植物组织培养:最新进展和潜在的应用(英文)

植物组织培养体系在基础研究和商业应用中具有巨大的潜能,例如园艺产业。组织培养过程伴随着一系列关于形态学、生理学、生物化学、分子和表观遗传的改变。分子水平的改变主要包括基因突变、DNA重组、染色体变异和表观遗传调控(DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、小RNA调节)。这些改变被认为能促进外植体对培养环境的适应并有益于随后的形态发生。目前,组培已在商业应用和细胞生物学、遗传学、生物化学等基本研究中发挥了重要作用。本文重点介绍了植物组织培养的原理概念、培养基的制作、外植体的选择、各种激素的作用机理、植物离体快速繁殖的3大难题(外植体的污染、褐变、试管苗的玻璃化)以及防止措施,并详细阐述了植物离体快繁、无病毒苗木培育、培养细胞突变体、人工种子和离体培养期间分子水平的变化。     

山羊卵母细胞冷冻保存及其对发育效果的影响

在程序冷冻条件下,冷冻保护剂种类对山羊卵母细胞发育效果有显著影响。对于山羊GV期卵母细胞,解冻后的形态正常率,PROH(83 1%)和DMSO(81 7%)均高于甘油(70 7%)(P<0 05);而体外成熟率则是PROH(20 3%)高于DMSO(14 2%)和甘油(9 8%),DMSO又高于甘油(P<0 05)。对于山羊IVM卵母细胞,解冻后的形态正常率,PROH(84 5%)和DMSO(86 4%)均高于甘油(74 2%)(P<0 05);而受精率则是PROH(23 2%)高于DMSO(17 5%)和甘油(13 1%),DMSO又高于甘油(P<0 05)。冷冻方法和卵母细胞发育阶段对冷冻效果有显著影响。从冷冻方法看,程序冷冻和OPS玻璃化冷冻,GV期卵母细胞的成熟率分别为19 7%、27 6%,受精率为3 3%、8 6%;培养9h卵母细胞的成熟率分别为20 6%、30 9%,受精率为4 4%、10 3%;IVM卵母细胞的受精率分别为20 9%、29 4%,2 细胞率为4 4%、8 8%,均是OPS玻璃化高于程序冷冻,差异显著(P<0 05);从卵母细胞发育阶段看,不论是程序冷冻还是OPS玻璃化冷冻,GV期和培养9h卵母细胞的成熟率、受精率差异均不显著(P>0 05),但受精率均显著低于IVM卵母细胞(P<0 05)。     

OPS法玻璃化冷冻山羊卵母细胞的研究

采用两种不同的冷冻保护液VS Ⅰ(EG DMSO)和VSⅡ(PROH DMSO),用OPS法对不同期的卵母细胞进行冷冻.结果表明,两种冷冻液的冷冻效果差异不显著(P＞0.05),但从数据看,VS Ⅰ要优于VSⅡ;而不同期的卵母细胞对于冷冻后的发育能力有明显的影响,无论是VS Ⅰ还是VSⅡ,GV期和培养10h卵母细胞的形态正常率、成熟率、受精率差异不显著(P＞0.05),但GV期和培养10 h卵母细胞受精率均低于ⅣM期卵母细胞,它们之间差异显著(P＜0.05).     

香石竹组培快繁技术的研究

选取生长健壮的香石竹盆栽大苗,取其顶芽为外殖体材料,研究其组培快速繁殖技术。结果认为:香石竹组培增殖阶段最佳培养基为MS 6-BA2.0mg·L-1 NAA0.3mg·L-1,不定芽的分化系数达6.45;最佳生根培养基为1/2MS NAA0.5mg·L-1 IBA0.5mg·L-1 AC10g.L-1,生根率达90%以上;采用强光照射,提高培养基中糖和琼脂的浓度,降低细胞分裂浓度,减少每瓶接种数,改善培养室通风状况,对克服香石竹试管苗玻璃化有明显的效果;生根试管苗苗高达3cm～4cm,并长出2条以上新根后,先进行5d～7d闭瓶炼苗,再进行7d开瓶炼苗,移入蛭石成活1个～2个月后上盆,成活率达90%以上。     

珠美海棠试管苗玻璃化发生机理的初步研究

该文研究了试验因子与珠美海棠（Ｍａｌｕｓｚｕｍｉ）玻璃苗发生的关系，并利用呼吸抑制剂探索了玻璃苗产生的机理．结果表明：玻璃苗产生与多种因子有关．当光呼吸途径和磷酸戍糖呼吸途径（ＨＭＰ）被抑制时，玻璃苗显著增加，初步认为是植物体内的呼吸代谢途径受阻所致     

香蕉茎尖滴冻法保存中细胞的超微结构变化

 应用透射电镜研究了香蕉茎尖滴冻法超低温保存中细胞超微结构的变化规律。结果表明: 装载后, 细胞液泡化程度降低, 出现质壁分离。脱水处理使质壁分离程度加重, 原生质体浓缩, 一部分细胞的细胞壁、膜系统发生了不可逆的损伤; 也有小部分位于分生组织区域的细胞结构虽然发生了变化, 但程度不深, 在恢复培养时会自动修复, 并再生出植株。细胞严重伤害主要发生在脱水处理过程中, 冷冻环节基本上不产生新的损伤。讨论了上述变化的可能机制。     

The effects of cooling and vitrification of embryos from mares treated with equine follicle-stimulating hormone on pregnancy rates after nonsurgical transfer

Equine embryos can remain viable for 12 to 24 hours when cooled and stored at 5°C.¹ Cryopreservation of embryos would allow for long-term preservation of genetic material and more efficient management of embryo recipients. This study compared pregnancy rates after transfer of equine embryos vitrified within 1 hour of collection or cooled for 12 to 19 hours before vitrification. Mares (N = 40) were superovulated using equine follicle-stimulating hormone (eFSH). Embryos were recovered 6.5 days after ovulation or 8 days after human chorionic gonadotropin. Forty morulae or early blastocysts with a grade of 1 to 2 and <300 mm in diameter were randomly assigned to 1 of 2 treatments: Group 1 (n = 20), washed 4 times in a commercial holding medium and then vitrified; Group 2 (n = 20), washed 3 times and then stored in the same holding medium at 5°C to 8°C in a passive cooling device for 12 to 19 hours before being vitrified. To thaw, embryos were warmed by holding the straw in air at room temperature for 10 seconds and then submerged in a water bath (20°C to 22°C) for an additional 10 seconds. The contents of the straw were transferred directly into a recipient that had ovulated 4 to 6 days previously. There were no differences (P > .05) in embryo diameter, grade, or morphology score between treatment groups before vitrification. Pregnancy rates (day 16) were not different (P > .05) between embryos vitrified immediately after collection (15 of 20; 75%) and embryos cooled for 12 to 19 hours before vitrification (13 of 20; 65%). Based on these results, small equine embryos (<300 mm) can be stored at 5°C to 8°C for 12 to 19 hours before vitrification without a significant loss of viability.     

牛GV期卵母细胞冷冻保存后发育潜力的研究

二甲基亚砜(DMSO)、丙二醇(PROH)、乙二醇(EG)和甘油(GL)4种冷冻保护剂程序化冷冻牛GV期卵母细胞的结果表明,EG和PROH的保护效果比GL和DMSO好。4种不同冷冻方法冷冻保存牛GV期卵母细胞,比较解冻后卵母细胞的体外成熟率、受精后卵裂率。结果表明,在程序化冷冻法与细管玻璃化法(Straw)之间的差异不显著(P>0.05),在开放式拉管法(OPS)与毛细玻管法(GMP)之间的差异不显著(P>0.05);但OPS和GMP与程序化冷冻法和Straw之间的差异极显著(P<0.01)。玻璃化冷冻效果优于程序化冷冻。说明GMP和OPS玻璃化冷冻优于Straw玻璃化冷冻。说明可以采用GMP方法冷冻保存牛GV期卵母细胞。     

鸡胚原始生殖细胞(PGCs)玻璃化冷冻的研究

对发育至第19期和第28期鸡胚性腺原始生殖细胞（Primordial germ cells，PGCs），用6种玻璃化冷冻液1：10％DMS0＋10％EG＋10％PVP，Ⅱ：20％EG＋10％PVP，Ⅲ：20％DMSO＋10％PVP，Ⅳ：10％DMSO＋10％EG＋0．5mol／L Surcose，Ⅴ：20％EG＋0．5mol／LSurcose，Ⅵ：20％DMSO＋0．5mol／L Surcose进行冷冻保存。结果：第19期鸡胚PGCs玻璃化冷冻复苏后存活率，在冷冻液Ⅱ与Ⅳ之间差异不显著（P〉0．05），Ⅴ与Ⅵ之间差异显著（P〈0．05），其余各冷冻液之间差异均极显著（P〈0．01）。第28期鸡胚PGCs玻璃化冷冻复苏后存活率，在冷冻液Ⅳ与Ⅴ之间差异显著（P〈0．05），Ⅲ与Ⅳ、Ⅴ之间差异不显著（P〉0．05），Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ之间差异不显著（P〉0．05），其余各玻璃化冷冻液之间差异均极显著（P〈0．01）。复苏后接种培养传至第2代的鸡胚PGCs细胞，PAS染色、AKP染色呈阳性并保持完整的二倍体核型。