植物组织培养及其应用（1）

 

目前，生物技术正在世界突飞猛进地发展，而且在医学、农业、食品工业、能源工业、环境保护各个领域显示出极大的生产潜力。作为生物技术有力手段的组织培养，也日益受到重视，组织培养在农林作物的脱毒快繁、突变诱发、细胞工程和基因工程等方面都可以发挥作用。 

　　当前人类正面临淡水资源短缺的困难，同时土地沙荒化、盐渍化也对人类造成威胁。我国是属于淡水资源缺乏的国家，除积极进行节用水，在农业上选育耐旱作物品种以及提高农作物的抗旱性之外，应用细胞工程技术快速繁殖固沙植物，筛选抗旱和抗盐的细胞突变体，以至利用基因工程方法将抗旱基因引入到禾谷类作物中，最终将会对干旱、半干旱及滩涂地区的开发利用产生极大影响。可喜的是，目前科学家们已做出积极努力，在渗透调节基因工程方面取得了有意义的进展。 

　　总之，生物技术的应用将对我国农林生产带来革命性的变化，本节所讲的组织培养的基本原理及其应用，希望能引起读者广泛的兴趣，以便为不久的将来应用生物技术在解决我国旱区的实际问题上，能有所启迪。 

一、植物组织培养中的细胞分化与器官建 

　　（一）植物细胞的全能性 

　　植物细胞的全能性即是每个植物的本细胞或性细胞都具有该植物的全套遗传基因，因此在一定培养条件下每个细胞都可发育成一个与母体一样的植株。这个概念虽然在本世纪初已经提出，但在当时的技术条件下，在实践上并没做到，经过几十年来组织培养技术的不断改进，目前细胞的全能性不但在理论上完全被证实，而且为组织培养在实践上的应用奠定了基础。 

　　植物细胞要表现出全能性，须经过几个步骤： 

　　成熟细胞→分生细胞→胚状体→完整植株。 

　　成熟细胞→愈伤组织→出根出芽→完整植株。 

　　脱分化也就是已经分化定型的细胞，经过诱导成为重新恢复了分裂能力（也就是成为分生状态）细胞的过程。 

　　不但植物体细胞可以表现全能性，花粉在培养条件下也可能进行脱分化，通过愈伤组织或胚状体发育成单倍体植株。 

　　植物细胞为什么表现出全能性呢？就要从动物与植物细胞的区别说起。不论是植物、动物还是微生物，其代谢的分子基础基本是一样的，从微生物到人，遗传的信息是一致的。但动物与植物细胞区别还是很大的这差别主要地在于： 

　　第一，自养与异养的差别。高等绿色植物是自养的，对营养的要求较简单，因此培养基的成分大部分为无机物和少量简单有机物。而高等动物是需要多种复杂营养的异养生物，它们从复杂的来源中吸收、消化和同化其营养，并通过血液将养分输送到全身细胞和器官。 

　　第二，外界环境的差别。动物细胞直接所处的内部环境，以上对浓缩的形式来满足其营养要求。植物所处的环境变化大，它中收养分是以稀释的状态。植物细胞束缚在纤维素壁内，内部液泡保持相当稳定的成分。植物细胞又以很大的能力维持着大的液泡、原生质与外界培养基进行物质交换。 

　　第三，胚胎得到养分的方式不同。动物的胚靠预先存在卵里的营养发育，靠胎座与母体联系，植物的胚获得营养方式相对地简单，胚存在于胚囊和胚株中，通过胚乳供应胚的养分，原胚与子叶通过其外表面吸收养分。所以植物细胞诱导成胚从外部取得营养容易，不象动物要通过血液。 

　　第四，器官发育的差别。动物很早就开始器官发育，这些器官有高度特化的功能，然后靠血液循环系统、神经系统、脊髓、大脑、激素把各器官连成整体。并且动物器官的发育过程基本上只有一次，而高等植物重复地产生器官而且是无限的。植物器官的发育是在生长区通过活细胞的活动，如顶端分生组织不断产生叶、芽、花，在这些具有活细胞的部位，可取活细胞进行移植和培养。 

诱导细胞的脱分化，需要许多外界条件。任何一个分化的细胞都具有保持分生组织状态的潜势，不过它平常处于受抑制的状态，消除抑制作用就可以使细胞恢复分裂。在各种外界条件中，外源激素对脱分化起重要作用。有些植物的外植体仅需加入生长素（IAA"吲哚乙酸"，NAA"萘乙酸"，2，4-D）即可诱导细胞的分裂与生长，如菊苣；有的仅需加入加细胞激动素类，如大豆、萝卜；另一类需加生长素和细胞激动素类，如烟草髓、胡萝卜、马铃薯；还有一类不需加任何激素，如冠瘿组织，烟草肿瘤组织。