发育学--植物细胞的全能性

植物细胞的全能性摘要：植物细胞全能性指具有完整细胞核的细胞，在适宜的条件下能够分化发育成完整植株的潜在能力。本文简述了植物细胞全能性理论的实质及其表现，还有其理论的实验证据。同时基于该理论而发展起来的植物细胞离体培养技术在各方面也取得了可喜的成就。本文着重介绍了植物细胞全能性基础理论方面的研究以及在生产实践中的应用。关键字：植物细胞全能性植物组织培养研究与应用Abstract:Totipotencyofplantcellswithintactnucleiofcells,areabletodifferentiateintoacompleteplant|growthpotentialundertheproperconditions.Thispaperdescribedthetheoryofplantcelltotipotencyanditsperformanceinrealterms,andthetheoryoftheexperimentalevidence.Thegreatprogresshasbeenmadeinthefieldofplanttissueculturebasedonthedevelopmentoftheplantcelltotipotency.Inthispaper,itmai|nlyintroducesbasedonthetheoryofthisresearchandtheapplicationinproductionpractice.Keywords:Totipotencyofplantcell，Plantarchitecturaltissueculture,ResearchandDevelopment

1广义的细胞全能性(totipotaney)指一个细胞发育成一个完整有机体个体的潜能或特性。植物细胞全能性指具有完整细胞核的细胞，在适宜的条件下能够分化发育成完整植株的潜在能力。具有完整细胞核的植物细胞携带形成完整植株|所必需的全部遗传信息，在生长发育过程中不同器官、组织细胞的基因表达有很大的差异，这种差异是遗传信息表达在调控机制下发生变化的结果，而不是遗传信息发生不可逆的消失或钝化。植物细胞全能性是植物细胞工程和基因工程重要的理论基础，一直是植物生理学、细胞生物学和分子生物学研究的热点。1、植物细胞全能性的实质及其表现离体细胞具有生命的特征属性，每个细胞都包含着整套遗传基因，这就是植物细胞全能性的实质，而细胞分化是其表现形式。植物细胞分化是指植物体各个部分出现异质性的现象，可以在细胞水平、组织水平或器官水平上表现出来，如细胞分化、组织分化、花芽和叶芽以及茎、根器|官分化。细胞分化的规律和机理主要表现在：1、细胞分化基本上分为形态结构分化及生理生化分化两类。2、发育中的植物不存在部分基因组永久关闭的情况，即不同组织的细胞保持潜在的全能性，只要条件合适，这种全能性即可表现出来。3、在完整植株中，细胞发育的途径一旦被“决定”，通常不易改变，但离体培养可以通过脱分化而丧失这种“决定”。4、极性与分化关系密切。5、生理隔离或机械隔离在细胞分化中的促进作用。6、细胞分裂对细胞分化具有重要作用，特定环境下进行的细胞分裂可以导致特定的细胞分化。7、植物生长调节剂（或植物激素）在细胞分化中有明显的调节作用，它与细胞分化的一些|过程如细胞生长和分裂密切相关。2、植物细胞全能性理论的实验证据

2要证实植物细胞的全能性，需要解决2个问题，一是离体单细胞增殖，二是从单细胞增殖的组织发育成完整植株。第1个问题在发展细胞培养装置后得到解决，缪尔(Muir，1953)报道，万寿菊(几罗tesereeta)和普通烟草(Nico叮anata石acum)愈伤组织一旦转移到液体培养基并随着机械摇动，完全可能使愈伤组织解离成单细胞和小细胞团。随后，Muir等把滤纸放置在愈伤组织上，再将万寿菊和烟草悬浮培养的单细胞置于滤纸上，使大约8%的单细胞增殖，形成细胞克隆，这种培养方法称为“看护培养”。厄|尔列、斯图尔德等设计了一种震荡培养装置，在震荡培养下，培养物形成大量分离的单细胞或细胞团，并在持续震荡的悬浮培养过程中，进一步增殖生长。这种装置现今发展成各式摇床和生物反应器，用于不同目的的细胞培养。此后，平板培养「伯格曼(Bergmann，1960)1和悬滴培养〔琼斯(Jones等，1960)]等细胞培养技术得到发展，植物单细胞培养、乃至原生质体培养获得进一步成功。在细胞培养的基础上，赖纳特和斯图尔德(Reinert和Steward，1958)报道了胡萝卜悬浮培养细胞和愈伤组织形成体细胞胚，首次用实验科学地论证了植物细胞全能性。1965年，瓦西尔|(Vasil)和希尔德布兰特(Hildebrandt)观察到从豁毛烟草(Nieotianaglutinosa)与普通烟草杂种来源的单细胞克隆再生成植物。Steward等(1966)从胡萝卜悬浮培养物分离细胞获得的组织，以及科伦巴赫(Kohlenbaeh，1966)从博落回(Macleayacordata)叶片分离的叶肉细胞，都能分化成体细胞胚胎。这些体细胞胚胎继续培养后发育成正常植株。此外，左哈和马赫斯瓦里(Guha和Maheswa找，1966)培养毛曼陀罗(Daturainn~)未成熟的花药，以及布尔金和尼切(Bourgin和Nitseh，196|7)培养烟草、水稻和小麦未成熟花粉粒，获得单倍体植株，证实了花粉粒具有全能性。纳加塔和塔克贝(Nagata和Takebe，1971)诱导烟草原生质体分裂并获得原生质体再生植株，证实了植物原生质体的全能性。所有这些研究都证实了体细胞具有细胞全能性，科学地论证了哈伯兰特(Haberlandt)的植物细胞全能性理论。3、植物细胞全能性的应用3.1植物快速繁殖力一面的应用

3利用组织培养技术进行植物无性系繁殖具有低成本、高效率、生产周期短、无性系遗传特性一致的优点。因此在速生树种繁殖和作物、花卉快速繁殖方面被广泛应用。如:泰国利用袖树腋芽进行组培快繁，生产|数白万株时，每