植物細胞全能性

植物細胞全能性（totipotency），指的是植物的每個細胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發育成完整植株的遺傳能力。植物細胞全能性是植物組織培養的理論基礎。

基本介紹

• 中文名：植物細胞全能性
• 外文名：totipotency
• 提升發展：植物組織培養
• 發現者：哈伯蘭特

基本概念

植物細胞全能性（totipotency）：指植物的每個細胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發育成完整植株的遺傳能力。在適宜條件下，任何一個細胞都可以發育成一個新個體。植物細胞全能性是植物組織培養的理論基礎。

成因

為什麼植物細胞具有全能性呢？我們知道，一個植物體的全部細胞，都是從受精卵經過有絲分裂產生的。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環境。當這些細胞在植物體內的時候，由於受到所在器官和組織環境的束縛，僅僅表現一定的形態和局部的功能。可是它們的遺傳潛力並沒有喪失，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，在一定的營養條件和植物激素的誘導下，細胞的全能性就能表現出來。於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後成為胚狀體，再進而長成一棵完整的植株。所以離體培養之所以能夠成功，首先是由於植物細胞具有全能性的緣故。

歷史驗證過程

1902年，德國植物學家哈伯蘭特預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”。為了證實這個預言，他用高等植物的葉肉細胞、髓細胞、腺毛、雄蕊毛、氣孔保衛細胞、表皮細胞等多種細胞放置在他自己配製的營養物質中（人工配製的營養物），稱為培養基。這些細胞在培養基上可生存相當長一段時間，但他只發現有些細胞增大，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製成懷特培養基，培養番茄根尖切段，400多天后，在切口處長出了一團癒合傷口的新細胞，這團細胞被稱為愈傷組織。法國的高斯雷特製成了一種固體培養基，使山毛柳、黑楊形成層組織增殖，最後形成了類似藻類的突起物。1946年，中國學者羅士韋培養菟絲子的莖尖，在試管中形成了花。
以後許多科學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蔔根的韌皮部組織細胞放在合適的培養基上培養，發現根細胞會失去分化細胞的結構特徵，發生反覆分裂，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葯培育出單倍體植株；1969年Nitch將菸草的單個單倍體孢子培養成了完整的單倍體植株；1970年Steward用懸浮培養的胡蘿蔔單個細胞培養成了可育的植株。至此，經過科學家們50餘年的不斷試驗，植物分化細胞的全能性得到了充分論證，建立在此基礎上的組織培養技術也得到了迅速發展。

細胞核全能性

1. 花葯離體培養
   
2. 植物組織培養
   
3. 動物細胞培養
   

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，然後是其他已分化的組織。總之，分化程度越低的組織越易培養，分化程度越高的組織越難培養。