基本概念

植物細胞全能性（

totipotency

成因

為什么植物細胞具有全能性呢？我們知道，一個植物體的全部細胞，都是從受精卵經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的。受精卵是一個特異性的細胞，它具有本種植物所特有的全部遺傳信息。因此，植物體內(nèi)的每一個體細胞也都具有和受精卵完全一樣的DNA序鏈和相同的細胞質(zhì)環(huán)境。當(dāng)這些細胞在植物體內(nèi)的時候，由于受到所在器官和組織環(huán)境的束縛，僅僅表現(xiàn)一定的形態(tài)和局部的功能?？墒撬鼈兊倪z傳潛力并沒有喪失，全部遺傳信息仍然被保持在DNA的序鏈之中，一旦脫離了原來器官組織的束縛，成為游離狀態(tài)，在一定的營養(yǎng)條件和植物激素的誘導(dǎo)下，細胞的全能性就能表現(xiàn)出來。于是就象一個受精卵那樣，由單個細胞或離體組織形成愈傷組織然后成為胚狀體，再進而長成一棵完整的植株。所以離體培養(yǎng)之所以能夠成功，首先是由于植物細胞具有全能性的緣故。

歷史驗證過程

1902年，德國植物學(xué)家哈伯蘭特預(yù)言植物體的任何一個細胞，都有長成完整個體的潛在能力，這種潛在能力就叫植物細胞的“全能性”。為了證實這個預(yù)言，他用高等植物的葉肉細胞、髓細胞、腺毛、雄蕊毛、氣孔保衛(wèi)細胞、表皮細胞等多種細胞放置在他自己配制的營養(yǎng)物質(zhì)中（人工配制的營養(yǎng)物），稱為培養(yǎng)基。這些細胞在培養(yǎng)基上可生存相當(dāng)長一段時間，但他只發(fā)現(xiàn)有些細胞增大，卻始終沒有看到細胞分裂和增殖。1934年，美國的懷特用無機鹽、糖類和酵母提取物配制成懷特培養(yǎng)基，培養(yǎng)番茄根尖切段，400多天后，在切口處長出了一團愈合傷口的新細胞，這團細胞被稱為愈傷組織。法國的高斯雷特制成了一種固體培養(yǎng)基，使山毛柳、黑楊形成層組織增殖，最后形成了類似藻類的突起物。1946年，中國學(xué)者羅士韋培養(yǎng)菟絲子的莖尖，在試管中形成了花。

以后許多科學(xué)家為證實這一論斷做了不懈的努力。1958年，Steward等將高度分化的胡蘿卜根的韌皮部組織細胞放在合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)根細胞會失去分化細胞的結(jié)構(gòu)特征，發(fā)生反復(fù)分裂，最終分化成具有根、莖、葉的完整的植株；1964年，Cuba和 Mabesbwari利用毛葉曼陀羅的花藥培育出單倍體植株；1969年Nitch將煙草的單個單倍體孢子培養(yǎng)成了完整的單倍體植株；1970年Steward用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個細胞培養(yǎng)成了可育的植株。至此，經(jīng)過科學(xué)家們50余年的不斷試驗，植物分化細胞的全能性得到了充分論證，建立在此基礎(chǔ)上的組織培養(yǎng)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。

細胞核全能性

1.花藥離體培養(yǎng)

2.植物組織培養(yǎng)

3.動物細胞培養(yǎng)

表達難易程度

不同的細胞表達難易程度不同。最易表達的是受精卵，其次是生殖細胞（未受精的卵細胞和花粉細胞），第三是分生組織等薄壁細胞，然后是其他已分化的組織。總之，分化程度越低的組織越易培養(yǎng)，分化程度越高的組織越難培養(yǎng)。