全 文 ：第 21 卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2001年　1 月
Vol.21　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan., 　2001
水稻愈伤组织内部胚性细胞的形成及发育
李中奎　刘成运　刘文平
(中国科学院武汉植物研究所 , 武汉　430074)
摘　要　发育成胚状体的水稻愈伤组织表面胚性细胞 ,在继代过程中被非胚性细胞旺盛的分裂所
包围 ,渐渐形成内部胚性细胞 。其形态结构与表面胚性细胞相同 ,但周围缺乏表面细胞下面的一
层至几层含丰富的淀粉粒的细胞。内部胚性细胞形成团后先在以处形成突起 ,产生根冠原 ,逐渐
形成根而突出愈伤组织。内部胚性细胞可向四周同时但不同步形成根冠原 。未见芽或胚状体从
内部胚性细胞产生。推测胚性愈伤组织失支胚胎发生能力及分化能力可能部分地与胚性细胞部
分裂或分裂不旺盛 、而非胚性细胞分裂旺盛从而使胚性细胞被包围 、稀释有关。
关键词　水稻;愈伤组织;内部胚性细胞 。
FORMATION AND DEVELOPMENT OF INTERNAL
EMBRYONIC CELLS IN CALLUS OF RICE [ ORYZA SATI VA L.]
LI Zhong-kui　LIU Cheng-yun　Liu Wen-ping
(Wuhan Institute of Botany , the Chinese Academy of Sciences , Wuhan　430074)
Abstract　Surface embryonic cells , which develop into embryoids , are g radually surrounded by active
-divided non-embryonic cells and become internal embryonic cells in callus.Internal embryonic
cells have the same morphology and st ructure wi th surface embryonic cells under light microscope.
But there are no layer[ s] of cells w ith the highest content of starch grains around internal embryonic
cells.Internal embryonic cells divide actively to produce pro-rootcaps and eventually break up the
callus to produce roots at any directions of callus.By inference , we suggest that the lost of ability of
callus to dif ferentiate partially be concerned w ith the unactive-division of embryonic cells and active
-division of non-embryonic cells.
Key words　Rice;Callus;Internal embryonic cells
　　水稻组织培养产生胚状体自Battacharya[ 1980]
在叶鞘培养物中发现以来[ 1] , 已有许多人做了研
究 ,观察了胚胎发生的细胞组织学[ 2] ,分析了胚胎
发生过程中的生理生化变化[ 3] ,也对不能产生胚状
体的非胚性愈伤组织通过 NaCl处理 ,而使其恢复
了胚胎发生能力做了报道[ 4] 。水稻愈伤组织多次
继代失去分化力的现象由来已久 ,据报道一些物质
可以维持愈伤组织的胚胎发生能力[ 5] ,但关于愈伤
组织失去分化力后其内部的形态结构及内部细胞的
发育研究尚报道不多 。本文通过对胚性细胞在愈伤
组织中的分布 、发育的观察 ,以期增加水稻胚性愈伤
组织为什么失去胚胎发生能力方面的资料 ,现将结
果报道如下:
1　材料与方法
1.1　实验材料
第一作者简介:李中奎(1963-),男 ,硕士 、副研究员。研究方向为植物生物技术和分子生物学。通讯作者:Correspondence:E-mail:zkli@rose.whiob.ac.cn收稿日期:2000-5-9
本实验所用材料水稻蒲晚一号[ Oryza sat iva
L .cv .Puwanyihao] 由湖北农业科学院现代化研
究所提供 。
1.2　方法
愈伤组织的诱导 、继代及分化培养与以前报道
相同[ 3]
1.3　切片及观察
所有材料均有 FAA 固定。胚性愈伤组织在继
代过程中每周取样 ,材料共继代培养 10个月 。固定
的材料采用常规石蜡切片 ,片厚 10μm , PAS 染色 ,
快速苏木精复染 ,脱水至 95%乙醇时用固绿对染 。
观察 、照相 。
2　实验结果
2.1　表面胚性细胞的发育
种子盾片形成的愈伤组织比较脆 、硬 ,经过培养
可以形成胚愈伤组织 。切片显示;表面细胞核质比
大 、细胞核浓染 ,含较丰富的淀粉粒[图版 I1] 。随
着培养时间的延长 ,可在愈伤组织表面观察到发育
不同步的原胚状体 ,从几个细胞到球形胚[ 图版
I2] 。
2.2　内部胚性细胞的形成及发育
内部胚性细胞在结构上与表面胚性细胞相同 。
它是由表面胚性细胞被非胚性细胞的旺盛分裂所包
围形成的。从切片上可以清楚地看出来[ 图版 I3 ,
4] ,胚性细胞或细胞团被非胚性细胞逐渐包围的情
况 ,或者说好象胚性细胞内移 。因此 ,内部胚性细胞
与周围细胞的界限非常明显[图版 I5 , 6]内部胚性
细胞在分化培育时 ,先从一点突起开始 ,逐渐形成根
冠原[图版 I7] ,其可以向各方向发育但不同步 ,接
着根冠原突出愈伤组织形成根[图版 I8] 。未观察
到其形成芽或胚状体 。
2.3　内部胚性细胞与表面胚性细胞的比较
两处胚性细胞在形态结构上有共同点 ,但也有
明显得不同。表面胚性细胞下面有一到几层含淀粉
粒丰富的细胞 ,内部胚性细胞周围就是非胚性细胞 ,
界限非常明显。内部胚性细胞在愈伤组织里的分布
也无规律 ,大多数情况下是成团存在。
3　讨　论
植物组织培养中有的植物愈伤组织内部胚性细
胞形成胚状体 ,例如石刁柏[ 6] , 有的植物愈伤组织
表面胚性细胞形成胚状体 ,例如水稻。但水稻愈伤
组织继代培养多次后其内部也有胚性细胞存在 ,其
结构与表面胚性的细胞相同 ,经观察是表面细胞起
源的 ,虽类似胚性细胞 ,在内部却不形成芽或胚状
体 ,而只形成根 ,其原因可能有:
1 、根是内起源的 ,芽是外起源的;
2 、外部的胚性细胞与内部胚性细胞感受外界对
它的作用不同 。Ross和 Tho rpe[ 1973]在研究烟草
愈伤组织分化时指出:引起芽形成的生理活性物质
从培养基中进入愈伤组织的过程 ,由于各种物质的
进入 、转运及降解不同 ,而在愈伤组织中出现生理梯
度[ 7] 。表面胚性细胞可以直接感受到培养基对它
的作用 ,而内部胚性细胞则要经过一个非胚性细胞
组成的屏障。位置的不同造成分化的差异。
3 、与周围细胞的关系 ,表面胚性细胞下面有含
丰富淀粉粒的细胞可以直接为其发育提供物质支
持 ,而内部胚性细胞周围的非胚性细胞则缺乏或含
较少的淀粉粒。桂耀林等[ 1982]的工作显示 ,芽原
基的出来与淀粉的积累有关[ 8] ,看来胚性细胞的发
育也可能与此有关。
内部胚性细胞的形成 ,看来是培养条件不适造
成胚性细胞不分裂或分裂不旺盛 ,而非胚性细胞分
裂旺盛造成胚性细胞内移 ,并且使得胚性细胞被稀
释造成的 。一些物质的加入可以维持胚性愈伤组织
的胚胎发生能力 ,可能是由于维持了胚性细胞的分
裂或较旺盛分裂 ,不致被非胚性细胞包围。而胚性
细胞的被包围使得其被稀释 ,而且内部胚性细胞也
不形成芽或胚状体导致愈伤组织分化力下降或消
失。研究如何保持胚性细胞的旺盛分裂 ,就有可能
长期保持愈伤组织的高分化力 。
参　考　文　献
1.Battacharya , P.and S.K.Sen , Po tentiality of leaf sheath
cells fo r regeneration of rice [ Oryza sativa L.] plants.The-
or.Appl.Genet.1980 , 58:87 ～ 90
2.凌定厚 , D.S.Brar , F.J.Zapata, 籼稻体细胞胚胎发生的
组织学及细胞学研究.植物学报 , 1988 , 30:485 ～ 489
3.李中奎 , 刘成运 ,权明清.水稻蒲晚一号体胚发生过程中
的几种生理生化变化.武汉植物学研究 , 1993 , 11(3):283
～ 286
4.Li Zhongkui , Liu chengyun , Lu dayan et al , Effect of sodi-
um chloride NaCl on somatic embryogenesis and plantlet re-
generation in cell suspension culture of rice.In ”Genetic En-
gineering and crop improvement , IFS” .April 11 ～ 16th ,
1994 , Wuhan , China.I nternational Foundation fo r Sci-
ence , Sweden.1994 , 144 ～ 151
5.Chen , TH., L.Ling and SC.Chen , 1985:Somatic em-
bryogenesis and plant regenera tion from cultured young in-
florescences of Oryza sativa L.[ rice] .P lant Cell , Tissue
631 期　　　　　　　　　　　　李中奎等:水稻愈伤组织内部胚性细胞的形成及发育
and Organ Culture.4:51 ～ 54
6.刘淑琼 ,桂耀林 , 顾淑荣 , 徐廷玉 , 石刁柏胚乳愈伤组织内
胚胎发生的组织细胞学观察.实验生物学报 , 1990 , 23:
391 ～ 397
7.Ross , MK., Tho rpe , TA., Physiological gradient and
shoots initiation in tabacco callus culture.Plant Cell Physi-
ol.1973 , 14:473 ～ 480
8.桂耀林 , 徐廷玉.猕猴桃离题茎段形态发生的组织学和组
织化学研究.植物学报 , 1982 , 24:301～ 308
图　版　说　明
1.表面胚性细胞 ,示其下有淀粉粒丰富的细胞;
2.球形胚;
3 , 4.非胚性细胞生长旺盛 ,分裂活跃;
5 , 6.内部胚性细胞 ,其与周围非胚性细胞界限明显;
7.根冠原;
8.根突出愈伤组织
Explatation
1.Surface embyonic cells , showing the cells with much more
starch grains under them.
2.Glubal embryo.
3 , 4.Active-division of non-embyonic cells.
5 , 6.Internal embryonic cells.
7.Pro-root.
8.Roo t breaking up the callus.
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