2021-10-09 18:03:50

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植物细胞全能性(totipotency),指的是植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,从而具备发育成完整植株的遗传能力。植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。

基本信息

  • 中文名称

    植物细胞全能性

  • 外文名称

    totipotency

  • 提升发展

    植物组织培养

  • 发现者

    哈伯兰特

折叠 编辑本段 基本概念

植物细胞全能性(totipotency):指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下,任何一个细胞都可以发育成一个新个体。植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。

折叠 编辑本段 成因

为什么植物细胞具有全能性呢?我们知道,一个植物体的全部细胞,都是从受精卵经过有丝分裂产生的。受精卵是一个特异性的细胞,它具有本种植物所特有的全部遗传信息。因此,植物体内的每一个体细胞也都具有和受精卵完全一样的DNA序链和相同的细胞质环境。当这些细胞在植物体内的时候,由于受到所在器官和组织环境的束缚,仅仅表现一定的形态和局部的功能。可是它们的遗传潜力并没有丧失,全部遗传信息仍然被保持在DNA的序链之中,一旦脱离了原来器官组织的束缚,成为游离状态,在一定的营养条件和植物激素的诱导下,细胞的全能性就能表现出来。于是就象一个受精卵那样,由单个细胞或离体组织形成愈伤组织然后成为胚状体,再进而长成一棵完整的植株。所以离体培养之所以能够成功,首先是由于植物细胞具有全能性的缘故。

折叠 编辑本段 历史验证过程

1902年,德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞,都有长成完整个体的潜在能力,这种潜在能力就叫植物细胞的"全能性"。为了证实这个预言,他用高等植物叶肉细胞、髓细胞、腺毛、雄蕊毛、气孔保卫细胞表皮细胞等多种细胞放置在他自己配制的营养物质中(人工配制的营养物),称为培养基。这些细胞在培养基上可生存相当长一段时间,但他只发现有些细胞增大,却始终没有看到细胞分裂和增殖。1934年,美国的怀特用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基,培养番茄根尖切段,400多天后,在切口处长出了一团愈合伤口的新细胞,这团细胞被称为愈伤组织。法国的高斯雷特制成了一种固体培养基,使山毛柳黑杨形成层组织增殖,最后形成了类似藻类的突起物。1946年,中国学者罗士韦培养菟丝子的茎尖,在试管中形成了花。

以后许多科学家为证实这一论断做了不懈的努力。1958年,Steward等将高度分化的胡萝卜根的韧皮部组织细胞放在合适的培养基上培养,发现根细胞会失去分化细胞的结构特征,发生反复分裂,最终分化成具有根、茎、叶的完整的植株;1964年,Cuba和 Mabesbwari利用毛叶曼陀罗花药培育出单倍体植株;1969年Nitch将烟草的单个单倍体孢子培养成了完整的单倍体植株;1970年Steward用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株。至此,经过科学家们50余年的不断试验,植物分化细胞的全能性得到了充分论证,建立在此基础上的组织培养技术也得到了迅速发展。

折叠 编辑本段 细胞核全能性

  1. 花药离体培养
  2. 植物组织培养
  3. 动物细胞培养

折叠 编辑本段 表达难易程度

不同的细胞表达难易程度不同。最易表达的是受精卵,其次是生殖细胞(未受精的卵细胞和花粉细胞),第三是分生组织等薄壁细胞,然后是其他已分化的组织。总之,分化程度越低的组织越易培养,分化程度越高的组织越难培养。

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