植物生长调节剂对离体培养和再生的影响

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什么是再生？

无论是植物还是动物，每种生物体都具有不同程度的生长和再生的自然能力。例如，每天都有数百万个细胞死亡，为了生存，我们需要用新的健康细胞来替代它们。

同样，在植物中，如果我们切断枝条或其一部分，或进行克隆，它会自行再生。这是由于分生组织细胞，生物体产生相同类型以及不同类型的细胞，这些细胞分化形成专门的组织、细胞、器官，甚至新的生物体。

植物基因工程

因此，再生是指细胞形成新的组织、器官甚至全新生物体的能力。但并非所有细胞都能在所有条件下形成新的组织或器官。

例如，我们不能从根细胞再生枝条，因为它是一个分化的细胞，注定只能产生根，类似于枝条细胞。如果它是完全分化的分生组织细胞，它根本不会分裂，最终会死亡，并且不会再生新的细胞或组织。

植物组织培养

植物组织培养始于提取外植体，对其进行灭菌，然后将其放入合适的培养基中。根据培养基的成分，外植体可以朝不同的方向发展。

再生 − 在植物组织培养中，通过改变细胞的生长条件，例如激素成分，我们可以使分生组织细胞甚至分化细胞再生形成相同或不同类型的细胞，甚至整株植物。此外，我们可以从枝条再生根，反之亦然，这通常是不可能的。植物细胞的这种特性使它们具有全能性。

植物通过器官发生或体细胞胚胎发生再生。全能性和再生是植物细胞进行微繁殖、器官培养、体细胞杂交、基因修饰以及通过植物组织培养实现的许多其他重要特性。

• 在培养基中通过诱导生长激素，从愈伤组织（未分化细胞）形成芽、根和叶（分化细胞）的过程称为器官发生。

  这又分为两种类型：直接器官发生（器官直接从外植体形成，没有愈伤组织形成）和间接器官发生（器官从愈伤组织产生）。从愈伤组织形成根的过程称为生根，形成芽的过程称为芽发生。

• 在体细胞胚胎发生中，这里的全能细胞可能经历胚胎发生途径形成体细胞胚，这些胚可以生长成再生为整株植物。

植物生长调节剂 − 植物组织培养或离体培养主要使用4种植物生长调节剂。它们是生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸。主要的生长调节剂，如生长素和细胞分裂素，在决定外植体生长方向方面起着重要作用。

• 生长素可以诱导愈伤组织形成、枝条伸长和根再生，具体取决于其在生长培养基中使用的浓度。

• 细胞分裂素主要用于细胞分裂、枝条再生和体细胞胚胎发生。它们还已知可以增加培养细胞内的代谢活性。

通常在组织培养中，我们取体细胞组织，例如叶片，进行灭菌处理，然后将其分解成小块用作外植体。将这种外植体放在含有生长激素的合适培养基上，可以进行愈伤组织的形成，愈伤组织是未分化细胞的团块。

除此之外，外植体还可以朝另一个方向或命运发展，称为胚状体，这里涉及的过程称为胚胎发生。这些胚状体可以转化为人工种子，然后在发芽后实际生长成成熟的植物。另一方面，愈伤组织可以通过生根过程诱导产生根。

此外，芽可以从愈伤组织中通过发芽过程发育出来。为了发育为成熟的植物，这些芽通过腋芽生长过程进一步发育为腋芽，最终形成整株植物。

整个过程实际上取决于任何给定时间生长调节剂的数量或不同浓度。两种主要的生长调节剂生长素和细胞分裂素在愈伤组织诱导、胚胎发生、生根、发芽和腋芽生长过程中非常突出。

离体培养中再生所需的激素比例

此处讨论的值可能是独立的，并且可能因实验而异。在选择不同的植物或植物的一部分作为外植体或取决于条件时，生长素和细胞分裂素的绝对浓度可能会发生变化。因此，支配这些过程的比率比值本身更重要。

愈伤组织诱导 − 为了诱导愈伤组织，需要生长素与细胞分裂素的比例为 15:1，即 3mg/L 的生长素和 0.2mg/L 的细胞分裂素（激动素）。

生根 − 为了在愈伤组织形成后产生根，需要生长素与细胞分裂素的比例为 150:1，其中生长素的浓度为 3mg/L，细胞分裂素的浓度为 0.02mg/L。

发芽 − 为了产生芽，需要生长素与细胞分裂素的比例非常低，为 1:333，即生长素的浓度为 0.003mg/L，细胞分裂素的浓度为 1mg/L。

腋芽生长 − 对于腋芽的生长，需要非常低的生长素与细胞分裂素浓度，比例为 1:1000。这里所需的生长素浓度为 0.001 mg/L，细胞分裂素浓度为 1mg/L。

胚胎发生 − 在这里形成胚状体，与细胞分裂素相比，需要非常高浓度的生长素。这里的比例为 1000:1，其中生长素的浓度为 4 mg/L，细胞分裂素的浓度为 0.004 mg/L。

结论

植物生长调节剂是激素，当外植体在离体条件下培养时，它有助于植物器官、细胞、组织甚至整株植物的再生。

在所有激素中，生长素和细胞分裂素都作为生长调节剂发挥着重要作用，其在培养基中的比例和浓度决定了从外植体形成不同器官。总结上述所有比率，我们可以说在非常高的生长素-细胞分裂素比率下，胚胎发生得到促进。

在相对较高比例下，促进生根，而在生长素和细胞分裂素浓度处于中间水平时，诱导愈伤组织。在生长素与细胞分裂素的比例非常低时，发生发芽和腋芽形成。因此，根据我们在组织培养过程中的目标，决定生长调节剂的组成。