植物組織培養及其應用（1）

 

目前，生物技術正在世界突飛猛進地發展，而且在醫學、農業、食品工業、能源工業、環境保護各個領域顯示出極大的生產潛力。作為生物技術有力手段的組織培養，也日益受到重視，組織培養在農林作物的脫毒快繁、突變誘發、細胞工程和基因工程等方麵都可以發揮作用。 

　　當前人類正麵臨淡水資源短缺的困難，同時土地沙荒化、鹽漬化也對人類造成威脅。我國是屬於淡水資源缺乏的國家，除積極進行節用水，在農業上選育耐旱作物品種以及提高農作物的抗旱性之外，應用細胞工程技術快速繁殖固沙植物，篩選抗旱和抗鹽的細胞突變體，以至利用基因工程方法將抗旱基因引入到禾穀類作物中，最終將會對幹旱、半幹旱及灘塗地區的開發利用產生極大影響。可喜的是，目前科學家們已做出積極努力，在滲透調節基因工程方麵取得了有意義的進展。 

　　總之，生物技術的應用將對我國農林生產帶來革命性的變化，本節所講的組織培養的基本原理及其應用，希望能引起讀者廣泛的興趣，以便為不久的將來應用生物技術在解決我國旱區的實際問題上，能有所啟迪。 

一、植物組織培養中的細胞分化與器官建 

　　（一）植物細胞的全能性 

　　植物細胞的全能性即是每個植物的本細胞或性細胞都具有該植物的全套遺傳基因，因此在一定培養條件下每個細胞都可發育成一個與母體一樣的植株。這個概念雖然在本世紀初已經提出，但在當時的技術條件下，在實踐上並沒做到，經過幾十年來組織培養技術的不斷改進，目前細胞的全能性不但在理論上完全被證實，而且為組織培養在實踐上的應用奠定了基礎。 

　　植物細胞要表現出全能性，須經過幾個步驟： 

　　成熟細胞→分生細胞→胚狀體→完整植株。 

　　成熟細胞→愈傷組織→出根出芽→完整植株。 

　　脫分化也就是已經分化定型的細胞，經過誘導成為重新恢複了分裂能力（也就是成為分生狀態）細胞的過程。 

　　不但植物體細胞可以表現全能性，花粉在培養條件下也可能進行脫分化，通過愈傷組織或胚狀體發育成單倍體植株。 

　　植物細胞為什麽表現出全能性呢？就要從動物與植物細胞的區別說起。不論是植物、動物還是微生物，其代謝的分子基礎基本是一樣的，從微生物到人，遺傳的信息是一致的。但動物與植物細胞區別還是很大的這差別主要地在於： 

　　第一，自養與異養的差別。高等綠色植物是自養的，對營養的要求較簡單，因此培養基的成分大部分為無機物和少量簡單有機物。而高等動物是需要多種複雜營養的異養生物，它們從複雜的來源中吸收、消化和同化其營養，並通過血液將養分輸送到全身細胞和器官。 

　　第二，外界環境的差別。動物細胞直接所處的內部環境，以上對濃縮的形式來滿足其營養要求。植物所處的環境變化大，它中收養分是以稀釋的狀態。植物細胞束縛在纖維素壁內，內部液泡保持相當穩定的成分。植物細胞又以很大的能力維持著大的液泡、原生質與外界培養基進行物質交換。 

　　第三，胚胎得到養分的方式不同。動物的胚靠預先存在卵裏的營養發育，靠胎座與母體聯係，植物的胚獲得營養方式相對地簡單，胚存在於胚囊和胚株中，通過胚乳供應胚的養分，原胚與子葉通過其外表麵吸收養分。所以植物細胞誘導成胚從外部取得營養容易，不象動物要通過血液。 

　　第四，器官發育的差別。動物很早就開始器官發育，這些器官有高度特化的功能，然後靠血液循環係統、神經係統、脊髓、大腦、激素把各器官連成整體。並且動物器官的發育過程基本上隻有一次，而高等植物重複地產生器官而且是無限的。植物器官的發育是在生長區通過活細胞的活動，如頂端分生組織不斷產生葉、芽、花，在這些具有活細胞的部位，可取活細胞進行移植和培養。 

誘導細胞的脫分化，需要許多外界條件。任何一個分化的細胞都具有保持分生組織狀態的潛勢，不過它平常處於受抑製的狀態，消除抑製作用就可以使細胞恢複分裂。在各種外界條件中，外源激素對脫分化起重要作用。有些植物的外植體僅需加入生長素（IAA"吲哚乙酸"，NAA"萘乙酸"，2，4-D）即可誘導細胞的分裂與生長，如菊苣；有的僅需加入加細胞激動素類，如大豆、蘿卜；另一類需加生長素和細胞激動素類，如煙草髓、胡蘿卜、馬鈴薯；還有一類不需加任何激素，如冠癭組織，煙草腫瘤組織。