发育学 植物细胞的全能性

植物细胞的全能性

摘要：植物细胞全能性指具有完整细胞核的细胞，在适宜的条件下能够分

化发育成完整植株的潜在能力。本文简述了植物细胞全能性理论的实质及其表现，还有其理论的实验证据。同时基于该理论而发展起来的植物细胞离体培养技术在各方面也取得了可喜的成就。本文着重介绍了植物细胞全能性基础理论方面的研究以及在生产实践中的应用。

关键字：植物细胞全能性植物组织培养研究与应用

Abstract: Totipotency of plant cells with intact nuclei of cells, are able to differentiate into a complete plant growth potential under the proper conditions. This paper described the theory of plant cell totipotency and its performance in real terms, and the theory of the experimental evidence. The great progress has been made in the field of plant tissue culture based on the development of the plant cell totipotency. In this paper, it mainly introduces based on the theory of this research and the application in production practice.

Keywords :Totipotency of plant cell，Plant architectural tissue culture, Research and Development

广义的细胞全能性(totipotaney)指一个细胞发育成一个完整有机体个体的潜能或特性。植物细胞全能性指具有完整细胞核的细胞，在适宜的条件下能够分化发育成完整植株的潜在能力。具有完整细胞核的植物细胞携带形成完整植株所必需的全部遗传信息，在生长发育过程中不同器官、组织细胞的基因表达有很大的差异，这种差异是遗传信息表达在调控机制下发生变化的结果，而不是遗传信息发生不可逆的消失或钝化。植物细胞全能性是植物细胞工程和基因工程重要的理论基础，一直是植物生理学、细胞生物学和分子生物学研究的热点。

1、植物细胞全能性的实质及其表现

离体细胞具有生命的特征属性，每个细胞都包含着整套遗传基因，这就是植物细胞全能性的实质，而细胞分化是其表现形式。植物细胞分化是指植物体各个部分出现异质性的现象，可以在细胞水平、组织水平或器官水平上表现出来，如细胞分化、组织分化、花芽和叶芽以及茎、根器官分化。细胞分化的规律和机理主要表现在：1、细胞分化基本上分为形态结构分化及生理生化分化两类。2、发育中的植物不存在部分基因组永久关闭的情况，即不同组织的细胞保持潜在的全能性，只要条件合适，这种全能性即可表现出来。3、在完整植株中，细胞发育的途径一旦被“决定”，通常不易改变，但离体培养可以通过脱分化而丧失这种“决定”。4、极性与分化关系密切。5、生理隔离或机械隔离在细胞分化中的促进作用。6、细胞分裂对细胞分化具有重要作用，特定环境下进行的细胞分裂可以导致特定的细胞分化。7、植物生长调节剂（或植物激素）在细胞分化中有明显的调节作用，它与细胞分化的一些过程如细胞生长和分裂密切相关。

2、植物细胞全能性理论的实验证据

要证实植物细胞的全能性，需要解决2个问题，一是离体单细胞增殖，二是从单细胞增殖的组织发育成完整植株。第1个问题在发展细胞培养装置后得到解决，缪尔(Muir，1953)报道，万寿菊(几罗tesereeta)和普通烟草(Nico叮anata石acum)愈伤组织一旦转移到液体培养基并随着机械摇动，完全可能使愈伤组织解离成单细胞和小细胞团。随后，Muir等把滤纸放置在愈伤组织上，再将万寿菊和烟草悬浮培养的单细胞置于滤纸上，使大约8%的单细胞增殖，形成细胞克隆，这种培养方法称为“看护培养”。厄尔列、斯图尔德等设计了一种震荡培养装置，在震荡培养下，培养物形成大量分离的单细胞或细胞团，并在持续震荡的悬浮培养过程中，进一步增殖生长。这种装置现今发展成各式摇床和生物反应器，用于不同目的的细胞培养。此后，平板培养「伯格曼(Bergmann，1960)1和悬滴培养〔琼斯(Jones等，1960)]等细胞培养技术得到发展，植物单细胞培养、乃至原生质体培养获得进一步成功。在细胞培养的基础上，赖纳特和斯图尔德(Reinert和Steward，1958)报道了胡萝卜悬浮培养细胞和愈伤组织形成体细胞胚，首次用实验科学地论证了植物细胞全能性。1965年，瓦西尔(V asil)和希尔德布兰特(Hildebrandt)观察到从豁毛烟草(Nieotianaglutinosa)与普通烟草杂种来源的单细胞克隆再生成植物。Steward等(1966)从胡萝卜悬浮培养物分离细胞获得的组织，以及科伦巴赫(Kohlenbaeh，1966)从博落回(Macleayacordata)叶片分离的叶肉细胞，都能分化成体细胞胚胎。这些体细胞胚胎继续培养后发育成正常植株。此外，左哈和马赫斯瓦里(Guha和Maheswa找，1966)培养毛曼陀罗(Daturainn~)未成熟的花药，以及布尔金和尼切(Bourgin和Nitseh，1967)培养烟草、水稻和小麦未成熟花粉粒，获得单倍体植株，证实了花粉粒具有全能性。纳加塔和塔克贝(Nagata 和Takebe，1971)诱导烟草原生质体分裂并获得原生质体再生植株，证实了植物原生质体的全能性。所有这些研究都证实了体细胞具有细胞全能性，科学地论证了哈伯兰特(Haberlandt)的植物细胞全能性理论。

3、植物细胞全能性的应用

3.1植物快速繁殖力一面的应用

利用组织培养技术进行植物无性系繁殖具有低成本、高效率、生产周期短、无性系遗传特性一致的优点。因此在速生树种繁殖和作物、花卉快速繁殖方面被广泛应用。如:泰国利用袖树腋芽进行组培快繁，生产数白万株时，每一茎成本仅为3美分。澳大利亚林业部门大量快速繁殖按属、白千层属和其它一些树种，既节约了生产成本，又缩短了生产周期。我国上海园林科研所利用组培方法快速繁殖

3.2植物育种力一面的应用

传统的树木育种方法具有育种周期长、见效慢的缺点，极大地制约了树木新品种的研发。而根据植物细胞全能性理论，利用花粉、花药等细胞进行诱导组培，在人工控制条件下，极大地缩短了育种周期，目提高了育种效率。目前，植物育种方面的方法卞要有以下儿种:①单倍体育种②离体胚培养和体外受精3:田胞融合4基因转化5植物细胞诱变。非洲紫罗兰，只要取其中1个叶片，在6个月内就可获得数以万计的小花苗。

3.3植物脱毒力一面的应用

许多植物都带有病毒，特别是无性繁殖植物，如:马铃薯、日一薯、草-.等。但并非染毒植株每个部位都带有病毒。早在1943年Vllhite就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。利用组培方法，筛选出不带病毒的细胞进行培养，从而获得脱毒苗0 1952年法国的G.Morel等通过对感染病毒的大丽花茎尖培养，

以获得脱毒植株。1958年由单细胞经b.浮培养产生大量的胚状体幼嫩植株获得成功。目前，该法被广泛应用于草-.、葡萄、马铃薯、康乃馨等植物脱毒苗的培养上并获得成功。

3.4在提取植物次生代谢产物力一面的应用

植物是医药原料等有用次生代谢产物的宝库。但许多植物次生代谢产物的产量极小，采集也较困难。如:红豆杉植物中所含有的紫杉醇CTaxol)是一类对卵巢癌、乳腺癌、肺癌等癌症具有独特功效的天然抗癌药物。但紫杉醇在红豆杉植物中含量普遍很低，即使当前公认含量最高的短叶红豆杉树皮中也仅有0.069% o 随着近年来人们对植物药用天然产物需求量的加大和野外药用植物资源的自目过度采集利用，使得野生药用植物资源受到极大的破坏，如何在满足人们对药用天然产物需求量的同时，有效合理地利用和保护药用植物资源己成为当今一个世界性的课题。为解决这一难题，近年来人们根据植物细胞次生代谢全能性理论，在利用组培技术培养天然药物组织细胞、以获取人们所需的天然产物方面取得了突破性进展。1964年罗士伟首先成功进行了人参组织培养，随后，日本、前苏联、联邦德国、美国等国家的研究人员先后发表了关于人参组织培养的研究报告。日本于1986年开始有13L规模的培养罐，悬浮培养人参细胞并从中提取人参皂试。目前，人参根培养规模己达2 OOOL，达到工厂中试水平。而关于西洋参液体悬浮培养提取人参皂试方面的应用探索也获得了可喜的成果。

同时，人们在其它植物细胞培养获取次生代谢产物方面的研究也取得了空前的进展。如:于荣敏等(2004)对银杏细胞进行固定化培养以获取银杏内醋类化合物，固定化细胞最高生物量达0.4g D VII/瓶，发酵液中银杏内醋含量GKA在22d 时最高达200},g/L, G K B在18d时最高达122 },g/L } G K C在18d时最高达509},g/L。日本从短叶红豆杉(Taxusbrer如Lia N Utt.)不I I东北红豆杉(Taxus cuspidata)中进行愈伤组织的诱导，筛选得到的细胞株，可在4周培养时间内细胞增殖5倍，同时紫杉醇含量达到0.05%，比原来红豆杉树皮紫杉醇含量增加了10倍。我国在红豆杉细胞培养生产紫杉醇的代谢调节、培养基组分及其他因素对红豆杉细胞生长和紫杉醇产量方面也进行了深入的研究。广东华南农业大学赵善欢教授全面深入地研究了产生天然农药的印度棘CA zadirac hta indica)的体细胞培养脱分化条件及各种影响因素，初步掌握了印度棘愈伤组织理想培养配方。结果表明，培养细胞的印棘素达0.63mg/g DVII}0.68mg/g DVII，使杀虫植物细胞的大量培养成为可能，克服因自然环境生长季节限制和存在资源不足的困难。

虽然许多植物包括重要的农作物，通过原生质体培养、单细胞培养、花药或花粉培养和茎尖等组织器官培养能再生植株，但是正如英国诺丁汉大学酶法分离原生质体的研究者(Cocking教授，2003)所说的那样，当前植物组织培养还是属于经验性的工作，植物组织培养在无性繁殖、植物育种和植物遗传操作中的应用越来越多地取决于了解各种相互作用因素的作用机理。植物细胞的全能性表达，即养细胞和组织的形态分化受到许多内外界因素的影响，如外植体的种类与生长发育状态、培养基成分，特别是植物生长调节剂、光照与温度等都影响培养物的形态发生。进一步揭示植物细胞脱分化和在分化过程中影响植物细全能性表达的信号传导和作用分子，有利于促进植物组织培养的发展和应用。

参考文献：

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4、朱西儒,雷光富. 药用植物细胞培养代谢全能性及产物检测技术的研究进

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陕西师范大学学报(自然科学版), 2004,(S1)

6、胡彦.赵艳.2004.植物组织培养技术的应用以及在培养过程中存在的问题，陕西师范大

学学报，32(S)：130 -134）

植物发育生物学资料

一、名词解释 1、花器官发生ABC模型：完全花器官由花萼（1轮）、花瓣（2轮）、雄蕊（3轮）、雌蕊（4轮）组成。A类（AP1、AP2）、B类（AP3/PI）、C类（AG）调控因子分别与SEP1、 2、3形成不同的聚合体，分别在1轮（A）、2轮（AB）、3轮（BC）、4轮（C）控制相应部位花器官的分化和形成。 2、春化作用：是植物需要经过一段时间的低温处理才能开花的现象。目前发现低温促进开花是由于三种蛋白VRN1、2、VIN3在低温下诱导表达，它们抑制开花负调控基因FLC的表达，从而促进开花。 3、光敏素（PHY）：是一种N端感光区与线形四环吡咯发色团共价结合的蛋白质复合体，接收红光/远红光后，蛋白质的构象改变，C端激酶活化，通过磷酸化将光信号传导下去。 4、根边界细胞：是生长到一定长度的根尖处由根冠外围细胞脱离的、有组织的活细胞，其功能是防御和帮助植物吸收营养。环境因素和遗传因素控制边界细胞的释放。 5、近轴-远轴极性决定基因：近轴远轴特性是指以某器官中心轴为基准，近的是近轴，远的是远轴。例如 HD-ZIP III 类基因PHB、PHV、REV决定植物的近轴特性，抑制远轴特性。 KANl\2\3 类基因、YAB类的YAB3、FIL决定远轴特性，抑制近轴特性。 6、拟南芥生物钟分子结构：是由三个蛋白构成的一个光周期调控的反馈循环。这三个蛋白是 CCA1 、 LHY 、 TOC1 。前两者被磷酸化后抑制 TOC1 的表达，TOC1 转录翻译后促进 CCA1 、 LHY 的转录表达。光通过光受体促进 CCA1 、 LHY 的表达，抑制 TOC1 的表达。 7、隐花素：是吸收蓝光紫外光，在 N 端非共价结合 FAD 发色团，感受光能，并将能量传给 C 端激酶区域，使具备进行磷酸化催化反应的能力的光受体蛋白。植物中是 CRY 。 （趋光素：是吸收蓝光紫外光，在 N 端非共价结合 FMN 发色团，感受光能，并将能量传给 C 端激酶区域，使具备进行磷酸化催化反应的能力的光受体蛋白。）8、TPD1/EMS1：是花药发育中决定小孢子囊发生范围的一对信号肽 / 受体激酶 信号转导蛋白，它们的分布范围决定小孢子囊发生的范围。 9、近轴 - 远轴极性基因：是决定植物器官发生中近轴特性和远轴特性的基因。 近轴基因有 HD ZIP III 类基因 PHB 、 PHV 、 REV 等，远轴基因有KAN1\2\3 , YAB 类的 YAB3 、 FIL 等。 10、泛素蛋白质降解复合物：一种降解蛋白质的复合物，能在特定识别酶的 作用下，将目标蛋白标记上泛素后降解目标蛋白，是细胞内通过有目的降解的方式调控蛋白含量的方式。 11、植物发育生物学是从分子生物学、生物化学、细胞生物学、解剖学和 形态学等不同水平上，利用多种实验手段研究植物体的外部形态和内部结构的发生、发育和建成的细胞学和形态学过程及其细胞和分子生物学机理（调控机制）的科学。是研究植物生长发育及其遗传控制的科学。 12、增殖分裂：产生的两个子细胞的大小、形态和细胞器的分布等都相同。 如：顶端分生组织中央细胞的分裂。木栓形成层和维管形成层母细胞的垂周分裂分化分裂：产生的两个子细胞的命运不同，它们将发育成完全不同的细胞。 分化分裂是细胞分化的开始。如：受精卵的第一次分裂，形成气孔器母细胞的分裂，形成层细胞的平周分裂等。

植物细胞的全能性知识讲解

植物细胞的全能性

课题：植物细胞的全能性 章节：人教版生物必修一·第6章第2节 授课者：生命科学学院2012级师范5班—兰海霞 授课对象：高中一年级学生 授课时间：12分钟 植物细胞的全能性 一、教学目标 （一）知识目标 1、掌握植物细胞全能性的概念和原理 2、了解植物细胞全能性的应用 （二）能力目标 1、在教师的引导下，师生共同探究，使学生学会学习，培养分析、归纳的思维能力和自主学习的能力 2、探究植物细胞全能性的概念，培养学生的科学探究方法和生物学素养（三）情感、态度与价值观目标 1、从植物细胞全能性概念的探索试验中，感悟植物细胞全能性的应用对社会经济发展的价值和作用。 2、引入濒危物种的保护，快速繁殖等方面，引导学生保护大自然的动植物，与自然和谐共处的意识。 二、教学重难点 （一）重点

1、植物细胞全能性的概念。 2、植物细胞全能性的原理。 （二）难点 1、植物细胞全能性的概念。 2、植物细胞全能性的原理。 三、教具准备 胡萝卜组织培养实验过程图、吸铁石、教棍 四、教学过程 1、导入：在前面的学习中我们已经知道，高度分化的细胞已失去了继续分裂的能力。比如植物的表皮细胞、叶肉细胞等等，在正常生长条件下，它们都是不能继续分裂的。那它们在某些特定的条件下，能不能像早期胚胎细胞那样，再分裂、分化成其他细胞呢？这就涉及到我们今天所要学习的内容——植物细胞的全能性。 2、植物细胞的全能性概念：我想，大家肯定会问“什么是植物细胞的全能性”，那我们就带着这个问题，一起来通过探讨1958年美国科学家斯图尔德所做的胡萝卜组织培养的实验来寻找答案吧！ 在斯图尔德的这个实验中，他先取了胡萝卜韧皮部的一些细胞，然后放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛的分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移植到花盆后，最终长成了一株新的植株。 首先，我们一起来看这个实验，大家能找到该实验中哪部分是已经高度分化的细胞吗？对，胡萝卜韧皮部的细胞就是高度分化的植物细胞。在本节课开

植物组织培养复习资料.doc

1.植物组织培养按培养对象分为______ 、 _______ 、________ 、 ________ 、________ 等几种类型。 2.一个己停止分裂的成熟细胞转变为分生状态，并形成耒分化的愈伤组织的现象称为 n tv 3.不同的灭菌剂其灭菌的机理一般不一样，次氯酸钙和次氯酸钠都是利用分解产生 _________ 来杀菌的；升汞是靠 ________ 来达到灭菌日的。 4.去除植物病毒的主耍方法是 _____ 和_______ 两种方法，当把二者结合起來脱毒效 果最好 5.在通过微茎尖培养脱毒时，外植体的大小应以成苗率和脱毒率综合确定，一般以 __________ mm、带 ________ 个叶原基为好。 6.White培养基________ 浓度低，适合生根培养。 7.一个已停止分裂的成熟细胞转变为_________ 状态，并形成_________ 的现象称为“ 脱分化”。 8.BA/NAA的高低决定了外植体的发育方向，比值低时促进 ________ 的生长，这时 _________ 占主导地位；比值高促进_________ 的生长，这时 _________ 占主导地位。 9.进行植物组织培养最基本的前提条件是 _____ 。 1、植物组织培养的理论基础是植物细胞全能性。 2、组织培养实验室必要的设备有超净工作台、高压灭菌器、空调机、夭平、显微镜、蒸饱水发生器等。 3、糖在植物组织培养中是不可缺少的，它不但作为离体组织赖以生长的碳源，而且还能维持培养菇渗透压 4、培养基灭菌一般在-108 kPa的压力下,锅内温度达121 °C ,维持20-30 min o 5、在离体叶培养中，6?BA和KT利于芽的形成:24D利于愈伤纟FI织的形成 6、在离体叶组织脱分化和再分化培养屮，茎和芽的分化主要有4个途径：方?接产生不泄芽、由愈伤组织产工不定芽、胚状体形成、形成球状体或小鳞茎等途径。 7、目前培育无病毒苗最广泛和最重要的一个途径是茎尖培养脱毒。 8、花药培养前的预处理:低温冷藏是最常用的方法。 1、植物组织培养的发展分为三个阶段：萌芽阶段、奠基阶段和快速发展和丿、'、/「用阶段。 2、培养基最常用的碳源是蔗糖,使用浓度在1%?5%常用 _3_%o 3、培养基的种类按其态相不同分为固体培养基与液体培养基，其火菌方法一般采用壷热消毒灭菌方法。 4、 pll的大小会影响琼脂的凝固能力，一般当pll大于6.0时，，培养基将会 ___________ ,低于5.0时，琼脂不能很好地凝同。 5、一般情况下，生长索/细胞分裂素的比值高，有利于根的形成和愈伤组织的形成:比值低有利于芽的形成。

植物学复习试题与答案(1)

植物学复习思考题 植物细胞和组织 一、名词解释 1．细胞和细胞学说2．原生质3．原生质体 4．细胞器5．胞基质6．纹孔 7．胞间连丝8．染色质和染色体9．后含物 10．细胞周期11．细胞分化12．细胞全能性 13．组织14．维管束15．维管组织 16．维管系统17．质体18．侵填体 19．胼质体20．细胞骨架 三、填空 1．质膜具有选择透性，其主要功能是控制细胞与外界环境的物质交换。 2．植物细胞的基本结构包括细胞壁、和原生质体两大部分。后者又可分为细胞膜、细胞质和细胞核三部分。、 3．植物细胞与动物细胞在结构上的主要区别是植物细胞具有细胞壁、质体和液泡。4．成熟质体分为叶绿体、有色体和白色体。 5．核糖体是细胞中蛋白质合成的中心。 6．参与合成淀粉的白色体叫造粉体，参与合成脂肪和油的白色体叫造油体。 7．我们常看到的成熟细胞的核位于边缘，这是因为具中央大液泡之故。 8．纺锤体由纺锤丝构成。 9．减数分裂中，同源染色体联会出现在前期1的偶线期，片断互换发生在粗线期。10．导管是由许多导管分子连接而成，其相连的横壁上形成穿孔，侧壁有环纹、螺纹、孔纹、梯纹和网纹五种加厚式样。 11．根据在植物体中所处的位置，可把分生组织区分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织等三类，按来源性质，可把分生组织区分为原分生组织、次生分生组织和初生分生组织等三类。 12．侧生分生组织包括维管形成层和木栓形成层。 13．保护组织因其来源及形态结构的不同，可分为表皮和周皮。 14．由一种类型细胞构成的组织称简单组织，由多种类型细胞构成的组织称复合组织。15．成熟组织(永久组织)按照功能分为保护组织、薄壁组织、机械组织、和输导组织分泌结构。 16．周皮是次生保护组织，来源于侧生分生组织，其组成包括木栓、木栓形成层和栓内层。 17．管胞除具运输水分的功能外，还兼有支持的功能。 18．稻、麦等粮食作物为人类所利用的组织是薄壁组织，苎麻等纤维作物所利用的是机械组织。 19．填写下列植物细胞和组织属于哪种组织： 表皮毛保护组织；形成层分生；传递细胞薄壁；树脂道分泌；叶肉细胞同化；石细胞机械；纤维机械 20．筛管分子的筛板上有许多筛孔，上下相邻细胞通过丝状联络索彼此相连。 21．胞质常见的两种运动方式是运动，运动。 22．基本组织根据其生理功能的不同，分为、、、、五种类型。23．原生质是以和为生命活动基础的生命物质。 24．细胞壁的主要变化包括、、和。 25．根据机械组织的形态及细胞壁加厚的方式，可分为和两大类。 四、选择 1．光镜下可看到的细胞器是。 A．微丝B．核糖体C．叶绿体D．内质网 2．光学显微镜下呈现出的细胞结构称。 A．显微结构B．亚显微结构C．超显微结构D．亚细胞结构 3．下列细胞结构中，具单层膜结构的有，具双层膜结构的有，非膜结构的有。 A．叶绿体B．线粒体C．溶酶体D．细胞壁E．液泡F．质膜G．微管H．染色体 I．高尔基体J．内质网K．核膜L．核仁 4．植物细胞初生壁的主要成分是。 A．纤维素、半纤维素和果胶B．木质、纤维素和半纤维素C．果胶D．角质和纤维素

植物细胞全能性论文

植物细胞全能性概论 摘要： 植物细胞的全能性是指植株体内任何具有完整的细胞核的细胞都拥有形成一个完整植株所必须的全部遗传信息，即一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的能力。 植物从一个受精卵进行有丝分裂，发育成具有一定形态、结构和功能的植株。植物的体细胞染色体与受精卵是一致的，也即它们所携带的遗传信息是一样的，这样体细胞由于在植物体上所处的位置不同，表现不同的形态，承担一定的功能，这是由于它们受到具体器官或组织所在环境的束缚，是细胞核中DNA链上不同基因按一定顺序选择性地活化和阻止的结果，但遗传潜能并未丧失，具有发育成完整植株的能力。 关键词： 植物全能性植物细胞组织培养 正文 植物细胞全能性的历史验证过程 1902年，德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力，这种潜在能力就叫植物细胞的“全能性”。为了证实这个预言，他用高等植物的叶肉细胞、髓细胞、腺毛、雄蕊毛、气孔保卫细胞、表皮细胞等多种细胞放置在他自己配制的营养物质中（人工配制的营养物），称为培养基。这些细胞在培养基上可生存相当长一段时间，但他只发现有些细胞增大，却始终没有看到细胞分裂和增殖。1934年，美国的怀特用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基，培养番茄根尖切段，400多天后，在切口处长出了一团愈合伤口的新细胞，这团细胞被称为愈伤组织。法国的高斯雷特制成了一种固体培养基，使山毛柳、黑杨形成层组织增殖，最后形成了类似藻类的突起物。1946年，中国学者罗士韦培养菟丝子的茎尖，在试管中形成了花。 以后许多科学家为证实这一论断做了不懈的努力。1958年，Steward等将高度分化的胡萝卜根的韧皮部组织细胞放在合适的培养基上培养，发现根细胞会失去分化细胞的结构特征，发生反复分裂，最终分化成具有根、茎、叶的完整的植株；1964年，Cuba和Mabesbwari利用毛叶曼陀罗的花药培育出单倍体植株；1969年Nitch将烟草的单个单倍体孢子培养成了完整的单倍体植株；1970年Steward用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株。至此，经过科学家们50余年的不断试验，植物分化细胞的全能性得到了充分论证，建立在此基础上的组织培养技术也得到了迅速发展。 植物细胞全能性表达的条件 一个已经分化的细胞要实现起全能性一般要经历两个过程：一是脱分化，使外植体的细胞转变成胚性细胞，从而获得不断分裂的的能力;二是再分化，是胚性细胞分化形成器官。理论上，植物任何细胞都具有全能性，具有再生完整植株的潜能。但在细胞工程实践中，不是所有体细胞都易再生成完整植株。不同分化程度的细胞其脱分化的能力不同。同时要实现植物细胞全能性必须满足：1具有较强全能性的细胞从植物组织一支性影响下解脱出来，使其处于独立发育的立体条件下;2赋予离体细胞一定刺激，包括营养物质、植物激素、光周期、温度、湿度、酸碱度等。 细胞的脱分化和再分化 在某些特定的条件下，分化细胞的表型不稳定，其基因活动模式也发生可逆性的变化，细胞脱离原状态而恢复到分生状态，这一变化过程叫脱分化。细胞脱

1plant实验1 植物细胞组织培养

实验1 植物细胞组织培养 1.1 相关基础知识 细胞分化(cell diferentiation)指细胞后代在形态、结构和功能等发生变化的过程，归根结底是某些功能基因的开启或者关闭。一般说来，终端分化细胞已经失去分化潜能，只具有单能性；而大部分细胞只保留了部分分化潜能，称为多能性。对于动物而言，只有部分干细胞仍保留了分化的全能性。而植物体的任何一个细胞都具有生长分化成为一个完整植株的能力，称为植物细胞的全能性(totipotency)。 植物组织培养就是利用植物的全能性进行离体无菌植物培养的一门技术。植物组织培养最原始的意义是指愈伤组织培养，但发展至今，其范围已经扩展至植物和它的离体器官、组织、细胞和原生质体的离体无菌培养： 1)植株培养。指以具备完整植株形态的材料（如幼苗和较大的植株）作为外植体的无菌培养。 2)胚胎培养。指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。 3)器官培养。指以植物的根，茎，叶，花，果等器官为外植体的离体无菌培养，如根的根尖和切段， 茎的茎尖，茎节和切段，叶的叶原基，叶片，叶柄，叶鞘和子叶，花器的花瓣，雄蕊（花药，花丝），胚珠，子房，果实等的离体无菌培养。 4)组织培养。指以分离出植物各部位的组织（如分生组织，形成层，木质部，韧皮部，表皮，皮层， 胚乳组织，薄壁组织，髓部等），或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的组织 ．．．．． 培养 ．．。 5)细胞培养。指以单个的游离细胞（如用果酸酶从组织中分离的体细胞，或花粉细胞，卵细胞）为 接种体的离体无菌培养。 6)原生质体培养。指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。 植物组织培养的成功与否取决于外植体的制备、无菌操作和人工培养环境。外植体的制备是能否建成离体繁殖系要过的第一关。所谓的外植体是指将外界生长的植物的细胞和组织经过一系列的无菌处理形成的有活性的无菌组织和细胞。习惯上我们经常使用化学药剂处理，例如氯化汞、次氯酸盐或者抗生素等。将从母株上取下的组织进行一定的剥离和分割，经过流水冲洗数分钟，再浸入适宜浓度的化学药剂中一段时间，最后经无菌水冲洗并适当分割即成外植体。制备外植体的原则是无菌和有活

植物细胞组织培养的基本技术(总结版).

本章主要内容 ●商业性组织培养实验室和小工厂的设计与主要设备 ●培养基及其配制 ●外植体的选择与培养 ●试管苗的驯化与移载 第一节商业性组织培养实验室和小工厂 的设计与主要设备 ●培养皿的清洗； ●培养基的配制、分装和高压灭菌； ●无菌操作——材料的表面灭菌和接种； ●将培养物放到培养室培养； ●试管苗的驯化、移栽和初期管理。 (一)、洗涤室(cleaning room) ●洗涤室用于完成玻璃器皿等仪器的清洗、干燥和贮存。 ●室内配备： ●大型水槽，最好是白瓷水槽。为防止碰坏玻璃器皿，可铺垫橡胶。上下水道要畅通。 ●备有塑料筐，用于运输培养器皿。 ●备有干燥架，用于放置干燥涮净的培养器皿。 (二)、准备室(repairing room) ●完成培养基制备以及试管苗出瓶、清洗与整理工作。准备室要求明亮、通风。 ●如果房间较多，可将准备室分为洗涤室和配置室两部分。洗涤室专门负责试管苗出瓶与 培养器皿的清洗工作；配置室则负责培养基的配制、分装、包扎和高压灭菌等工作。 (三)、缓冲室 ●进入无菌室前要在缓冲室里换上经过灭菌的卫生服、拖鞋，戴上口罩。 ●应当在此室内安装灭菌用的紫外灯。控制无菌室及培养室的配电板等。 (四)、无菌操作室(transfering room) ●接种室是进行植物材料的分离接种及培养物转移的一个重要操作室。其无菌条件的好坏 对组织培养成功与否起重要作用。 ●配置：

●在工作方便的前提下，接种室宜小不宜大，一般7-8m2，要求地面、天花板及四壁 尽可能密闭光滑，易于清洁和消毒。配置拉动门，以减少开关门时的空气扰动。 ●接种室要求干爽安静，清洁明亮。在适当位置吊装1-2盏紫外线灭菌灯，用以照射 灭菌。最好安装一小型空调，使室温可控，这样可使门窗紧闭，减少与外界空气对 流。 (五)、培养室(culturing room) ●培养室是将接种的材料进行培养生长的场所。培养室的大小可根据需要培养架的大小、 数目、及其他附属设备而定。 ●设计原则： ●充分利用空间和节省 ●能源 ●高度比培养架略高为 ●宜 ●周围墙壁要求有绝热 防火的性能。 (五)、培养室(culturing room) ●培养架大多由金属制成。 ●规格： ●一般设5层，最低一层离地高约10 cm，其他每层间隔30cm左右，培养架即高1.7m左 右。培养架长度都是根据日光灯的长度而设计，如采用40W日光灯，则长1.3 m，30 W 的长1m，宽度一般为60cm。 ●培养室最重要的因子是温度，一般保持在20-27℃左右，具备产热装置，并安装窗式或 立式空调机。由于热带植物和寒带植物等不同种类要求不同温度，最好不同种类有不同的培养室。室内湿度也要求恒定，相对湿度以保持在70％-80％为好，可安装加湿器。 ●控制日光照时间可安装定时开 关钟，一般需要每天光照10-16h。也有的需要连续照明。现代组培实验室大多设计为采用天然太阳光照作为主要能源，这样不但可以节省能源，而且组培苗接受太阳光生长良好，驯化易成活。 (六)、驯化室 ●驯化室要求清洁无菌，配有空调机、加湿器、恒温恒湿控制仪、喷雾器、光照调节装置、 通风口以及必要的杀菌剂。 (七)、温室 ●应配有空调机、通风口、加湿器、恒温恒湿控制装置、喷雾装置、光照调节装置以及必 要的杀菌杀虫装置及相应药剂。 二、仪器设备和器皿用具 ●常见仪器设备 ●1、超净台 ●2、无菌箱 ●3、空调机

《普通植物学》植物细胞与组织章节

第一章植物细胞 细胞学说：由德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出。细胞学说认为，一切生命有机体都是由细胞构成的；所有的细胞都是由细胞分裂或融合而产生的；卵和精子都是细胞；一个细胞可以分裂而形成组织。细胞学说指出一切生物的基本结构单位为细胞。细胞学说论证了生物界的统一性和共同起源。 细胞：是构成生物有机体结构和功能的基本单位。生物有机体除病毒外，都是由单个或多个细胞构成的.细胞是生命有机体生长和发育的基础，是代谢和功能以及遗传的基本单位，具有遗传的全能性。植物细胞由原生质体和细胞壁两部分组成。 细胞全能性：生物体内，每个生活的体细胞都具有像胚性细胞那样，经过诱导能分化发育成为一个新个体的潜在能力，并且具有母体的全部的遗传信息。 原生质：构成细胞的生活物质称为原生质，是细胞结构和生命活动的物质基础。 原生质体：是指细胞中细胞壁以内各种结构的总称，：由生命物质--原生质所构成。它是细胞各类代谢活动进行的主要场所，是细胞最重要的部分。一般由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。 核酸：由核苷酸脱水聚合而成的大分子有机化合物，核苷酸是核酸的组成单位. 蛋白质：由20多种氧基酸组合而成的长键状分子. 脂类物质：不溶于水易溶于脂性溶剂的脂肪性物质，包括油脂和类脂两类物质。 糖类物质：由碳、氢、氧组成的一大类有机化合物. 细胞核：呈一个折光较强.粘滞性较大的球体. 核膜：细胞核最外面的薄膜，与细胞质的分界，核膜在电镜下观察为双层膜，由外膜与内膜构成；核膜上有许多小孔，称为核孔；核膜上还有核糖核蛋白体。 核质：核膜以内均匀透明的胶状物质，核质包括两部分：染色质;核液 核仁：核质中一到几个折光强的球状小体 染色质：当细胞固定染色后，核质中被碱性染料染成深色的部分，称为染色质。染色质是细胞中遗传物质存在的主要形式，其主要成分是DNA和蛋白质。在电子显微镜下染色质出现一些交织成网状的细丝。 染色体：细胞有丝分裂和减数分裂时期，染色质高度螺旋化而变粗变短，成为易被碱性染料着色的粗线状或棒状体，此即染色体。 核液：当细胞固定染色后,核质中浅色的部分叫做核液 细胞质：细胞核和细胞壁之间的原生质，外面为质膜，质膜内为透明的胞基质，胞基质中包埋着细胞器。 质膜：包围在细胞质表面的一层薄膜 细胞器：在细胞质内具有一定形态，结构和功能的微结构或微器官(亚细胞结构)称为细胞器。如各种质体、内质网、线立体、核糖体、高尔基体、微管等。 质体：质体是一类与碳水化合物的台成与贮藏密切相关的细胞器，它是植物(除细菌、真菌和蓝藻外)细胞特有的结构。尚未分化成熟的质体称为前质体，分化成熟的质体根据其于是颜色和功能的不同，分为叶绿体、有色体和白色体三种类型。 叶绿体：进行光合作用的质体,只存在于绿色的细胞中,每个细胞可以有几颗道几十颗基粒：叶绿体内部有膜形成的许多圆盘状的类囊体相互重叠,形成一个个柱状体单位,称为基粒 线粒体：指一些大小不一的球状.棒状或细丝状颗粒,一般直径为0.5--1um,长度是 1-2um,在光学显微镜下,需用特殊的染色,才能加以辨别。 内质网：分布于细胞质中由一层膜构成的网状管道系统,管道以各种形状延伸和扩展,成为各类管.泡.腔交织的状态.

植物发育生物学

一．侧根及不定根是如何发生的？ 不论主根，侧根或不定根所产生的支根统称为侧根。当侧根开始发生时，中柱鞘的某些细胞开始分裂。最初的几次分裂是平周分裂，结果使细胞层数增加，因而新生的组织就产生向外的突起。以后的分裂，包括平周分裂和垂直分裂是多方向的，这就是使原有的突起继续生长，形成侧根的根原基的分裂，生长，逐渐分化出生长点和根冠。生长点的细胞继续分裂，增大和分化，并以根冠为先导向前推进，由于侧根不断的生长所产生的机械压力和根冠所分泌的物质能溶解皮层和表皮细胞，这样，就能使侧根较顺利无阻地依次穿越内皮层，皮层和表皮，而露出母根以外，进入土壤。由于侧根起源于母根的中柱鞘，也就是发生于根的内部组织，因此它的起源是内起源 不定根通常泛指植物的气生部分，地下茎以及较老的，特别是有次生生长的根部所形成的根。不定根的起源和发育像侧根一样，通常是内起源，发生在十分靠近维管组织的地方，其生长过程必须经过该部位以外的组织。 二．关于种子植物茎端结构和活动方式有哪些学说，其主要内容有哪些？ （1）顶端细胞学说：1844年Nageli根据对大多数隐花维管植物的研究提出的。主要观点是最简单的顶端分生组织，结构上只有一个大的原始细胞-顶端细胞。 （2）组织原学说：1868年Hanstein根据种子植物的顶端分生结构特点提出的。顶端分生组织可划分为三个原始细胞区，即表皮原、皮层原和中柱原。这些细胞普遍地排列成行，最外面一层为表皮原分化为表皮层；其下为皮层原分化为皮层；中央是中柱层分化出维管组织和髓。 （3）原套-原体学说：1924年Schmidt 提出。该学说认为顶端分生组织的原始区域包括1：原套，只沿垂直于分生组织表面的方向进行分裂（垂周分裂）的一层或几层周围细胞；2：原体，包括原套下的基层细胞，其中的细胞向各个方向分裂，不断增加而使茎的顶端增大。 （4）细胞组织分区概念：1938年Forster 提出。 （5）等待分生组织学说：1955,1961年 Buvat根据对根端结构研究提出的。此学说 提出远轴细胞轴区是比较不活动的而真正发 生细胞分裂的区域是在周围和顶端下面的区 域，由此产生出茎的组织和叶原基，在胚胎 或后胚的生长顶端结构组成之后，远端的一 群细胞成为等待分生组织，它停留在不活动 状态，一直到生殖阶段，才在远端的细胞恢 复了分生组织活动。 （6）分生组织剩余学说：1965年 Newman提出。根据此理论把维管植物的顶 端分生组织分为三种类型：单层型；简层型； 复层型。 三．细胞周期有哪些主要阶段，各阶段 特点是什么？ 一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期 和分裂期， 分裂间期为分裂期进行活跃的物质准 备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的 合成，同时细胞有适度的生长 分裂期又分为分裂前期、分裂中期、分 裂后期和分裂末期。 前期：两个中心体分开，向两极移动。 染色质逐渐浓集形成染色体，核仁核膜解体 前中期：核膜消失，染色体随机排列在 细胞中间，纺锤体形成。 中期：染色质最大程度凝集，染色体以 着丝粒非随机的排列在纺锤体中央的赤道板 上。每条染色体纵裂为两条姐妹染色单体。 后期：姐妹染色单体分离并移向细胞的 两极 末期：子代细胞的核重新形成，胞质分 裂 四.植物生长发育与动物的生长发育不 同之处有哪些？ （1）动物在胚胎发育中其组成细胞可移 动位置，植物的则不能移动，细胞间彼此联 结很紧密。 （2）动物细胞通常没有细胞壁，植物则 有，因此后者细胞死后仍保持一定的形态， 死细胞和活细胞共同组成植物体。 （3）植物细胞比动物细胞更容易表现出 全能性，容易在人工培养条件下发育形成新 的个体或器官。 （4）动物胚胎发育完成后几乎是全面地 生长，成熟动物体重不在特定部位保留干细 胞群，不再增加新的器官和组织。植物则是 在特定部位保留有分生组织细胞群，形成局 部生长，一生中不断形成新的器官和组织。 （5）动物在环境中是可以自由移动的， 因此它们就有一定逃避不良环境的能力，其 本身对环境的适应能力也就较差，而植物则 通常不能主动移动，无法逃避不良环境，因 此其内部结构和外部形态，甚至其生理活动 都较容易受环境的影响，随环境条件的变化 而发生一定的变化，以适应这些变化了的环 境而生存下来。 （6）动物的减数分裂发生于形成配子 时，只有二倍体的动物体，没有单倍体的动 物体，因此没有世代交替。而高等植物的减 数分裂则都发生于形成孢子时，既有二倍体 的植物体，也有单倍体的植物体，两种植物 体交互出现形成世代交替。种子植物的配子 体寄生在孢子体上，这就使得植物，特别是 高等植物的性别概念不同于动物，性别决定 问题也就更复杂。 五．植物生长调节剂在植物发育中有哪 些调节作用？ 植物生长调节剂是在植物生长发育中起 着重要调节作用的一类化学物质，其中绝大 部分是植物体内自身产生、自身调节浓度， 作为调节生长发育过程的信号起作用的。已 发现具有调控植物生长和发育功能物质有生 长素、赤霉素、乙烯、细胞分裂素、脱落酸 等。 1、决定细胞分化的方向：按照位置效应 理论，细胞在植物体内所处的位置决定其分 化的命运。在所有的位置信息中，激素是最 重要的信息之一。（1）开启还没通过细胞分 化临界期细胞的脱分化过程。（2）改变细胞 分化的方向。 2、在形成层活动中的控制作用（1）控 制形成层活动周期；（2）维持形成层纺锤状 细胞的形态和排列方向（3）控制木质部分化 （4）控制韧皮部分化。 3、诱导器官建成（1）根的形成（2）芽 的形成（3）茎的伸长（4）胚的极性建立和

高考真题：细胞的全能性

细胞的全能性 （2012江苏）22. 下列事实能体现细胞全能性的是（） A. 棉花根尖细胞经诱导形成幼苗 B. 单细胞的DNA 在体外大量扩增 C. 动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体 D. 小鼠体细胞经诱导培育成小鼠 【答案】AD 【解析】在多细胞生物中每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因，只要条件许可，都可发育成完整的个体。要能产生完整的个体，才能体现全能性。 【试题点评】本题考查细胞全能性这一知识点，要求学生能根据细胞全能性的原理，对一些现象进行分析。属于理解层次。 （2011北京）1.下列生命过程中，没有发生细胞分化的是 A. 断尾壁虎长出新尾巴 B.砍伐后的树桩上长出新枝条 C. 蝌蚪尾巴消失的过程 D.胚胎发育中出现造血干细胞 答案：C （2011广东）26.（16分） 观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化，长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。 依图9分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时________（填“有”或“无”）A TP和[H]的合成，原因是_________；此时段_________（填“有”或“无”）光合作用的暗反应发生，原因是_________；10～16时无明显CO2吸收的直接原因是___________。 从图10可知，栽培蝴蝶兰应避免__________，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当_________。 蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的_________，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化

的根本原因是__________________。 答案：（1）有此时段细胞进行呼吸作用，呼吸作用的第一、二阶段均有[H]产生，第一、二、三阶段均有ATP生成；无此时段没有光反应，而暗反应必须要由光反应提供A TP和[H]，故不存在暗反应；气孔关闭。（2）干旱遮阴（3）全能性基因选择性表达 （2011山东）2．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是 A．玉米种子萌发长成新植株 B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞 C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株 答案：D 【解析】本题要注意题干中的能体现体细胞全能型，玉米种子和小麦花粉都不属于体细胞，骨髓干细胞是多能干细胞，不能发育成一个个体，没有体现出全能性；胡萝卜的体细胞发育成一个新个体属于体细胞全能性。 （2009四川）30.（22分）回答下列Ⅰ、Ⅱ两个小题。 Ⅰ. 将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞 （命名为M细胞），再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠（胰岛细 胞被特定药物破坏的小鼠）体内，然后测定小鼠的血糖浓度， 结果如右图所示（虚线表示正常小鼠的血糖浓度值）。请回答相 关问题： （1）实验用的胚胎干细胞取自小鼠的早期囊胚，取出胚胎 后一般用酶将其分散成单个细胞。 （2）根据实验结果可以判定M细胞已具有细胞的功能。说明判定的理由 。 （3）用胰岛素基因片段做探针，对小鼠胚胎干细胞和M细胞进行检测。请在下表的空格中填上检测结果（用“+”表示能检测到，用“—”表示不能检测到）。 上述实验结果表明，胚胎干细胞通过定向分化为M细胞。 （4）若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，重组细胞能否分化为其他类型细胞，请说明理由。 30.（22分）Ⅰ.（12分） （1）胰蛋白（1分）

《植物组织培养》试题及答案教学教材

试卷编号NO： 高等函授教育《植物组织培养》试题 学号：姓名： 一名词解释：（10*2分=20分） 1、植物细胞组织培养 2、细胞全能性 3、脱分化 4、外植体 5、试管苗驯化 6、间接不定芽发生 7、双极性 8、微体嫁接 9、人工种子 10、体细胞无性系变异 二填空：（30*1分=30分） 1、目前植物组织培养应用最广泛的方面是 和。 2、由脱分化的细胞再分化出完整植株有两种途径，一种叫做，另一种叫做。 3、培养用具的常用灭菌方法有、、 。 4、某些生长调节物质及抗生素、酶类物质遇热不稳定，对其灭菌时不能进行，而要进行。 5、一般来说，黑暗条件下有利于的增殖，而往往需要一定的光照。 6、植物离体授粉技术通常包括、、 三个方面。 7、一般液体培养的继代时间较短，继代一次；而固体培

养继代时间可以长些，继代一次。 8、外植体器官发生的三种途径包括、、。 9、从再生植株倍性来看，小孢子培养通常产生植株，胚 培养通常产生植株，通常产生三倍体植株。 10、脱毒苗鉴定与检测的主要方法有、、 、。 11、在生长素中，对于许多作物花粉的启动、分裂、形成愈伤组织和胚状体起着决定性作用，但是对却有抑制作用。 12、用平板培养法培养单细胞或原生质体时，常用 来衡量细胞培养效果。 13、用药剂处理是诱导染色体加倍的传统方法。 三计算题（1*10分=10分） 某培养基的配方是MS＋BA 2.0mg/L＋NAA 0.5mg/L＋2.5%蔗糖＋0.7％琼脂粉。MS母液的浓度分别是：大量元素２０倍，微量元素500倍，铁盐100倍，有机物５０倍；BA母液浓度1.0 mg/ml ，NAA母液浓度0.1mg/ml。要配制400ml 该培养基，需要吸取各种母液各多少ml？分别称取蔗糖、琼脂粉各多少克？（要求写出计算步骤）四简答题（5*5分=25分） 1、造成组织培养过程中发生污染的原因有哪些？如何有效控制污染？ 2、简述外植体消毒的一般步骤。

植物钾离子通道的分子生物学研究进展

植物钾离子通道的分子生物学研究进展 闵水珠 (浙江大学生命科学学院，浙江杭州，310029) 摘 要：钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一。近年来，已从多种植物或同种植物的不同组织器官 中分离到多种钾离子通道基因，包括内向整流型钾离子通道基因( 如OsAKT1，DKT1，Ktrrl ，KIl l ，KZM1，ZMK2 等) 和外向整流型钾离子通道基因(如CORK ，PTOR K ，STOR K 等) 。文章分别从结构、功能以及相关基因等三 方面综述了关于植物钾离子通道的分子生物学研究进展，并对应用生物工程技术改良植物的钾营养性状进 行了讨论。 关键词：钾离子通道；结构；基因 中图分类号：Q945；Q735 文献标识码：A 文章编号：1 004 —1 524(2005)03—01 63—07 T he progress on the m olecular biology of t h e K channels in plants M G Shui— zhu ( Co／e ge o f Li fe Science ， 慨 Un ive rsity ，Ha．~ hou 310029 ，China ) A bstract ：Tif s review summar i zed recent progresses on molecular biology of K channels in plants ，including structure and their elevant genes in specialty．The latter is d i v i ded into inward-rectifying K channel(K in) genes(OsAKT 1，DKT1， KFrl ，KDC1，KZM1，ZMK2，etc．) and o utward-~ tifyin g K channel(K out) gene s (C O R K ，FIDR K ，STOR K ，etc．) ．The possibilit y of impr o v i n g potassium nutr i tion of pla n t by bioengineerin g is also d i scussed in this paper． K ey words ：K channel；structure ；gene 离子通道(ion channe1) 是跨膜蛋白，每个蛋 白分子能以高达l08个／秒的速度进行离子的被 动跨膜运输，离子在跨膜电化学势梯度的作用下 进行的运输，不需要加入任何的自由能。一般来 讲，离子通道具有两个显著特征：一是离子通道 是门控的，即离子通道的活性由通道开或关两种 构象所调节，并通过开关应答相应的信号。根据 门控机制，离子通道可分为电压门控、配体门控、

植物组织培养

第一章植物的快速繁殖技术 一、快速繁殖的概念 植物一般通过有性繁殖和无性繁殖两种方式繁衍后代。很多花卉、果树林木和一部分粮食作物，由于它们的高度杂合性，常通过扦插、埋条、压条、嫁接或种植特殊的营养器官等方法进行营养繁殖，从而得到和亲本遗传性一致的后代；有些种子休眠期特别长的作物，用营养繁殖可以加快繁殖的速度；某些多年生作物用种子繁殖时要经过一个很长的幼年期，如用成年植物材料进行营养繁殖，常可大大缩短生长期。这些都是无性的营养繁殖。用组织培养繁殖植物的技术是一种特殊的营养繁殖方式，现在一般称之为“快速繁殖技术”（rapid propagation）或“微繁殖技术”（mic-ropropagation）。它是在无菌条件下，利用植物体的一部分，包括细胞、组织或器官，在人工控制的营养和环境条件下繁殖植物的方法。这可以看作是常规营养繁殖方式的一种扩展和延伸，它不但保持了常规方法的特点，而且还具有以下几个明显的优点：（1）使用的植物材料极少，往往只要少量的茎尖、叶片、剪切段或其他器官就能在试管中建立起反复增殖的系统。这样就可以节省常规营养繁殖时所需要的大量母本植株和因栽培和保持这些母株所需的土地和人力，对于珍贵稀有的植物材料还可能做到不毁坏原有的植株。(2)由于每个外植体产生的芽或胚状体常多于常规繁殖方法，每一个繁殖周期又比常规繁殖短得多，一般只要1一2个月，加上可以不受季节和气候条件的影响进行周年生产，所以繁殖速度往往比常规方法要高得多，繁殖的数量在一年中常可达几万、几十万甚至上百万倍。另外，由于试管中芽、植株或胚状体的小型化和利用多层的集约化培养架，可以在有限的空间生产大量的植株。在实际应用中，某些技术较完善的作物，每平方米培养面积一年约可生产一万到几万株，一个熟练工人一年约可生产数试管苗。如萱草，从30个外植体开始，在1.8平方米的培养面积上，8个月可以生产二万棵试管苗。（3）由于快速繁殖是在无菌的容器中进行的，在繁殖过程中不受病虫的侵害。如果和去病源技术相结合，可以大量生产高质、均一的无病苗木，而这一点用常规方法是很难做到的。这样的无菌无病的试管苗在远距离的运输中和国际交流中都是极安全和方便的，既可以防止病害的传播又可以免去复杂的检疫手续。（4）对于某些植物，组织培养产生的植株的表现型和从种子或常规营养繁殖方法得到的植株会有所不同，其性状要优于原植株。如波士顿蕨的试管植株由于不表现强烈的顶端优势而能形成更多的分枝，使植株形态更美观。非洲紫罗兰的试管植株呈莲座状，而用常规叶插方法得到的植株，叶柄长，整个植株更为直立，园艺性状也较差。 快速繁殖技术除了有上述明显的优点之外，和常规的营养繁殖方法相比也有其固有的一些特点，这方面常常容易被人们忽视而造成工作的失败或资金的浪费。首先，和常规方法相比较，要建立一个比较完整的组织培养实验室，需要相当的投资。在发达国家目前约要几万美元，在我国如建立一个包括实验室、培养室和有一定温室面积的系统也要投资几万、十几万以至几十万元，而且如完全使用电能调控光照和温度的话，运转费用也是相当可观的（我国大部分地区夏天需要降温，冬天需要升温，潮湿地区又需去温，以及培养的光照，都要消耗大量的电）。其次，此项工作对人员的要求比较高，除了要求能熟练和严格地进行无菌操作之外，对培养物的生长、分化和它的控制方法要有所了解。在探索一种新的植物的快速繁殖时需要进行大量的系统研究，这就要求有一定的理论知识和实践经验。另外，由于这种方法有可能在短时期内从极少量的外植体产生大量的新植株，所以在材料的选择、工艺流程稳定性的控制、周年生产中的各个环节的安排和衔接上要作精心的组织，否则常可能由于某一环节的失误而导致整个工作的失败。如由于选择了不良的原始材料（不良的基因型、未发现的变异体等），或在培养过程中由于培养方法不当，或因其他原因产生的遗传变异未能及早发现等，而导致最后产生大量的具有严重缺陷的植株。这一点在多年生木本植物中的后果 些性状要经过几年以至几十年的时间才表现出来。在某些培养系统中还会出现对于生产不利的遗传变异，如试管苗中残留的细胞分裂素效应常使分枝过多而影响某些作物的经济性状。 二、快速繁殖技术发展史简略

植物学 填空题 带

三、填空 １．种子植物的营养器官是——、——、——，繁殖器官是——、——和———。２．从种子萌发为幼苗，长成根、茎、叶，这个过程为——。植物开花结果，产生种子，繁殖后代，这个过程称——。 ３．植物种子是由——，——和——三部分构成，但有些种子却只有和两部分，前者称———种子，后者称———种子。 ４．小麦的胚乳由——和含——的胚乳细胞组成。 5．留土萌发种子和出土萌发种子在萌发过程中的主要区别，在于————————。6．出土萌发的种子一般宜——播，留土萌发的种子可适当——播。三、填空 1．根、茎、叶、花、果实、种子 2．营养生长期、生殖生长期 3．种皮、胚、胚乳，种皮、胚，有胚乳、无胚乳 4．糊粉层、淀粉 5．上胚轴和下胚轴在种子萌发时的生长速度不相一致 6．浅、深 1．质膜具有透性，其主要功能是——。 2．植物细胞的基本结构包括——和——两大部分。后者又可分为——、———和——三部分。 3．植物细胞与动物细胞在结构上的主要区别是植物细胞具有———、———和———。4．质体是———和———的总称。 5．核糖体是细胞中———的中心。 6．参与合成淀粉的白色体叫———，参与合成脂肪和油的白色体叫———。 7．纹孔膜是由——和——组成的。 8．我们常看到的成熟细胞的核位于边缘，这是因为————之故。 9．纺锤体由———构成。 10．减数分裂中，同源染色体联会出现在——期，片断互换发生在———期。 11．导管是由许多——分子连接而成，其相连的横壁上形成——孔，侧壁有———、———、———、———和———五种加厚式样。 12．根据在植物体中所处的位置，可把分生组织区分为———、———和———等三类，按来源性质，可把分生组织区分为————、————和————等三类。13．侧生分生组织包括———和———。 14．保护组织因其来源及形态结构的不同，可分为————和—————。 15．由一种类型细胞构成的组织称———组织，由多种类型细胞构成的组织称———组织。 16．成熟组织(永久组织)按照功能分为———、———、———、———和————。 17．周皮是——生保护组织，来源于——分生组织，其组成包括———、———和———。 18．管胞除具———的功能外，还兼有———的功能。 19．稻、麦等粮食作物为人类所利用的组织是———组织，苎麻等纤维作物所利用的是———组织。 20．填写下列植物细胞和组织属于哪种组织： 表皮毛形成层传递细胞树脂道叶肉细胞石细胞纤维 21．筛管分子的筛板上有许多——孔，上下相邻细胞通过——索彼此相连。 22．胞质常见的两种运动方式是———运动和———运动。 23．基本组织根据其生理功能的，———、———、———、———、———五种类型。 24．原生质是以———和———为生命活动基础的生命物质。 25．细胞壁的主要变化包括——、——、——和———。