胚狀體

離體培養條件下，沒有經過受精過程，但是經過了胚胎髮育過程所形成的胚狀類似物，此現象無論在體細胞培養還是生殖細胞培養中均可以看到，因而統稱為體細胞胚或胚狀體。在離體植物細胞、組織或器官培養過程中，由一個或一些體細胞，經過胚胎髮生和發育過程，形成與合子胚相類似的結構。胚狀體一般專指在組織培養條件下產生的非合子胚以區別於自然發生的珠心胚及其他通過無融合生殖和由合子胚分裂產生的胚（見多胚現象）。

基本介紹

• 中文名：胚狀體
• 外文名：embryoid
• 分化方式：直接產生或誘導愈傷組織再分化
• 產生方式：四種
• 起源：胚性細胞
• 別稱：體細胞胚或胚狀體

簡介

胚狀體是指在細胞、組織或器官的離體培養中，通過體細胞或性細胞未經受精而分化出與合子胚相似的胚胎。它包括體細胞胚與性細胞胚，人工種子目前主要使用體細胞胚。

人工種子對胚狀體有如下要求：①播種後能馬上發芽出苗，且根與芽幾乎同時生長；②下胚軸無膨大，無愈傷組織化；③同步化程度較高或經分選後能達到大小基本一致，使包裹製作的人工種子發芽生長整齊；④活力強，有一定的抗逆性；⑤發芽後幼苗形態與生長基本正常。

產生

能產生胚狀體的植物已知的有43科92屬117種,在維管植物各大類群中均有報導。

植物體上具有產生胚狀體能力的部位也十分廣泛，離體培養的根、莖、葉、花芽、花葯、幼苗、合子胚及胚狀體的子葉和下胚軸，胚乳以及植物體各部分的單細胞和原生質體；從單倍體到二倍體和多倍體細胞，都能直接產生或通過誘導愈傷組織再分化為胚狀體。

對胚狀體的發生研究得比較詳細的有石龍芮的下胚軸，菸草花葯培養中的小孢子及胡蘿蔔和顛茄的細胞及原生質體等的培養物。胚狀體發生初期的細胞分裂與合子胚的不同，但分化後的發育過程與合子胚的類似，均由球形胚→心形胚→魚雷形胚→成熟胚。

胚狀體產生的方式有：

①直接由器官上發生，如石龍芮的下胚軸（圖a），檀香的幼胚,菟絲子及桑寄生科的Dendrophthoefalcata的胚。石龍芮下胚軸產生的胚狀體,是由表皮細胞分裂出來的，並有胚柄的形成。

②培養物先形成愈傷組織，由愈傷組織再分化形成胚狀體。這種方式比較常見，從石龍芮雄蕊的藥隔，咖啡的葉，四季橘的珠心等組織中培養得到的胚狀體都是這樣形成的。胚狀體可以在愈傷組織的表面產生,也可以從深層細胞產生,如印度娃兒藤的莖愈傷組織和獼猴桃胚乳的愈傷組織，胚狀體既可由表層細胞形成，也可由一些深層的細胞形成。

③在花葯培養中，可由小孢子發育成胚狀體，如菸草（圖b），曼陀羅、水稻、水麥等。對小孢子發育成胚狀體的過程，在菸草、曼陀羅、茄子和辣椒中已做了詳細觀察。小孢子早期發育成的多細胞團,並不都發育為胚狀休,有的也可發育成愈傷組織。兩者在結構上不易區別，還有待研究。

④在單細胞及原生質體培養中，研究得最多的是胡蘿蔔。在懸滴培養中，已看見由一個細胞發育成胚狀體的全過程：這一個細胞先形成一個胚性細胞團，再從胚性細胞團上的細胞起源發育成胚狀體（圖c）。

胚狀體與合子胚發育過程不同之處，最常見的是子葉的形狀及數目。胚狀體的子葉有時多到3～4片，有時只具一片荷葉狀的子葉，如菸草小孢子發育成的胚狀體。

不論是哪一種方式產生的胚狀體，在發生和發育過程中一般是不同步的。所以在一個材料中同時可以見到各個不同發育時期的胚狀體。

石龍芮下胚軸產生的胚狀體

誘導條件

誘導胚狀體需要的條件，因植物種類、部位和培養時組織細胞所處狀況的不同而異。可有幾種情況：①胚狀體的產生不需要任何激素和細胞分裂素的，如菸草，曼陀羅和水稻等的花葯培養，蒔羅和茴香的子房培養，四季橘愈傷組織和歐芹葉柄的愈傷組織培養。②培養中需要生長激素或細胞分裂素或二者的組合，如石龍芮的下胚軸，檀香和石刁柏的愈傷組織培養。有的需要較高的激動素和生長素的配合才能有較高的胚狀體發生頻率，如顛茄的花葯培養。③需先在有激素的培養基上誘導，然後轉入低濃度激素或無激素的培養基中，如石刁柏下胚軸的愈傷組織培養及顛茄細胞的懸浮培養。胡蘿蔔在誘導愈傷組織時需2，4-D，但由愈傷組織誘導出胚狀體時，則需在沒有2，4-D的培養基培養。某些天然產物，如椰乳，西瓜汁，酵母提取物，酪朊水解物或腺嘌呤等都有利於胚狀體的發生。

胚狀體的誘導與外植體所處生理狀況，內源激素的變化及遺傳性、倍性等都有密切關係。

由愈傷組織分化出胚狀體

形成優勢

1、形成的再生植株遺傳性狀穩定，不會出現如器官發生途徑中出現的嵌合體植株，起源並不複雜。

2、體細胞胚具有雙極性。

3、體細胞胚形成後與母體的維管束系統聯繫少，即出現所謂的生理隔離現象。胚性細胞形成的多細胞原胚始終被厚壁所包圍，與周圍細胞形成明顯的界限，通過柄狀物或者愈傷組織相連線。

4、體細胞胚含水量比合子胚高，且沒有休眠。

起源

胚狀體大多起源於一個胚性細胞，通過首次分裂形成二細胞原胚，以後經過細胞分裂形成多細胞原胚，在單子葉植物中，胚性細胞的第一次分裂一般為不均等分裂，在雙子葉植物中，胚性細胞的第一次分裂為不均等分裂或者均等分裂，在大多數情況下，胚性細胞的第一次分裂為平周分裂，形成兩個子細胞，處於上部的頂細胞繼續發育為多細胞原胚，而處於下部的基細胞則形成柄狀類似物。

發生過程

直接途徑和間接途徑

1、直接：從外植體某些部位直接誘導分化出胚狀體。

2、間接：在固體培養中外植體首先形成愈傷組織，然後再分化成為體細胞胚。

在懸浮培養中先產生胚性細胞團再形成體細胞胚。

直接：e.g 葉片；分為兩個階段，第一階段為誘導期，葉片表皮或亞表皮細胞接受刺激，竟如分裂狀態。第二階段是胚胎髮育期，在此階段的形成瘤狀物繼續發育，經過球形胚心形胚。

發育過程

間接1：三個階段：

誘導外植體形成愈傷組織—誘導愈傷組織胚性化—體細胞胚形成在幼胚中胚以及子葉為外植體中，可以直接誘導胚性愈傷組織產生形成體細胞胚。

間接2：培養物中含有兩種類型的細胞：

自由分散在培養中的大而高度液泡化的細胞，不具有胚胎髮生潛力，成簇成團的體積小而細胞質密集的細胞。具有成胚能力。

意義

研究胚狀體的意義主要是：①增加繁殖係數。因為它可以直接生長成小植株，成苗率高。並且由愈傷組織、細胞或器官培養中，誘導胚狀體的數量比誘導芽多得多。②愈傷組織分化的芽不容易發育成小植株的培養物，可是誘導胚狀體，就容易得到小植株。③胚狀體的維管束與合子胚一樣，是獨立產生的，與母體維管束不相連，因此可以得到無病植株。④可套用於細胞全能性的理論研究。不論是體細胞或小孢子或胚乳細胞都有再生成完整植株的全能性。植物細胞的全能性可以在培養條件下表現出來。研究這一特性對於建立植物的無性系，了解細胞分化和形態發生的機制都十分重要。⑤可以利用胚狀體進行同步分裂的研究，以了解細胞周期的真實過程和認識控制從親代細胞到子細胞過程中生化變化系列的因子。一般用生長激素和細胞分裂素控制細胞同步分裂。