2022年植物細(xì)胞全能性論文

1、 植物細(xì)胞全能性概論摘要： 植物細(xì)胞的全能性是指植株體內(nèi)任何具有完整的細(xì)胞核的細(xì)胞都擁有形成一個完整植株所必須的全部遺傳信息，即一套完整的基因組，并具有發(fā)育成完整植株的能力。植物從一個受精卵進(jìn)展有絲分裂，發(fā)育成具有一定形態(tài)、構(gòu)造和功能的植株。植物的體細(xì)胞染色體與受精卵是一致的，也即它們所攜帶的遺傳信息是一樣的，這樣體細(xì)胞由于在植物體上所處的位置不同，表現(xiàn)不同的形態(tài)，承當(dāng)一定的功能，這是由于它們受到具體器官或組織所在環(huán)境的束縛，是細(xì)胞核中DNA鏈上不同基因按一定順序選擇性地活化和阻止的結(jié)果，但遺傳潛能并未喪失，具有發(fā)育成完整植株的能力。關(guān)鍵詞： 植物 全能性 植物細(xì)胞組織培養(yǎng)正文植物細(xì)胞全能性的

2、歷史驗(yàn)證過程1902年，德國植物學(xué)家哈伯蘭特預(yù)言植物體的任何一個細(xì)胞，都有長成完整個體的潛在能力，這種潛在能力就叫植物細(xì)胞的“全能性。為了證實(shí)這個預(yù)言，他用高等植物的葉肉細(xì)胞、髓細(xì)胞、腺毛、雄蕊毛、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞、表皮細(xì)胞等多種細(xì)胞放置在他自己配制的營養(yǎng)物質(zhì)中人工配制的營養(yǎng)物，稱為培養(yǎng)基。這些細(xì)胞在培養(yǎng)基上可生存相當(dāng)長一段時(shí)間，但他只發(fā)現(xiàn)有些細(xì)胞增大，卻始終沒有看到細(xì)胞分裂和增殖。1934年，美國的懷特用無機(jī)鹽、糖類和酵母提取物配制成懷特培養(yǎng)基，培養(yǎng)番茄根尖切段，400多天后，在切口處長出了一團(tuán)愈合傷口的新細(xì)胞，這團(tuán)細(xì)胞被稱為愈傷組織。法國的高斯雷特制成了一種固體培養(yǎng)基，使山毛柳、黑楊形成層組織

3、增殖，最后形成了類似藻類的突起物。1946年，中國學(xué)者羅士韋培養(yǎng)菟絲子的莖尖，在試管中形成了花。 以后許多科學(xué)家為證實(shí)這一論斷做了不懈的努力。1958年，Steward等將高度分化的胡蘿卜根的韌皮部組織細(xì)胞放在適宜的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)根細(xì)胞會失去分化細(xì)胞的構(gòu)造特征，發(fā)生反復(fù)分裂，最終分化成具有根、莖、葉的完整的植株；1964年，Cuba和 Mabesbwari利用毛葉曼陀羅的花藥培育出單倍體植株；1969年Nitch將煙草的單個單倍體孢子培養(yǎng)成了完整的單倍體植株；1970年Steward用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個細(xì)胞培養(yǎng)成了可育的植株。至此，經(jīng)過科學(xué)家們50余年的不斷試驗(yàn)，植物分化細(xì)胞的全能性得到

4、了充分論證，建立在此根底上的組織培養(yǎng)技術(shù)也得到了迅速開展。植物細(xì)胞全能性表達(dá)的條件一個已經(jīng)分化的細(xì)胞要實(shí)現(xiàn)起全能性一般要經(jīng)歷兩個過程：一是脫分化，使外植體的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成胚性細(xì)胞，從而獲得不斷分裂的的能力;二是再分化，是胚性細(xì)胞分化形成器官。理論上，植物任何細(xì)胞都具有全能性，具有再生完整植株的潛能。但在細(xì)胞工程實(shí)踐中，不是所有體細(xì)胞都易再生成完整植株。不同分化程度的細(xì)胞其脫分化的能力不同。同時(shí)要實(shí)現(xiàn)植物細(xì)胞全能性必須滿足：1具有較強(qiáng)全能性的細(xì)胞從植物組織一支性影響下解脫出來，使其處于獨(dú)立發(fā)育的立體條件下;2賦予離體細(xì)胞一定刺激，包括營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素、光周期、溫度、濕度、酸堿度等。細(xì)胞的脫分化和再

5、分化 在某些特定的條件下，分化細(xì)胞的表型不穩(wěn)定，其基因活動模式也發(fā)生可逆性的變化，細(xì)胞脫離原狀態(tài)而恢復(fù)到分生狀態(tài)，這一變化過程叫脫分化。細(xì)胞脫分化的結(jié)果，會產(chǎn)生愈傷組織。脫分化細(xì)胞失去的分化的特征，在特定條件誘導(dǎo)下，可在此開場新的分化發(fā)育過程，最終形成各種組織、器官或胚狀體等，即再分化。在大多數(shù)情況下，再分化過程是在愈傷組織細(xì)胞中發(fā)生，有時(shí)那么直接發(fā)生于脫分化的細(xì)胞中，無需經(jīng)過愈傷組織。離體條件下的細(xì)胞脫分化和再分化的一般過程1誘導(dǎo)期：誘導(dǎo)期是指細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)展分裂的時(shí)期。此時(shí)距離傷口較近的細(xì)胞略有增大，細(xì)胞質(zhì)增多，相應(yīng)液泡縮小，核變大，成球形，并向細(xì)胞中央移動；核仁變大，RNA增加，進(jìn)入分裂準(zhǔn)備

6、階段。2分裂期：脫分化完成，再分化開場。3分化期：分化期成為形成期，特征是出現(xiàn)組織分化，如周皮分化和維管組織分化。愈傷組織植物愈傷組織通常是指植物收到機(jī)械，動物或微生物傷害后，創(chuàng)傷部位細(xì)胞脫分化而不斷增殖形成松散排列、無特定構(gòu)造和動能的飛器官化組織。植物愈傷組織一般為淡黃色或白色，也有綠色或紅色等，老化的愈傷組織多轉(zhuǎn)為黃色或褐色。愈傷組織的形成是成熟細(xì)胞脫分化的結(jié)果，愈傷組織形成后，通過器官或體細(xì)胞胚胎發(fā)生可實(shí)現(xiàn)植株再生。全能性的表達(dá)全能性與全能性的表達(dá)具有不同的含義，全能性細(xì)胞只有在適當(dāng)條件下才能表達(dá)出全能性來。已分化的植物細(xì)胞要表達(dá)全能性，必須先脫分化，使細(xì)胞恢復(fù)到胚性階段，而生長素尤其使

7、2，4D對分化有重要作用。但是不同植物的外植體對生長素處理的反響并不完全一樣，有些種的外植體只能產(chǎn)生一些細(xì)胞系而無形態(tài)發(fā)生的能力，而有些那么能通過器官發(fā)生或胚胎發(fā)生表達(dá)其全能性。此外，所取外植體的部位也很重要。另一種誘發(fā)全能性表達(dá)的機(jī)理可能是體細(xì)胞減數(shù)分裂，其結(jié)果發(fā)生單倍化及別離現(xiàn)象。單倍性細(xì)胞在發(fā)生體細(xì)胞胚過程中能自發(fā)進(jìn)展核內(nèi)復(fù)制，恢復(fù)二倍性。同時(shí)，體細(xì)胞減數(shù)分裂也是體學(xué)習(xí)班基因型發(fā)生變異的一種原因。一般認(rèn)為，細(xì)胞的孤立也是誘發(fā)全能性表達(dá)的重要因素。這是因?yàn)樵谡w職務(wù)中，某此細(xì)胞的發(fā)育取決于其周圍組織發(fā)出的一組信號。如果中止這些信號，例如孤立，而給予其他某種信號，有可能轉(zhuǎn)變其發(fā)育方向，乃至表

8、達(dá)全能性。全能性使體細(xì)胞發(fā)生的某些變異可以遺傳給下一代，它豐富了遺傳學(xué)的研究內(nèi)容，是體細(xì)胞遺傳學(xué)的重要根底；同時(shí)，植物體細(xì)胞離體培養(yǎng)技術(shù)比擬容易，可以在離體條件下進(jìn)展基因工程操作，因此全能性的研究也是植物改進(jìn)的重要根底。全能性只是一種可能性，要使這種可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)必須滿足兩個條件：一是要把這些細(xì)胞從植物體其余局部的抑制性影響下解脫出來，也就是說必須使這局部細(xì)胞處于離體的條件下；二是要給予它們適當(dāng)?shù)拇碳ぃ唇o予它們一定的營養(yǎng)物質(zhì)，并使它們受到一定激素的作用。植物器官的愈傷組織的誘導(dǎo)和再分化培養(yǎng)本實(shí)驗(yàn)取材是胡蘿卜1、選擇無傷、無病、形狀較規(guī)那么的胡蘿卜，用小刷子在流動的自來水下洗刷胡蘿卜，除凈外表所

9、有的泥屑。用刮皮刀除去表皮1-2mm，橫切成大約40mm厚的切片。以下步驟全部在無菌條件下進(jìn)展。2、在超凈工作臺上，先用70%的酒精消毒30s，用無菌水沖洗一遍，再用0.1%的升汞消毒710min。在滅菌過程中，要震蕩幾次，消毒后用無菌水沖洗34次。3、取消毒過的胡蘿卜放入已滅菌的帶有濾紙的培養(yǎng)皿中，用無菌解剖刀從兩端各切去10毫米，再將留下的胡蘿卜直根切成一系列10毫米厚的橫切片，再將每一片切成小塊，外植體的大小要盡量一致。4、接種 取下培養(yǎng)瓶的塞子或錫鉑紙，用火灼燒瓶口2 cm處，手持培養(yǎng)瓶呈45º角，用消毒鑷子把2塊外植體轉(zhuǎn)到瓊脂培養(yǎng)基的外表。然后立即將燒過的封口棉塞或錫鉑紙封

10、住瓶口。每兩次轉(zhuǎn)移之間都要用酒精燈灼燒鑷子，防止帶菌，接種后在培養(yǎng)瓶上標(biāo)明培養(yǎng)物名稱和培養(yǎng)日期。5、將培養(yǎng)物一局部置于25。C溫箱中暗培養(yǎng)。黑暗條件下培養(yǎng)四周左右就會形成一塊較大的愈傷組織。植物細(xì)胞全能性展望植物細(xì)胞全能性的證實(shí)推動了組織培養(yǎng)及其相關(guān)研究領(lǐng)域的迅猛開展。在莖尖和遇上組織培養(yǎng)研究中，我國已經(jīng)有700種以上的植物能離體再生植株，其中通過試管苗實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的植物有蘭花，馬鈴薯等諸多經(jīng)濟(jì)作物。為我國農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)利潤。 雖然許多植物細(xì)胞包括重要農(nóng)作物，通過原生質(zhì)體培養(yǎng)，單細(xì)胞培養(yǎng)、花妖或花粉培養(yǎng)和莖尖等組織器官培養(yǎng)能再生植株，但是當(dāng)前的植物組織培養(yǎng)還是經(jīng)歷行的工作，植物組織培養(yǎng)鉆無性繁殖，植物育種和植物遺傳操作中的應(yīng)用越來越多的取決于了解各種相互作用因素的作用機(jī)理。植物全能性的表達(dá)受到許多外界因素的影響，如外植體的種類與發(fā)育狀態(tài)培養(yǎng)基成分，特別是植物生長調(diào)節(jié)劑，光照與溫度都影響培養(yǎng)物形態(tài)的發(fā)生。進(jìn)一步解釋全能性表達(dá)信號傳道作用分子，有利于促進(jìn)植物組織培養(yǎng)的開展和應(yīng)用。內(nèi)容總結(jié)1植物細(xì)胞全能性概論摘要： 植物細(xì)胞的全能性是指植株體內(nèi)任何具