假膜体红藻全能性细胞的诱导和分化研究

长期以来，海藻组织培养一直沿用与高等植物相同的思路，研究外源激素的作用，通过愈伤组织再生植株。实际上海藻具有更强的细胞全能性，可不加外源激素、不经过愈伤组织再生植株。.本项研究以细胞全能性表达途径比较复杂的假膜体红藻为重点，选取具有代表性的3个目的红藻- - 蜈蚣藻、角叉菜和多管藻，从其细胞诱导出其丝状体无性系形式，并在细胞水平上探讨丝状体生长和分化的机制，建立有效的调控手段；在此基础上构建3种海藻的丝状体无性系，探讨其在种质保存及育苗、水处理和天然产物生产等方面的应用价值和可行性，并进一步阐释海藻细胞全能性的本质以及进化意义，为其它假膜体红藻的开发和利用提供理论支持和技术借鉴。

利用细胞全能性建立海藻无性系可能是解决大型海藻种质保存、育种、育苗以及天然产物生产的一条有效的途径，也是海藻细胞工程和基因工程的基础。然而长期以来，多数研究工作都仿效高等植物组织培养，进展比较缓慢。.对海藻全能性细胞的研究必须基于海藻特殊的生存环境和自身特点，全面认识海藻细胞全能性表达的条件和途径，才能不再陷入“误区”，同时为海藻无性系的构建和生产应用提供正确的指导。本项研究以细胞全能性表达途径比较复杂的假膜体红藻为重点，选取具有代表性的3个目的红藻——隐丝藻目的蜈蚣藻（Grateloupia filicina）、杉藻目的角叉菜（Chondrus ocellatus）和仙菜目的多管藻（Polysiphonia urceolata）进行全能性细胞的诱导和分化研究，探寻假膜体类海藻细胞全能性的普遍性规律。.1、.在单藻培养、不加激素的条件下进行外植体培养，通过对海藻的个体发生、组织结构类型、生活史和系统发育进行研究和分析，发现海藻细胞全能性表达存在多条发育途径，表明所谓的“类愈伤组织”并不是愈伤组织，而是细胞全能性的表达。.2、.这三类海藻中均有不需要外加激素诱导的全能性细胞，可以用来构建无性系，从而提出三类海藻无性系构建的基本技术路线：对于具有盘状体的假膜体种类，可以通过诱导和培养丝状体或盘状体来作为无性系。对于直立型的假膜体，可以采取培养藻体片段或丝状体来构建无性系。.3、.利用光温双梯度装置对构建的丝状体进行培养条件、分化调控等研究。3种藻的丝状体都表现出比原藻体更高的耐温能力，最佳培养温度都在20°C以上.通过本项研究，发现假膜体红藻全能性细胞诱导、分化的普遍性规律，建立丝状体无性系的构建和扩增技术；明确提出海藻中存在相当于动物干细胞、高等植物永久分生组织的胚性细胞的全能细胞，将海藻细胞全能性研究的重点由诱导细胞的全能性改为全能细胞的发现、细胞全能性表达条件和表达途径的研究，将为解释全能性表达时发育途径的多样性提供实验依据；提出植物个体发育全能性包含系统发育的因素，指出丝状体不是特殊的愈伤组织而是系统发育全能性的表达；通过诱导丝状体产生，调控丝状体分化，促进丝状体生长的技术路线构建假膜体红藻的无性系，这类丝状体具有很强的全能性，可以用于种质保存、育种、育苗和天然产物生产，具有广泛的应用价值