淺論植物愈傷組織及培養(yǎng)原理

王玥

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）01-0125

生物課本《選修1 生物技術(shù)實(shí)踐》第32頁(yè)指出：“離體的植物組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)了一段時(shí)間以后，會(huì)通過(guò)細(xì)胞分裂，形成愈傷組織。愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無(wú)規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。” 細(xì)品這段文字，發(fā)現(xiàn)有自相矛盾之處：愈傷組織既然是“細(xì)胞分裂”來(lái)的，它應(yīng)該是一群分生細(xì)胞，而文中卻說(shuō)是“薄壁細(xì)胞”。

那么，分生細(xì)胞和薄壁細(xì)胞是不是同一種細(xì)胞呢？

分生細(xì)胞是具有持續(xù)或周期性分裂能力的細(xì)胞。分裂所產(chǎn)生的細(xì)胞排列緊密，無(wú)細(xì)胞間隙；細(xì)胞壁薄，細(xì)胞核大。而薄壁細(xì)胞是具有大液泡的細(xì)胞，細(xì)胞壁只是很薄的初生壁，而且在細(xì)胞間多具發(fā)達(dá)的細(xì)胞間隙。綠葉的葉肉細(xì)胞包括柵欄組織和海綿組織都是由薄壁細(xì)胞組成的。一般薄壁細(xì)胞來(lái)源于基本分生組織，但附屬于初生維管束和次生維管束的薄壁細(xì)胞則分別來(lái)源于原始形成層和次生形成層。薄壁細(xì)胞具有潛在的細(xì)胞分裂能力，在一定的外界因素刺激下，細(xì)胞能發(fā)生脫分化，恢復(fù)分生能力，轉(zhuǎn)變成分生細(xì)胞，促使植物的創(chuàng)傷愈合、再生。在離體培養(yǎng)的條件下，分離的薄壁組織細(xì)胞團(tuán)，甚至單個(gè)細(xì)胞，能經(jīng)過(guò)培養(yǎng)而長(zhǎng)成一棵完整的植株。所以，分生細(xì)胞和薄壁細(xì)胞雖然不是同一種細(xì)胞，但二者有聯(lián)系：分生細(xì)胞可以分裂，分化出薄壁細(xì)胞；薄壁細(xì)胞可以脫分化成分生細(xì)胞。換言之，薄壁細(xì)胞是已經(jīng)有分化趨勢(shì)的細(xì)胞。

愈傷組織（callus），原指植物體的局部受到創(chuàng)傷刺激后，在傷口表面為愈合創(chuàng)口而增殖分裂來(lái)的新生組織，它由活的薄壁細(xì)胞組成，起源于植物體任何器官內(nèi)任何組織的活細(xì)胞。例如：果樹(shù)嫁接中，砧木與接穗愈合靠的是形成層分裂來(lái)的愈傷組織再分化成各種維管束；扦插和壓條時(shí)不定芽和根的形成也是靠愈傷組織。

在植物體的創(chuàng)傷部分，愈傷組織可幫助傷口愈合：在嫁接中，可促使砧木與接穗愈合，并由新生的維管組織使砧木和接穗溝通；在扦插中，從傷口愈傷組織可分化出不定根或不定芽，進(jìn)而形成完整植株。

在植物器官、組織、細(xì)胞離體培養(yǎng)時(shí)，條件適宜也可以長(zhǎng)出愈傷組織。其發(fā)生過(guò)程是：外植體中的活細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)，恢復(fù)其潛在的全能性，轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚?xì)胞，繼而其衍生的細(xì)胞分化為薄壁組織而形成愈傷組織。從植物器官、組織、細(xì)胞離體培養(yǎng)所產(chǎn)生的愈傷組織，在一定條件下可進(jìn)一步誘導(dǎo)器官再生成根、叢芽而形成植株。在單倍體育種中，也可由花粉產(chǎn)生的愈傷組織或胚狀體分化成單倍體植株。甚至可由原生質(zhì)體培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，進(jìn)而使植株或器官再生。故愈傷組織的概念已不局限于植物體創(chuàng)傷部分的新生組織了。

在植物的組織培養(yǎng)中，從一塊外植體形成典型的愈傷組織，大致要經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期：?jiǎn)?dòng)期、分裂期和形成期。啟動(dòng)期指細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)行分裂的時(shí)期。外源植物生長(zhǎng)激素對(duì)誘導(dǎo)細(xì)胞開(kāi)始分裂效果很好。常用的有萘乙酸、吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素等。通常使用細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素比例在1：1來(lái)誘導(dǎo)植物材料愈傷組織的形成。分裂期是指外植體細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)以后脫分化，不斷分裂、增生子細(xì)胞的過(guò)程。分裂期愈傷組織的特點(diǎn)是：細(xì)胞分裂快，結(jié)構(gòu)疏松，顏色淺而透明。分化期是指在分裂的末期，細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)一系列形態(tài)和生理上的變化，從而使愈傷組織內(nèi)產(chǎn)生不同形態(tài)和功能的細(xì)胞。這些細(xì)胞類(lèi)型有薄壁細(xì)胞、分生細(xì)胞、色素細(xì)胞、纖維細(xì)胞等等。外植體的細(xì)胞經(jīng)過(guò)啟動(dòng)、分裂和分化等一系列變化，形成了無(wú)序結(jié)構(gòu)的愈傷組織。如果在原來(lái)的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)愈傷組織，會(huì)由于培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)不足或有毒代謝物的積累，導(dǎo)致愈傷組織停止生長(zhǎng)，甚至老化變黑、死亡。如果要讓愈傷組織繼續(xù)生長(zhǎng)增殖，必須定期地（2-4個(gè)星期）將它們分成小塊“接種到新鮮的培養(yǎng)基上，這樣愈傷組織就可以長(zhǎng)期保持旺盛的生長(zhǎng)。

劉進(jìn)平編著的《植物細(xì)胞工程簡(jiǎn)明教程》明確指出：各種植物細(xì)胞在植物體內(nèi)都處于分化狀態(tài)。要使植物細(xì)胞從分化狀態(tài)過(guò)渡到有繁殖能力的分生狀態(tài)，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)必須發(fā)生深刻的變化，否則無(wú)法完成這個(gè)過(guò)渡。這種在植物體上已分化的細(xì)胞和組織，在培養(yǎng)條件下逐漸恢復(fù)到分生狀態(tài)的過(guò)程，叫作脫分化。已經(jīng)脫分化的細(xì)胞在一定條件下，又可經(jīng)過(guò)愈傷組織或胚狀體，再分化出根和芽，形成完整植株，這一過(guò)程叫作再分化。組織培養(yǎng)的過(guò)程，就是植物細(xì)胞的脫分化和再分化的過(guò)程，而這一過(guò)程又是在細(xì)胞全能性的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是細(xì)胞全能性發(fā)揮作用的結(jié)果。

經(jīng)上述資料分析，筆者形成這樣的觀點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)是指離體的植物組織或細(xì)胞脫分化成分生組織或細(xì)胞，經(jīng)過(guò)愈傷組織，再分化出根和芽，進(jìn)而形成完整植株。

（作者單位：山西省朔州市朔城區(qū)一中519班 036002）