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在本視頻中，我們將回顧幾種植物組織培養(yǎng)的方法。

植物組織培養(yǎng)

植物的三種基本能力

植物細(xì)胞全能性（totipotency），指的是植物的每個細(xì)胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。植物細(xì)胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。

為什么植物細(xì)胞具有全能性呢？我們知道，一個植物體的全部細(xì)胞，都是從受精卵經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的。受精卵是一個特異性的細(xì)胞，它具有本種植物所特有的全部遺傳信息。因此，植物體內(nèi)的每一個體細(xì)胞也都具有和受精卵完全一樣的DNA序鏈和相同的細(xì)胞質(zhì)環(huán)境。當(dāng)這些細(xì)胞在植物體內(nèi)的時候，由于受到所在器官和組織環(huán)境的束縛，僅僅表現(xiàn)一定的形態(tài)和局部的功能?？墒撬鼈兊倪z傳潛力并沒有喪失，全部遺傳信息仍然被保持在DNA的序鏈之中，一旦脫離了原來器官組織的束縛，成為游離狀態(tài)，在一定的營養(yǎng)條件和植物激素的誘導(dǎo)下，細(xì)胞的全能性就能表現(xiàn)出來。于是就象一個受精卵那樣，由單個細(xì)胞或離體組織形成愈傷組織然后成為胚狀體，再進(jìn)而長成一棵完整的植株。所以離體培養(yǎng)之所以能夠成功，首先是由于植物細(xì)胞具有全能性的緣故。

已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程叫脫分化（dedifferentiation）。

脫分化與再分化是植物組織培養(yǎng)的重要過程。

已分化的細(xì)胞，當(dāng)受到創(chuàng)傷或進(jìn)行離體培養(yǎng)（也受到創(chuàng)傷）時，已停止分裂的細(xì)胞又重新恢復(fù)分裂，細(xì)胞改變原有的分化狀態(tài)，失去原有結(jié)構(gòu)和功能，成為具有未分化特性的細(xì)胞的過程稱脫分化，又稱去分化。

在動物中，脫分化的細(xì)胞具有胚胎間質(zhì)細(xì)胞的功能。

在植物中，一些分化的細(xì)胞經(jīng)過細(xì)胞分裂素的誘導(dǎo)，可以脫分化為具有分生能力的薄壁細(xì)胞，進(jìn)而形成植物的愈傷組織（callus）。愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下，又再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。整個過程稱為植物組織培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)中脫分化階段需要避光培養(yǎng)。

植物組織培養(yǎng)（plant tissue culture）的理論根據(jù)是植物細(xì)胞的全能性。但是，在一個完整的植株上，各部分的體細(xì)胞只能表現(xiàn)一定的形態(tài)，承擔(dān)一定的功能，這是由于受具體器官或組織所在環(huán)境影響的緣故。

植物體的一部分一旦脫離原來所在的器官或組織，成為離體狀態(tài)時，在一定的營養(yǎng)、激素等外界條件下，植物細(xì)胞就會脫分化、再分化，進(jìn)而表現(xiàn)出全能性。在組織培養(yǎng)的過程中，外植體（指從植物體上切下來的離體器官或組織）會進(jìn)行細(xì)胞分裂，形成新的組織。不過，這種新生成的組織沒有發(fā)生分化，細(xì)胞排列疏松且無規(guī)則，高度液泡化，是一團(tuán)無定形的薄壁細(xì)胞，稱為愈傷組織。這種原來已經(jīng)分化，并且具有一定功能的體細(xì)胞（或性細(xì)胞），喪失了原有的結(jié)構(gòu)和功能，又重新恢復(fù)了分裂功能，就叫做植物細(xì)胞的脫分化。[2] 分化細(xì)胞脫分化后細(xì)胞結(jié)構(gòu)有兩點(diǎn)明顯的變化：一是在細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)液泡蛋白；二是葉綠體轉(zhuǎn)變成原質(zhì)體。不同植物種類的材料，脫分化的難易程度不同。一般說來，雙子葉植物比單子葉植物和裸子植物脫分化容易，而與人類生活關(guān)系密切的禾本科植物脫分化則較難。將處于脫分化狀態(tài)的愈傷組織移植到合適的培養(yǎng)基（分化培養(yǎng)基）上繼續(xù)培養(yǎng)，愈傷組織就會重新進(jìn)行分化，并形成具有根、莖、葉的完整植株。這個過程就叫植物細(xì)胞的再分化。

已經(jīng)脫分化的愈傷組織在一定條件下，再分化出各種組織器官，或進(jìn)一步形成完整植株，這一過程叫作再分化(redifferentiation)。細(xì)胞再分化過程事實上是基因選擇性表達(dá)與修飾的人工調(diào)控過程。

植物的組織，甚至單個細(xì)胞都具有再生能力（competency）。在植物組織中，尤以分生組織的再生能力更為明顯。

從薄荷、馬鈴薯、蘭花的莖端切下生長點(diǎn)，接種在合適的培養(yǎng)基上，均能再生出完整植株。如果用手術(shù)的方法，將莖端分生組織劈切成兩半，或分切成幾塊，則每一部分仍可重建成一個完整的苗端，最后各自發(fā)育成一個枝條。如果把洋紫蘇莖切一楔形缺口，以切斷上下維管束的聯(lián)系，此后在維管束之間的皮層薄壁組織細(xì)胞或髓細(xì)胞會再分化出木質(zhì)部分子和韌皮部分子，使中斷的維管束重新連接起來。

植物再生中，最引人注目的是單個營養(yǎng)細(xì)胞的再生。1955年 F.C.斯圖爾德從胡蘿卜根的韌皮部中分離細(xì)胞，然后培養(yǎng)在液體培養(yǎng)基中,這些細(xì)胞開始伸長和分裂,產(chǎn)生出不規(guī)則的細(xì)胞團(tuán)，其中一部分獲得極性，并發(fā)育成類似胚的胚狀體。再將它們由液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到固體培養(yǎng)基上，即發(fā)育成幼小的植物體。經(jīng)移栽到花盆內(nèi)生長和發(fā)育一段時間后，還能開花結(jié)實。

施用植物激素或生長調(diào)節(jié)物質(zhì)會加速插枝的生根或離體培養(yǎng)組織的分化。激素的種類、相對和絕對濃度能影響根和芽再生的先后，提示體內(nèi)激素平衡與再生過程關(guān)系密切。

孢子植物中，從單細(xì)胞的藻類到多細(xì)胞的苔蘚植物和蕨類植物，都有再生能力。如傘藻，為一種分化過程相當(dāng)高的單細(xì)胞綠藻，每個藻體的基部具假根，頂端為一圓形的帽狀體，中間由柄相連，細(xì)胞核通常位于假根中。當(dāng)切除帽狀體及一部分藻柄后，又再生出一個新的帽狀體。如果將一部分具核的假根切除，帽狀體仍然可以再生（見細(xì)胞分化）。

各種真菌也有廣泛的再生能力，如香菇等，當(dāng)子實體的某些部分被破壞或分離后，一般仍能重建成正常的子實體。

苔蘚植物中，苔綱的再生能力最為明顯。它們的離體假根、葉片、蒴柄和孢蒴等均能再生出新的原絲體或芽胞，最后發(fā)育成完整植株。

植物組織培養(yǎng)影響因素

培養(yǎng)基
環(huán)境因素
遺傳因素
其他原因

植物培養(yǎng)系統(tǒng)類型

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