时间的持续分裂,则形成愈伤组织。▲ B-3 形成的两个营养型细胞在不同时期发生核融合或核内复制,结果产生不同倍性的花粉胚。第十一页,共一百五十三页。第十二页,共一百五十三页。(四)E 途径(E route) ●特点:花粉内的营养核和生殖核独立分裂,形成两类细胞群,各群的子细胞都类似于其母细胞。近年来在蔓陀罗、水稻、玉米中发现了此途径。第十三页,共一百五十三页。研究花粉发育途径的意义: ●研究花粉孢子体启动第一次分裂的条件,揭示小孢子发育过程中各种诱导因子对离体花药(花粉)培养的必要性。 如2,4-D对对愈伤组织的形成是必需的,而胚状体的形成不是必需的; ●有利于研究花粉毡绒层细胞等其他花药组织细胞的作用,研制大幅度提高花粉胚诱导频率的新技术:第十四页,共一百五十三页。 如Nitsch曾经计算过烟草一个花药具有产生1440棵植株的潜力,而实际上只能形成30多个植物体; ● 了解不同倍性花粉植株的来源,为杂交育种提供原始材料:只有纯合二倍体植株,才是育种的最理想的和需要的; ● 研究细胞分化和胚胎发生规律。花粉发育是从单细胞开始的,追踪研究从单细胞到完整植物体的全过程,有利于研究胚胎发育中的调控机理。第十五页,共一百五十三页。第十六页,共一百五十三页。第十七页,共一百五十三页。二. 胚珠和雌核的发育途径减数分裂大孢子母细胞 (胚囊母细胞)单倍性的四分体只有远离珠孔端的一个细胞发育3次有丝分裂胚囊细胞8细胞胚囊第十八页,共一百五十三页。第十九页,共一百五十三页。1. 雌核发育 由单核至成熟胚囊时期均能诱导雌配子体的细胞发育成愈伤组织。但直到形成成熟胚囊时,才启动向愈伤组织发育。 2.子房和胚珠培养中的胚胎发生 在子房和胚珠培养中,除胚囊细胞发形成再生植株外,胚囊以外的珠柄、珠被和子房壁细胞均有可能发育形成不定胚而产生二倍体再生株。第二十页,共一百五十三页。由未授粉的胚囊形成愈伤组织大致有两种可能: 孤雌生殖:由未授精的卵细胞单倍体无融合生殖形成单倍体胚 (减数的胚囊) 无胚子生殖:由助细胞、反足 细胞发育成单倍体胚 二倍体无融合生殖:由胚囊中未经减数分裂的孢 原细胞形成二倍体胚。第二十一页,共一百五十三页。▲水稻未授粉子房培养中发现,再生的单倍体小植株来自于助细胞无胚子生殖(周嫦等,1981;黄群飞等,1982)。▲大米胚囊中的卵细胞、反足细胞、助细胞都可能产生胚,并认为,卵细胞和反足细胞起源的原胚再生植株较好,助细胞仅产生愈伤组织。第二十二页,共一百五十三页。§3-2 体细胞离体再生的基本类型及特点 一. 不定芽型(Adventitous bud type) 芽外植体 不定芽 再生植株。 ▲特点: 利用外植体原有的芽,不仅繁殖率高,而且能保持该植物和的遗传稳定性。 芽-芽型第二十三页,共一百五十三页。桃 —— 单芽茎段大樱桃

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