淺論植物愈傷組織及培養(yǎng)原理

王玥

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）01-0125

生物課本《選修1 生物技術(shù)實踐》第32頁指出：“離體的植物組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細(xì)胞分裂，形成愈傷組織。愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(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”來的，它應(yīng)該是一群分生細(xì)胞，而文中卻說是“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)，甚至單個細(xì)胞，能經(jīng)過培養(yǎng)而長成一棵完整的植株。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：果樹嫁接中，砧木與接穗愈合靠的是形成層分裂來的愈傷組織再分化成各種維管束；扦插和壓條時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，條件適宜也可以長出愈傷組織。其發(fā)生過程是：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)歷三個時期：啟動期、分裂期和形成期。啟動期指細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)行分裂的時期。外源植物生長激素對誘導(dǎo)細(xì)胞開始分裂效果很好。常用的有萘乙酸、吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素等。通常使用細(xì)胞分裂素和生長素比例在1：1來誘導(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)過誘導(dǎo)以后脫分化，不斷分裂、增生子細(xì)胞的過程。分裂期愈傷組織的特點是：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)過啟動、分裂和分化等一系列變化，形成了無序結(jié)構(gòu)的愈傷組織。如果在原來的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)愈傷組織，會由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)不足或有毒代謝物的積累，導(dǎo)致愈傷組織停止生長，甚至老化變黑、死亡。如果要讓愈傷組織繼續(xù)生長增殖，必須定期地（2-4個星期）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期保持旺盛的生長。

劉進(jìn)平編著的《植物細(xì)胞工程簡明教程》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，否則無法完成這個過渡。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)過愈傷組織或胚狀體，再分化出根和芽，形成完整植株，這一過程叫作再分化。組織培養(yǎng)的過程，就是植物細(xì)胞的脫分化和再分化的過程，而這一過程又是在細(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：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）