周旖

【摘 要】所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，在不斷變化的環(huán)境條件下。主要依靠自我調(diào)節(jié)機制維持其穩(wěn)態(tài)，適應多變的環(huán)境。植物的生命活動受到多種因素的調(diào)節(jié)，其中最重要的是植物激素的化學調(diào)節(jié)，細胞薄層培養(yǎng)是指對植物外植體中的薄壁組織，例如：葉脈、葉柄、莖上撕下表皮等薄壁組織塊，放入培養(yǎng)培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)的過程。本文主要探究的就是植物激素調(diào)節(jié)形態(tài)發(fā)生研究中薄層培養(yǎng)的應用。

【關(guān)鍵詞】細胞薄層培養(yǎng) 植物激素 形態(tài)

現(xiàn)如今，對于植物激素調(diào)節(jié)形態(tài)發(fā)生的研究主要采用細胞薄層培養(yǎng)系統(tǒng)的研究方法。利用細胞薄層培養(yǎng)系統(tǒng)研究的工作非常多，它在植物細胞分裂和分化，植物生長發(fā)育調(diào)控機制和分子機制研究方面都取得了重要進展。由于細胞薄層培養(yǎng)外植體的內(nèi)容激素水平低，對外源激素敏感，因此在不同類型和濃度的外源激素下存在多種形態(tài)發(fā)生形式。

一、植物激素調(diào)節(jié)

組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、無性系變異、遺傳轉(zhuǎn)化和突變篩選的基礎是離體形態(tài)。 許多研究表明，植物激素在影響形態(tài)發(fā)生的許多因素中起著重要作用。 雖然各種植物激素的生理作用有專一性，但植物的各種生理效應（包括形態(tài)發(fā)生）是不同激素之間相互作用的綜合表現(xiàn)。

1.植物激素的概念

植物激素是微量的有機分子，對植物的生長、發(fā)育、衰老、休眠、抗逆性具有極其重要的作用。傳統(tǒng)的植物激素有生長素、細胞分裂素、赤霉素、脫落酸、乙烯，新公認的包括油菜素甾醇，還有獨腳金甾醇、水楊酸、茉莉酸等等。

第一，生長激素。

（1）達爾文試驗：

實驗過程：

①單側(cè)光照射，胚芽鞘彎向光源生長——向光性；

②切去胚芽鞘尖端，胚芽鞘不生長；

③不透光的錫箔小帽套在胚芽鞘尖端，胚芽鞘直立生長；

④不透光的錫箔小帽套在胚芽鞘下端，胚芽鞘彎向光源生長

（2） 溫特的試驗：

試驗過程：

接觸胚芽鞘尖端的瓊脂塊放在切去尖端的胚芽鞘一側(cè)，胚芽鞘向?qū)?cè)彎曲生長。

未接觸胚芽鞘尖端的瓊脂塊放在切去尖端的胚芽鞘一側(cè)，胚芽鞘不生長

（3） 郭葛的試驗：

分離出該促進植物生長的物質(zhì)，確定是吲哚乙酸，命名為生長素

第二，生長素的生理作用。

生長素對植物生長調(diào)節(jié)作用具有兩重性，一般，低濃度促進植物生長，高濃度抑制植物生長（濃度的高低以各器官的最適生長素濃度為標準）。

生長素對植物生長的促進和抑制作用與生長素的濃度、植物器官的種類、細胞的年齡有關(guān)。

頂端優(yōu)勢是頂芽優(yōu)先生長而側(cè)芽受到抑制的現(xiàn)象。原因是頂芽產(chǎn)生的生長素向下運輸，使近頂端的側(cè)芽部位生長素濃度較高，從而抑制了該部位側(cè)芽的生長。

2.植物激素調(diào)節(jié)的特點

第一，向性運動：是植物體受到單一方向的外界刺激（如光、重力等）而引起的定向運動。

第二，感性運動：由沒有一定方向性的外界刺激（如光暗轉(zhuǎn)變、觸摸等）而引起的局部運動，外界刺激的方向與感性運動的方向無關(guān)。

第三，激素的特點：一是量微而生理作用顯著；二是其作用緩慢而持久。激素包括植物激素和動物激素。植物激素：植物體內(nèi)合成的、從產(chǎn)生部位運到作用部位，并對植物體的生命活動產(chǎn)生顯著調(diào)節(jié)作用的微量有機物；動物激素：存在動物體內(nèi)，產(chǎn)生和分泌激素的器官稱為內(nèi)分泌腺，內(nèi)分泌腺為無管腺，動物激素是由循環(huán)系統(tǒng)，通過體液傳遞至各細胞，并產(chǎn)生生理效應的。

第四，胚芽鞘：單子葉植物胚芽外的錐形套狀物。胚芽鞘為胚體的第一片葉，有保護胚芽中更幼小的葉和生長錐的作用。胚芽鞘分為胚芽鞘的尖端和胚芽鞘的下部，胚芽鞘的尖端是產(chǎn)生生長素和感受單側(cè)光刺激的部位和胚芽鞘的下部，胚芽鞘下面的部分是發(fā)生彎曲的部位。

第五，瓊脂：能攜帶和傳送生長素的作用；云母片是生長素不能穿過的。

第六，生長素的橫向運輸：發(fā)生在胚芽鞘的尖端，單側(cè)光刺激胚芽鞘的尖端，會使生長素在胚芽鞘的尖端發(fā)生從向光一側(cè)向背光一側(cè)的運輸，從而使生長素在胚芽鞘的尖端背光一側(cè)生長素分布多。

第七，生長素的豎直向下運輸：生長素從胚芽鞘的尖端豎直向胚芽鞘下面的部分的運輸。

第八，生長素對植物生長影響的兩重性：這與生長素的濃度高低和植物器官的種類等有關(guān)。一般說，低濃度范圍內(nèi)促進生長，高濃度范圍內(nèi)抑制生長。

第九，頂端優(yōu)勢：植物的頂芽優(yōu)先生長而側(cè)芽受到抑制的現(xiàn)象。由于頂芽產(chǎn)生的生長素向下運輸，大量地積累在側(cè)芽部位，使這里的生長素濃度過高，從而使側(cè)芽的生長受到抑制的緣故。解出方法為：摘掉頂芽。頂端優(yōu)勢的原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中應用的實例是棉花摘心。

二、細胞薄層培養(yǎng)在形態(tài)發(fā)生中的應用

1.利用TCL培養(yǎng)直接獲得器官分化

據(jù)不完全統(tǒng)計，已有十幾種類別的植物進行了薄層培養(yǎng)。例如：煙草屬、海棠屬、蕓苔屬、鳶尾屬、甜菜屬、田菁屬、芭蕉屬（Musa）大麥屬、 藍豬耳屬、長春花屬、茄屬（Solanum） 兵豆屬、菊苣屬、四棱豆屬、蠶豆屬、 黃杉屬、橢圓玫瑰樹等。植物的各個部分都可以用作薄層培養(yǎng)的外植體，例如：莖、葉、花梗、葉柄、花序軸、莖尖、 花序的苞葉、花瓣等。不同來源的薄層外植體在培養(yǎng)基與環(huán)境的調(diào)控下，表現(xiàn)出不同 的分化途徑。現(xiàn)如今，利用TCL培養(yǎng)直接獲得的器官分化有花芽、營養(yǎng)芽、 根、 單細胞毛等，幾乎涉及到了植物的所有的器官。因此認為薄層培養(yǎng)是研究形態(tài)發(fā)生的一個較理想的實驗體系。根據(jù)器官分化的形式可將其分為四類：①表皮或亞表皮細胞進行分裂后即進行器官分化；②細胞分裂后形成愈傷組織；③無器官發(fā)生的細胞分裂轉(zhuǎn)化為形成器官的細胞分裂；④進行一次簡單形式的分化，如分化成表皮毛或單細胞的根毛。

2.研究器官分化的影響因素

薄層培養(yǎng)的分化方向可以根據(jù)供體植株的生理狀態(tài)（是否處于開花期）倍性、 取材部位、生理生化因素及物理因素等確定。在植物發(fā)育的研究中，了解各個影響因素的具體作用是控制器官分化的一個有力工具。在對營養(yǎng)芽與花芽的誘導過程中，對影響因素的研究較多。尤其花器官的發(fā)生和形成是植物個體發(fā)育中極其復雜的生理過程。影響這些變化的因子又非常多，為開花機 理的研究造成了困難。近幾年利用薄層進行花芽誘導影響因素的研究表明：外植體的生理狀態(tài)、取材部位、供體植株的倍性、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、多胺、碳水化合物、銨鹽等含氮化合物、以及光、溫度等許多因素都對花芽分化起著不同程度的調(diào)節(jié)作用。利用薄層培養(yǎng)的研究可將成花過程中 宏觀與微觀、內(nèi)因與外因、生理與形態(tài)變化之間的關(guān)系有機地聯(lián)系起來。

3.克服某些品種的再生困難，篩選新品種

在一些難于再生的植物種類中，應用薄層培養(yǎng)可以克服它們的再生困難，得到高頻率的再生植株。例如單子葉植物葉段橫切薄層培養(yǎng)可以隨意控制體胚及非胚性愈傷組織的形成，在小麥、大麥、燕麥、高粱等多種單子葉植物上獲得了器官分化。此外，在香蕉上利用薄層培養(yǎng)還得到了抗萎黃病的新品種。

三、結(jié)束語

薄層培養(yǎng)可以認識到植物發(fā)育過程的本質(zhì)，獲得與植物器官分化、發(fā)育相關(guān)的重要信息。然而，在很多情況下，在選擇培養(yǎng)基時，都是憑經(jīng)驗，以及材料進行選擇，而對于供體植株的實際狀態(tài)，內(nèi)源生長物質(zhì)的質(zhì)量和數(shù)量都沒有一個確定的理論基礎礎。在對器官分化的影響因素進行研究時，還需要進一步的深入。