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植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ)理論
閱讀：1335 發(fā)布時間：2013-7-121、植物細胞性
植物細胞性（totipotency）是組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。一個生活的植物細胞，只要有完整的膜系統(tǒng)和細胞核，它就會有一整套發(fā)育成一個完整植株的遺傳基礎(chǔ)，在一個適當?shù)臈l件下可以通過分裂、分化再一個完整植株，這就是所謂的細胞性。但是在自然狀態(tài)下，由于細胞在植物體內(nèi)所處位置及生理條件的不同，它的分化受到各方面的調(diào)控，致使其所具有的遺傳信息不能全部表達出來，所以只能形成某種特化細胞，構(gòu)成植物體的一種組織或一個器官的一部分。由此可以說明條件是十分重要的，或者說是關(guān)鍵的，只要條件合適，細胞潛在的遺傳能力就會表現(xiàn)出來。植物組織和細胞培養(yǎng)技術(shù)就是以細胞性作為理論依據(jù)，用人為的方法創(chuàng)造出一個適合于生長的理想條件，使細胞的性得以發(fā)揮。
從理論上講，只要是一個生活的細胞，都有再生出一個完整植株的潛力，但實際情況并非如此簡單。就目前所知，細胞的再生潛力與其分化程度呈負相關(guān)，就是說細胞分化程度越高其再生能力越低，但也有人認為細胞的再生能力與其分化程度無關(guān)，只是人們現(xiàn)在還沒能*掌握細胞分化的機制。雖然還沒有*從理論上揭示其原因，但事實是越老的細胞，其基因的表達就越受到嚴格的制約，或者說喪失功能或不表現(xiàn)功能的基因越多，所以應(yīng)盡量選取幼嫩的植物組織作為培養(yǎng)的實驗材料。同時，還應(yīng)該考慮到，一定的基因型或外植體的再生能力并不是一成不變的，在不同培養(yǎng)條件下，同一基因型或外植體的表現(xiàn)不同，高度分化的細胞或組織只要條件合適，也有產(chǎn)生再生植株的可能，這種可能性能否變成現(xiàn)實，還有待于人們繼續(xù)努力。
2、細胞分化、脫分化與再分化
（cell differentiation,didifferentiation and ridifferentiation）
一粒成熟的種子含有一個小小的胚，也可以叫做胚胎。構(gòu)成胚胎的所有細胞幾乎都保持著未分化的狀態(tài)和旺盛的細胞分裂能力，其細胞質(zhì)濃稠，細胞核較大，細胞與細胞之間沒有很大差異，這些細胞都可以叫做胚性細胞，或叫分生性細胞或未分化細胞。在適宜的條件下，隨著種子的萌發(fā)，構(gòu)成胚胎的所有細胞即開始分裂活動，增加細胞數(shù)目。隨著時間的進行細胞的命運發(fā)生不同變化，形態(tài)和功能也發(fā)生變化，有的形成了葉子的細胞，有的形成了根的細胞，有的形成莖的細胞，有的仍保持分裂能力，有的則逐漸失去分裂能力，細胞的這種在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生*性（不可逆轉(zhuǎn)性）適度變化的過程叫做分化。分化主要是由細胞內(nèi)的基因決定的，也就是說分化是基因在時間和空間兩個方面差次表達的結(jié)果。分化的結(jié)果導(dǎo)致細胞分裂能力的喪失，伴隨的是細胞的分化、成熟與組織的形成，是植物根、莖、葉、花、果實和種子的形成，是一個成熟植物體的出現(xiàn)。在正常的自然狀態(tài)下，這些已經(jīng)分化的細胞不會再恢復(fù)分裂能力重新開始細胞分裂，直到植物體死亡為止。
當把一個已經(jīng)失去了分裂能力，處于分化成熟和分裂靜止狀態(tài)的細胞置于特定的增殖培養(yǎng)基上時，它首先發(fā)生的變化是回復(fù)到分生性狀態(tài)，這一狀態(tài)包括由溶酶體的活動而將失去功能的細胞質(zhì)組分降解，并產(chǎn)生新的細胞質(zhì)組分（即細胞器的破壞與重建），同時細胞內(nèi)酶的種類與活性發(fā)生改變，蛋白質(zhì)合成和細胞代謝過程也發(fā)生改變，zui后引起基因表達的改變，細胞的性質(zhì)和狀態(tài)發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，可以說是返老還童。由失去分裂能力的細胞回復(fù)到分生性狀態(tài)并進行分裂，形成無分化的細胞團即愈傷組織的現(xiàn)象（或者說是過程）稱為“脫分化”（dedifferentiation）。經(jīng)過脫分化的細胞如果條件合適，就可以長久保持旺盛的分裂狀態(tài)而不發(fā)生分化。由無分化的愈傷組織的細胞再轉(zhuǎn)變成為具有一定結(jié)構(gòu)，執(zhí)行一定生理功能的細胞團和組織，構(gòu)成一個完整的植物體或植物器官的現(xiàn)象（或過程），叫做“再分化”（redifferentiation）。一個已分化細胞要表達出其性，就要經(jīng)過脫分化和再分化的過程，這就是植物組織和細胞培養(yǎng)所要達到的目的。設(shè)計培養(yǎng)基和創(chuàng)造合適培養(yǎng)條件的主要原則就是如何促使植物組織和細胞完成脫分化和再分化，培養(yǎng)的主要工作就是設(shè)計和篩選培養(yǎng)基，探討和建立合適的培養(yǎng)條件。
植物激素在調(diào)節(jié)細胞脫分化和再分化中起到主要作用。植物對激素的反應(yīng)十分敏感，培養(yǎng)基中生長素類和細胞分裂素類的種類、相對比例和量都能直接影響到細胞脫分化和再分化的過程，組培中常常是通過調(diào)節(jié)激素的種類、濃度和相對比例來達到調(diào)節(jié)脫分化和再分化的目的。
3、器官發(fā)生和胚狀體發(fā)生（organogenesis and embryogensis）
培養(yǎng)的植物組織與細胞再經(jīng)過脫分化和再分化再生出新的植物體過程中，特別是再分化時，可經(jīng)過兩條途徑，一是由愈傷組織的部分細胞先分化產(chǎn)生芽（或根），再在另一種培養(yǎng)基上產(chǎn)生根（或芽），形成一個完整的植株，因為芽和根都是植物體的器官，所以這一過程叫器官發(fā)生途徑。另一個是在愈傷組織中產(chǎn)生出一些與種子中的胚相似的結(jié)構(gòu)，即同時形成一個有苗端和根端的兩極性結(jié)構(gòu)，然后再在另一種培養(yǎng)基上同時發(fā)展成帶根苗，由于這一過程與種子中胚的形成和種子萌發(fā)時形成幼苗的過程相似，所以叫做胚狀體發(fā)生或無性胚胎發(fā)生。組培條件下，植物再生是走器官發(fā)生途徑還是走胚狀體途徑，隨植物不同而不同，也隨培養(yǎng)基的不同而變化，有時甚至同一種植物在同一條件下，即存在體細胞胚胎發(fā)生途徑，也存在器官發(fā)生發(fā)生途徑，這都是自然現(xiàn)象，是正常的，只是兩種發(fā)育途徑的頻率隨著基因型不同和培養(yǎng)條件的改變而差異顯著。