植物組織培養愈傷組織徐程浙江大學生命科學學院植物組織培養愈傷組織1定義

愈傷組織由一團無定形的，排列松散的薄壁細胞組成。定義愈傷組織由一團無定形的，排列松散的薄壁細胞組成。2愈傷組織的誘導莖或根切口及受損處的傷口可能導致愈傷組織的形成。愈傷組織形成可以在幾乎所有的活的植物中發現。傷口愈傷組織的開始是植物的一種自我保護反應；內源植物激素水平的改變，結果使細胞分裂具有活性。機械損傷、微生物入侵以及昆蟲的襲擊也可以導致愈傷組織產生。愈傷組織的誘導莖或根切口及受損處的傷口可能導致愈傷組織的形成3Woundcallusonthestem

ofanErythrinatreeWoundcallusonthestem

ofan4愈傷組織的起源愈傷組織起源于母體組織增殖細胞。在培養時，通過把全植株的一小部分（外植體）在無菌條件下放到支持生長的培養基上來產生愈傷組織。激素改變了細胞的代謝使之從靜止轉變為具有活性。愈傷組織的起源愈傷組織起源于母體組織增殖細胞。在培養時，通5來自于葉組織來源于根來源于維管組織來源于胚組織指示愈傷組織著生部位來自于葉組織來源于根來源于維管組織來源于胚組織指示愈傷組織著6愈傷組織建立

體外愈傷組織的建立可以分為三個階段：1.誘導：細胞準備分裂。對大多數植物，愈傷組織建立相對比較容易；如雙子葉植物、單子葉植物、裸子植物、蕨類植物以及苔蘚等。來自多種器官的組織在適當的培養基上可能都有分裂和增生擴散的潛能，然而，某些組織似乎比另一些更傾向于使細胞快速分裂。2.細胞分裂：積極的細胞分裂，細胞回復到分生組織（去分化）的階段。3.分化：出現細胞分化并表現出次級代謝途徑。愈傷組織建立

體外愈傷組織的建立可以分為三個階段：7

誘導、分裂、分化

8愈傷組織類型愈傷組織可能嚴重木質化，質地堅硬，而有些容易破碎成小的碎片（脆的）。Gloriosa愈傷組織的不同類型：愈傷組織外表可能出現黃色、白色、綠色或紅色（花青素的原因）愈傷組織類型愈傷組織可能嚴重木質化，質地堅硬，而有些容易破碎9FriablecallusHard/lignifiedcallusFriablecallusHard/lignified10Callusexuding

stickypoly-

saccharidesRhizogeniccallusCallusexuding

stickypoly-

sa11Red(anthocyanin

containing)(Oxalis)whitecallus

(Oxalis)Red(anthocyanin

containing)(O12Greencallus

(Gloriosa)Yellowcallus

(Gloriosa)Greencallus

(Gloriosa)Yellow13脫分化

在完整植株的中發生的細胞分化和特化被顛倒了，外植體組織變得去分化。在去分化時，貯藏的產物消失，而新的分裂組織出現，形成一致的無任何結構順序的實質細胞。缺少組織，持續愈傷組織的增生擴散，雖然在生長時又可以隨機形成一些專一化的細胞。愈傷組織似乎沒有組織模式，常出現分生組織活性的局部化中心，形成層區域可能出現具有維管分化的區域。脫分化在完整植株的中發生的細胞分化和特化被顛倒了，外植體組14xylemtissuemeristematicactivityunorganisedtissuexylemtissuemeristematicactiv15分化vs組織在愈傷組織的培養過程中細胞分化的程度和類型有相當大的可變性。很難找到由完全一致的實質細胞組成的均一的愈傷組織。當形成導管元件、篩管元件、栓化細胞、分泌細胞以及香毛簇等時就發生了細胞分化。一些分裂的細胞形成擬分生組織或維管節結，以后它們將變成芽頂點、根原基或初始胚形成的中心。分化vs組織16Differentcelltypes

inacellcultureDifferentcelltypes

inacell17Shoot(caulogenesis)(a)androotdevelopment(b&c)oncallusofHypoxisShoot(caulogenesis)(a)andr18愈傷組織：器官發生、胚胎發生和細胞培養圖解在愈傷組織培養過程中，單個的根或芽形成具有各自的特征。體細胞胚的發生在愈傷組織培養和懸浮培養中都有發生。由于它們不是依賴于最初的母株組織形成的，這些器官或胚被認為是在先前無組織愈傷培養或細胞培養時間接再生形成的。愈傷組織：器官發生、胚胎發生和細胞培養圖解在愈傷組織培19植物組織培養課件20遺傳不穩定性

愈傷組織培養具有遺傳不穩定的問題。這將導致在同一培養內顯型的變化。變異可能有外成或遺傳的基礎。外成變化——基因選擇性表達——不是來由于DNA變化形成的任何顯型改變。從沒有把這種改變傳遞給減數分裂的后代來看，這些變化是不可遺傳的，但從他們可以從一代細胞傳遞到另一代細胞（如對細胞分裂素的適應性）來看又是可遺傳并且是穩定的。遺傳改變——染色體失常、核斷裂以及核內復制（多倍體）。這些變異的頻率通常隨著培養期限的增加而增加，培養條件可能充當了選擇方式。某種非整倍或多倍體細胞可能在分裂比率比正常細胞具有優勢，增生擴散程度更高。

遺傳不穩定性愈傷組織培養具有遺傳不穩定的問題。這將導致在同21Differencesincalluscultures

withcallusthatwassubcultured

fromthesamesource(explant)Differencesincalluscultures22繼代培養

一段時間后，由于基本培養物的損耗以及凝膠不斷干燥，需要將愈傷組織轉到新鮮的培養基上進行繼代培養。愈傷組織分泌的代謝物也在培養基中不斷積累，達到有毒的濃度。愈傷組織繼代培養時要有適當的大小，以保證在新鮮培養基上可以重建生長