再生
基本信息
中文名稱 再生(植物)
類型 植物 [2]
領域 生物科學
現象 恢復或複製失去部分
從柳樹上取下一段枝條,將其下端插入潮濕的沙土或水中,經過一段時間,就會從上下切割表面長出芽和不定根。
將秋海棠屬或景天科某些種類的葉子從母體分離下來,放在潮濕環境下,容易產生不定根與不定芽。在落地生根葉子邊緣的凹陷處,常殘存有分生組織團,隨着葉片的增大,分生組織繼續分裂和分化,每個分生組織均可發育成一個小植株,有人把這過程稱為生殖性再生。各種植物離體葉子的再生能力差別較大。哈格曼對1204種植物所做試驗表明,501種植物離體葉只長根,不長芽;25種僅長枝條不生根;289種既能生根又可長枝條;其餘389種兩者都不長。有人把插葉時只生根,不長枝條的現象,稱為"不完全再生"。
扦插帶有葉柄的香葉天竺葵葉子,其不定根與不定芽均由葉柄切口處的愈傷組織產生。不定芽的產生通常有內生的(即在愈傷組織內部發生),和外生的(在愈傷組織近表面處發生)兩種方式。
許多草本植物的根很少或沒有再生能力,但某些多年生田間雜草,如田旋花和刺兒菜等的根被機械切割成碎段後,每個碎段就是一個繁殖體,可產生不定根與不定芽。因此這些雜草極難根除。
植物的組織,甚至單個細胞都具有再生能力。在植物組織中,尤以分生組織的再生能力更為明顯。
從薄荷、馬鈴薯、蘭花的莖端切下生長點,接種在合適的培養基上,均能再生出完整植株。如果用手術的方法,將莖端分生組織劈切成兩半,或分切成幾塊,則每一部分仍可重建成一個完整的苗端,最後各自發育成一個枝條。如果把洋紫蘇莖切一楔形缺口,以切斷上下維管束的聯繫,此後在維管束之間的皮層薄壁組織細胞或髓細胞會再分化出木質部分子和韌皮部分子,使中斷的維管束重新連接起來。
植物再生中,最引人注目的是單個營養細胞的再生。1955年 F.C.斯圖爾德從胡蘿蔔根的韌皮部中分離細胞,然後培養在液體培養基中,這些細胞開始伸長和分裂,產生出不規則的細胞團,其中一部分獲得極性,並發育成類似胚的胚狀體。再將它們由液體培養基轉移到固體培養基上,即發育成幼小的植物體。經移栽到花盆內生長和發育一段時間後,還能開花結實。
施用植物激素或生長調節物質會加速插枝的生根或離體培養組織的分化。激素的種類、相對和絕對濃度能影響根和芽再生的先後,提示體內激素平衡與再生過程關係密切。
孢子植物中,從單細胞的藻類到多細胞的苔蘚植物和蕨類植物,都有再生能力。如傘藻,為一種分化過程相當高的單細胞綠藻,每個藻體的基部具假根,頂端為一圓形的帽狀體,中間由柄相連,細胞核通常位於假根中。當切除帽狀體及一部分藻柄後,又再生出一個新的帽狀體。如果將一部分具核的假根切除,帽狀體仍然可以再生(見細胞分化)。
各種真菌也有廣泛的再生能力,如香菇等,當子實體的某些部分被破壞或分離後,一般仍能重建成正常的子實體。
苔蘚植物中,苔綱的再生能力最為明顯。它們的離體假根、葉片、蒴柄和孢蒴等均能再生出新的原絲體或芽胞,最後發育成完整植株。
1902年,德國植物學家G.哈貝蘭特最早提出了分離的植物細胞,如培養在合適的營養條件下,就會像合子(受精卵)一樣發育成完整的植株,植物細胞的這種能力稱為全能性。斯提瓦將單細胞培養成整株植物的實驗給予這種看法以有力的支持。植物在遭受凍害、火災、病蟲侵害、草食性動物取食等情況下失去或死去一部分後,能再生失掉的部分,這對植物的生存和繁衍具有重要意義。
自古以來,人們就在農業、林業、果樹和花卉園藝上,利用植物的再生能力,用插條、插葉、插根和單芽扦插等方法,擴大和加速植物繁殖,同時保持繁殖體原有的優良品質。近年來,人們應用手術方法,將分離的植物組織或器官,在無菌的培養基上培養,以獲得完整植株,例如莖尖的離體培養,在獲得無病毒植株(如馬鈴薯),以及擴大繁殖體(如蘭花)等方面,都取到了顯著成效。