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1、不同細(xì)胞全能性差異理論上，任何一個生活細(xì)胞都有全能性，但要首先回復(fù)到分生狀態(tài)或胚性細(xì)胞狀態(tài)。不同細(xì)胞回復(fù)能力不同。合子及早期胚胎細(xì)胞均為胚性細(xì)胞。植物胚胎干細(xì)胞：植物頂端分生組織細(xì)胞具有較強(qiáng)表達(dá)全能性能力。完全失去分裂能力的細(xì)胞，如細(xì)胞核開始解體的篩管和木質(zhì)部部分不能回復(fù)全能性。三類植物細(xì)胞莖尖、根尖、形成層細(xì)胞周期細(xì)胞導(dǎo)管、篩管、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞等特化細(xì)胞，終端分化細(xì)胞。表皮細(xì)胞及各種薄壁細(xì)胞。受外界刺激后可重新啟動分裂，稱為G0細(xì)胞?！吧砻撾x”效應(yīng)：in vivo,細(xì)胞全能性不表達(dá)；in vitro，可再生。外在調(diào)控：細(xì)胞的脫分化和再分化。細(xì)胞或組織的離體培養(yǎng)技術(shù)就是細(xì)胞脫分化和再分化的控制

2、過程。全能性表達(dá)的基本前提：與母體的分離、激素的調(diào)控細(xì)胞脫分化的3個階段1、啟動階段：細(xì)胞質(zhì)增生，開始向細(xì)胞中央伸出細(xì)胞質(zhì)絲，液泡蛋白體出現(xiàn)2、演變階段：細(xì)胞核向中央移動，質(zhì)體轉(zhuǎn)變?yōu)樵|(zhì)體3、脫分化終結(jié)期：回復(fù)到分生細(xì)胞狀態(tài)，細(xì)胞分裂即將開始。細(xì)胞脫分化調(diào)控機(jī)理2001，諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎得住Hartwell、Hunt、Nurse發(fā)現(xiàn)了cyclin、CDK、CKI。CDK 引擎 Cylin 油門 CKI 剎車激素的作用激素是離體培養(yǎng)的必須條件，與植物激素相關(guān)的基因表達(dá)是啟動細(xì)胞脫分化的關(guān)鍵。激素并不直接作用于DNA而導(dǎo)致特定基因的激活，而是需要受體蛋白及其它信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的參與。生長素感應(yīng)：植物

3、細(xì)胞感受生長素的信號時通過生長素受體和生長素分子相結(jié)合，使生長素受體被活化來完成。細(xì)胞分裂與愈傷組織形成多數(shù)情況下，細(xì)胞脫分化后進(jìn)入細(xì)胞分裂的結(jié)果是形成愈傷組織，但不是脫分化必然形成愈傷組織。愈傷組織內(nèi)細(xì)胞并不均一。脫分化是細(xì)胞生理狀態(tài)的改變，形成愈傷組織是離體培養(yǎng)中的一個階段。三、細(xì)胞分化細(xì)胞分化（differentiation）：導(dǎo)致細(xì)胞形成不同結(jié)構(gòu)，引起功能改變或潛在發(fā)育方式改變的過程。再分化（redifferentiation）：離體條件下，細(xì)胞脫分化后，無序生長的細(xì)胞及其愈傷組織重新進(jìn)入有序生長再生為個體的過程。再分化過程事實(shí)是基因選擇性表達(dá)與修飾的人工調(diào)控過程。管家基因與奢侈基因管

4、家基因（house keeping gene）：維持細(xì)胞最低生命活動的基因，如組蛋白基因奢侈基因（luxury gene）：與細(xì)胞行使特殊功能有關(guān)的基因，常在一定條件下大量表達(dá)。細(xì)胞分化從基因調(diào)控水平上來說即是奢侈基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。極性與細(xì)胞分化極性（polarity）：植物細(xì)胞分化中一個基本現(xiàn)象。細(xì)胞的不均等分裂是細(xì)胞極性建立的標(biāo)志。極性生長的重要原因：細(xì)胞內(nèi)不同方向Ca+梯度分布。激素在細(xì)胞分化中的作用生長素能刺激木質(zhì)部的發(fā)生。生長素和細(xì)胞分裂素對于細(xì)胞生長和分化具有協(xié)同作用，不同的量比配合對細(xì)胞分化有重要的調(diào)節(jié)作用。內(nèi)源激素水平的差異使得對外源激素的反應(yīng)不同。先生長素后分裂素，利于細(xì)

5、胞分裂；反之，利于分化。植物細(xì)胞離體培養(yǎng)再生兩條途徑1、器官發(fā)生（organogenesis）2、體細(xì)胞胚胎發(fā)生（somatic embryogenesis)第二節(jié) 器官發(fā)生 植物的離體器官發(fā)生：培養(yǎng)條件下的組織或細(xì)胞團(tuán)（愈傷組織）分化形成不定根（adventitious roots）、不定芽（adventitious shoots）等器官的過程。一、離體培養(yǎng)中器官發(fā)生的方式1、先芽后根，較為普遍。2、先根后芽。3、愈傷組織的不同部位形成芽和根，再通過維管組織的聯(lián)系形成完整植株。二、愈傷組織離體再分化器官的3個生長階段1、外植體經(jīng)誘導(dǎo)形成愈傷組織。愈傷組織callus calli 一團(tuán)無序生長

6、的細(xì)胞2、“生長中心”形成：擬分生組織，細(xì)胞小，細(xì)胞質(zhì)稠密，蛋白質(zhì)合成豐富，液泡逐漸消失。由無序到有序。3、器官原基及器官形成。不經(jīng)過愈傷組織形成器官原基的2種情況1、外植體中已存在器官原基，如莖尖、根尖分生組織培養(yǎng)2、外植體某些部位細(xì)胞，重新分裂后直接形成分生細(xì)胞團(tuán)，形成器官原基。三、起始材料對器官分化的影響1、母體植株的遺傳基礎(chǔ) 被子植物比裸子植物容易2、外植體類型 生理狀態(tài)年輕，來源于生長活躍或生長潛力大的組織器官的細(xì)胞更易培養(yǎng)。四、激素對器官分化的調(diào)控IAA與KT比例高時利于根的形成，低時利于芽的形成植物多肽PSK可極大加強(qiáng)基本激素的作用效果。激素的活化形式和鈍化形式細(xì)胞分裂素自由堿基

7、形式是活性形式，核苷形式為鈍化形式。生長素，游離態(tài)具有誘導(dǎo)和調(diào)控作用，與氨基酸等的復(fù)合體形式是鈍化形式。光照對器官發(fā)生的影響誘導(dǎo)中暗培養(yǎng)或弱的散射光利于愈傷組織形成。分化階段一般每天光照1416h。連續(xù)光照利于維管束形成晝夜光照周期利于極性建立和形態(tài)發(fā)生。第三節(jié) 體細(xì)胞胚發(fā)生 體細(xì)胞胚somatic embryo（胚狀體embryoid）：離體培養(yǎng)下沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過了胚胎發(fā)育過程所形成的胚的類似物。1、離體培養(yǎng)2、起源于非合子細(xì)胞3、有胚胎發(fā)育過程，不同于器官發(fā)生途徑一、體細(xì)胞胚的形成1、從外植體上直接發(fā)生2、經(jīng)過愈傷組織：誘導(dǎo)形成愈傷組織；胚性化；體細(xì)胞胚形成。高濃度2,4-D可誘導(dǎo)

8、愈傷組織產(chǎn)生；轉(zhuǎn)到低濃度使胚性化。3、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的體細(xì)胞胚發(fā)生 胚性細(xì)胞團(tuán)：成簇成團(tuán)的體積小而細(xì)胞質(zhì)致密的細(xì)胞。好的細(xì)胞系的獲得途徑1、液體培養(yǎng)基中建立細(xì)胞懸浮系2、固體培養(yǎng)基誘導(dǎo)胚性愈傷組織，再懸浮培養(yǎng)。體細(xì)胞胚的結(jié)構(gòu)與發(fā)育特點(diǎn)體細(xì)胞胚發(fā)育成再生植株有兩個特點(diǎn)：1、雙極性（double polarity）2、生理隔離：體細(xì)胞形成后與母體的維管束系統(tǒng)聯(lián)系較少。體細(xì)胞胚與合子胚的不同合子胚發(fā)育初期有明顯的胚柄，體細(xì)胞胚只有類似胚柄的結(jié)構(gòu)。子葉不規(guī)范體積小干物質(zhì)含量低含水量高沒有休眠影響體細(xì)胞胚發(fā)生的因素1、外源激素的調(diào)控 2,4-D應(yīng)用最為廣泛。一般單子葉使用濃度高于雙子葉。一般形成球形胚后除去生長素利于胚的繼續(xù)發(fā)育。分裂素對于維持根和莖分生組織的生長發(fā)育有重要作用。常用BA。體細(xì)胞胚誘導(dǎo)中，分裂素濃度一般低于生長素。2、培養(yǎng)基及條件的影響 體細(xì)胞胚發(fā)生要求培養(yǎng)基含有一定濃度 的還原態(tài)氮。球形胚形成后，降低無機(jī)鹽濃度可顯著促進(jìn)體細(xì)胞胚的進(jìn)一步發(fā)育。3、不同基因型間差異 自然條件下容易產(chǎn)生無融合生殖胚的植物易獲得體細(xì)胞胚。四、體細(xì)胞胚發(fā)生的生化基礎(chǔ)1、內(nèi)源生長素的變化 外源通過內(nèi)源起作用。外源2,4-D效果好：細(xì)胞內(nèi)高濃度的游離形式，對內(nèi)源激素沒有反饋抑制。2、特異蛋白質(zhì)胚性愈傷組織的水溶性和鹽溶性蛋白高，非胚性的醇溶性蛋白高。