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体细胞胚的发生和发育

时间:2018-1-10 浏览数:2354

根据Sharp等人提出的理论,胚状体的诱导和形成可以分为直接产生和间接产生两种不同的方式。所谓直接产生,是指由外植体组织中在进入培养之前原先就存在的胚性细胞发育而形成胚状体。这种组织被置于培养之前就存在的胚性细胞被称之为前决定的胚性细胞(pre-embryogenically determined cells, PEDC)。反之,在间接产生的方式中,是通过再由这些被称之为诱导的胚性细胞(induced embryogenically determined cells, IEDC)发育形成胚状体。这两种胚状体形成方式的最直观的区别在于后者要经历一个愈伤组织(或单细胞、或原生质体)培养的中间阶段,而前者没有这一形式(表2-5)。某些植物外植体(如下胚轴、子叶或幼花序等)的表皮层中的胚性细胞可以直接产生胚状体。如在Ranunculus sceleratus幼茎表皮层上形成的胚状体(Konar等,1972)。但更为普遍的是经由愈伤组织或悬浮细胞间接产生胚状体的方式。

这些作者还进一步推测,两种体细胞胚胎方式涉及到两种不同的诱导机制。在直接产生的方式中,外植体中的胚性细胞(PEDC)在合适的培养条件下,一旦进入细胞分裂,就可以直接开始胚胎发生的过程。因此,外源激素的调节不单纯是促使细胞获得分裂,更重要的是要使外植体中已分化的细胞经历一个脱分化的步骤,然后重新决定其分化发育的方向,使其转变为诱导的胚性细胞(IEDC),再由IEDC进入胚胎发生形成胚状体。而间接胚胎发生方式中,细胞的脱分化是通过愈伤组织的诱导得以实现的。
大量实验证实,植物体细胞具有成胚的潜力,由体细胞形成的胚状体叫体细胞胚(somatic embryo)。在含有椰子汁(10%)的培养基上,石龙芮花器官各部分以及体细胞组织都能形成愈伤组织之后3周内,在愈伤组织上出现大量胚,这些胚是由愈伤组织外层细胞以及深部细胞起源的。后来证实通过细胞培养或由愈伤组织得到的单细胞,以及原生质体培养后,都能形成胚性愈伤组织(emryonic callus)。在离体或活体条件下,体细胞经原胚期、球形胚期、心形胚期、鱼雷胚期和子叶期等阶段形成的胚叫体细胞胚状体(somatic embryoid)。从外植体或愈伤组织表面产生胚状体的情况较为常见。张新英等(1992)证实大豆体细胞胚起源于子叶表皮及表皮下1-3层细胞,这些细胞脱分化形成的胚性细胞团进一步发育形成体细胞胚。能形成胚状体的植物有43科,92属,100多种,如胡萝卜、檀香、大麦、小麦、水稻、玉米、油棕、石刁柏、咖啡等。在非洲紫罗兰叶片培养过程中,叶片逐渐变大、肥厚,形成肿胀突起,表明逐渐出现密集的小突起,它同芽点不同,初为淡绿色,逐渐转绿,呈球形小点,用显微镜观察,可见到叉状对生的子叶原基。有些胚状体容易从形态、发生数量等方面加以观察区分出来的,但有些胚状体在发育的早期与发育的芽区别困难。1971年,Haccius提出鉴别胚状体的标准:(1)胚状体具有极性,也就是说胚状体在发育的早期阶段,在其相反的两端分化,分别出现茎端和根端,是一种单极性结构。(2)在组织学上,胚状体的维管组织与母体植物或外植体的维管组织一般没有联系,其维管组织的分布呈“V”字形。根或芽的分化,里面长出原形成层束,与愈伤组织形成的或外植体中的维管组织往往相连。
胚状体与不定芽的区别:胚状体在组织学上具备以下和不定芽不同的三个特征:①最根本的特征是具有两极性,即在发育的早期阶段,从其方向相反的两端分化出茎端和根端,而不定芽或不定根都为单向极性。②胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系,而不定芽或不定根往往总是与愈伤组织的维管组织相联系。③胚状体的维管组织的分布是独立的“v”字形,而不定芽的维管组织无此现象。
胚状体也是植物组织培养形态发生最常见而重要的方式,它较不定芽方式有更多的优点:如胚状体产生伪数量比不定芽多;胚状体可制成人工种子,便于运输和保存;胚状体的有性后代遗传性更接近母体植株。这些对组织培养应用于育种是十分有利而重要的。

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