浅论植物愈伤组织及培养原理

浅论植物愈伤组织及培养原理

王玥

(作者单位：山西省朔州市朔城区一中519班036002)

生物课本《选修1生物技术实践》第32页指出：“离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。”细品这段文字，发现有自相矛盾之处：愈伤组织既然是“细胞分裂”来的，它应该是一群分生细胞，而文中却说是“薄壁细胞”。

那么，分生细胞和薄壁细胞是不是同一种细胞呢？

分生细胞是具有持续或周期性分裂能力的细胞。分裂所产生的细胞排列紧密，无细胞间隙；细胞壁薄，细胞核大。而薄壁细胞是具有大液泡的细胞，细胞壁只是很薄的初生壁，而且在细胞间多具发达的细胞间隙。绿叶的叶肉细胞包括栅栏组织和海绵组织都是由薄壁细胞组成的。一般薄壁细胞来源于基本分生组织，但附属于初生维管束和次生维管束的薄壁细胞则分别来源于原始形成层和次生形成层。薄壁细胞具有潜在的细胞分裂能力，在一定的外界因素刺激下，细胞能发生脱分化，恢复分生能力，转变成分生细胞，促使植物的创伤愈合、再生。在离体培养的条件下，分离的薄壁组织细胞团，甚至单个细胞，能经过培养而长成一棵完整的植株。所以，分生细胞和薄壁细胞虽然不是同一种细胞，但二者有联系：分生细胞可以分裂，分化出薄壁细胞；薄壁细胞可以脱分化成分生细胞。换言之，薄壁细胞是已经有分化趋势的细胞。

愈伤组织(callus)，原指植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面为愈合创口而增殖分裂来的新生组织，它由活的薄壁细胞组成，起源于植物体任何器官内任何组织的活细胞。例如：果树嫁接中，砧木与接穗愈合靠的是形成层分裂来的愈伤组织再分化成各种维管束；扦插和压条时不定芽和根的形成也是靠愈伤组织。

在植物体的创伤部分，愈伤组织可帮助伤口愈合：在嫁接中，可促使砧木与接穗愈合，并由新生的维管组织使砧木和接穗沟通；在扦插中，从伤口愈伤组织可分化出不定根或不定芽，进而形成完整植株。

在植物器官、组织、细胞离体培养时，条件适宜也可以长出愈伤组织。其发生过程是：外植体中的活细胞经诱导，恢复其潜在的全能性，转变为分生细胞，继而其衍生的细胞分化为薄壁组织而形成愈伤组织。从植物器官、组织、细胞离体培养所产生的愈伤组织，在一定条件下可进一步诱导器官再生成根、丛芽而形成植株。在单倍体育种中，也可由花粉产生的愈伤组织或胚状体分化成单倍体植株。甚至可由原生质体培养诱导产生愈伤组织，进而使植株或器官再生。故愈伤组织的概念已不局限于植物体创伤部分的新生组织了。

在植物的组织培养中，从一块外植体形成典型的愈伤组织，大致要经历三个时期：启动期、分裂期和形成期。启动期指细胞准备进行分裂的时期。外源植物生长激素对诱导细胞开始分裂效果很好。常用的有萘乙酸、吲哚乙酸、细胞分裂素等。通常使用细胞分裂素和生长素比例在1:l来诱导植物材料愈伤组织的形成。分裂期是指外植体细胞经过诱导以后脱分化，不断分裂、增生子细胞的过程。分裂期愈伤组织的特点是：细胞分裂快，结构疏松，颜色浅而透明。分化期是指在分裂的末期，细胞内开始出现一系列形态和生理上的变化，从而使愈伤组织内产生不同形态和功能的细胞。这些细胞类型有薄壁细胞、分生细胞、色素细胞、纤维细胞等等。外植体的细胞经过启动、分裂和分化等一系列变化，形成了无序结构的愈伤组织。如果在原来的培养基上继续培养愈伤组织，会由于培养基中营养不足或有毒代谢物的积累，导致愈伤组织停止生长，甚至老化变黑、死亡。如果要让愈伤组织继续生长增殖，必须定期地(2～4个星期)将它们分成小块“接种到新鲜的培养基上，这样愈伤组织就可以长期保持旺盛的生长。

刘进平编著的《植物细胞工程简明教程》明确指出：各种植物细胞在植物体内都处于分化状态。要使植物细胞从分化状态过渡到有繁殖能力的分生状态，其细胞结构必须发生深刻的变化，否则无法完成这个过渡。这种在植物体上已分化的细胞和组织，在培养条件下逐渐恢复到分生状态的过程，叫作脱分化。已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫作再分化。组织培养的过程，就是植物细胞的脱分化和再分化的过程，而这一过程又是在细胞全能性的基础上进行的，是细胞全能性发挥作用的结果。

经上述资料分析，笔者形成这样的观点：植物组织培养是指离体的植物组织或细胞脱分化成分生组织或细胞，经过愈伤组织，再分化出根和芽，进而形成完整植株。