植物生長調節劑對離體培養和再生的影響

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什麼是再生？

無論是植物還是動物，每種生物體都具有不同程度的生長和再生的自然能力。例如，每天都有數百萬個細胞死亡，為了生存，我們需要用新的健康細胞來替代它們。

同樣，在植物中，如果我們切斷枝條或其一部分，或進行克隆，它會自行再生。這是由於分生組織細胞，生物體產生相同型別以及不同型別的細胞，這些細胞分化形成專門的組織、細胞、器官，甚至新的生物體。

植物基因工程

因此，再生是指細胞形成新的組織、器官甚至全新生物體的能力。但並非所有細胞都能在所有條件下形成新的組織或器官。

例如，我們不能從根細胞再生枝條，因為它是一個分化的細胞，註定只能產生根，類似於枝條細胞。如果它是完全分化的分生組織細胞，它根本不會分裂，最終會死亡，並且不會再生新的細胞或組織。

植物組織培養

植物組織培養始於提取外植體，對其進行滅菌，然後將其放入合適的培養基中。根據培養基的成分，外植體可以朝不同的方向發展。

再生 − 在植物組織培養中，透過改變細胞的生長條件，例如激素成分，我們可以使分生組織細胞甚至分化細胞再生形成相同或不同型別的細胞，甚至整株植物。此外，我們可以從枝條再生根，反之亦然，這通常是不可能的。植物細胞的這種特性使它們具有全能性。

植物透過器官發生或體細胞胚胎發生再生。全能性和再生是植物細胞進行微繁殖、器官培養、體細胞雜交、基因修飾以及透過植物組織培養實現的許多其他重要特性。

• 在培養基中透過誘導生長激素，從愈傷組織（未分化細胞）形成芽、根和葉（分化細胞）的過程稱為器官發生。

  這又分為兩種型別：直接器官發生（器官直接從外植體形成，沒有愈傷組織形成）和間接器官發生（器官從愈傷組織產生）。從愈傷組織形成根的過程稱為生根，形成芽的過程稱為芽發生。

• 在體細胞胚胎發生中，這裡的全能細胞可能經歷胚胎發生途徑形成體細胞胚，這些胚可以生長成再生為整株植物。

植物生長調節劑 − 植物組織培養或離體培養主要使用4種植物生長調節劑。它們是生長素、細胞分裂素、赤黴素和脫落酸。主要的生長調節劑，如生長素和細胞分裂素，在決定外植體生長方向方面起著重要作用。

• 生長素可以誘導愈傷組織形成、枝條伸長和根再生，具體取決於其在生長培養基中使用的濃度。

• 細胞分裂素主要用於細胞分裂、枝條再生和體細胞胚胎發生。它們還已知可以增加培養細胞內的代謝活性。

通常在組織培養中，我們取體細胞組織，例如葉片，進行滅菌處理，然後將其分解成小塊用作外植體。將這種外植體放在含有生長激素的合適培養基上，可以進行愈傷組織的形成，愈傷組織是未分化細胞的團塊。

除此之外，外植體還可以朝另一個方向或命運發展，稱為胚狀體，這裡涉及的過程稱為胚胎發生。這些胚狀體可以轉化為人工種子，然後在發芽後實際生長成成熟的植物。另一方面，愈傷組織可以透過生根過程誘導產生根。

此外，芽可以從愈傷組織中透過發芽過程發育出來。為了發育為成熟的植物，這些芽透過腋芽生長過程進一步發育為腋芽，最終形成整株植物。

整個過程實際上取決於任何給定時間生長調節劑的數量或不同濃度。兩種主要的生長調節劑生長素和細胞分裂素在愈傷組織誘導、胚胎發生、生根、發芽和腋芽生長過程中非常突出。

離體培養中再生所需的激素比例

此處討論的值可能是獨立的，並且可能因實驗而異。在選擇不同的植物或植物的一部分作為外植體或取決於條件時，生長素和細胞分裂素的絕對濃度可能會發生變化。因此，支配這些過程的比率比值本身更重要。

愈傷組織誘導 − 為了誘導愈傷組織，需要生長素與細胞分裂素的比例為 15:1，即 3mg/L 的生長素和 0.2mg/L 的細胞分裂素（激動素）。

生根 − 為了在愈傷組織形成後產生根，需要生長素與細胞分裂素的比例為 150:1，其中生長素的濃度為 3mg/L，細胞分裂素的濃度為 0.02mg/L。

發芽 − 為了產生芽，需要生長素與細胞分裂素的比例非常低，為 1:333，即生長素的濃度為 0.003mg/L，細胞分裂素的濃度為 1mg/L。

腋芽生長 − 對於腋芽的生長，需要非常低的生長素與細胞分裂素濃度，比例為 1:1000。這裡所需的生長素濃度為 0.001 mg/L，細胞分裂素濃度為 1mg/L。

胚胎發生 − 在這裡形成胚狀體，與細胞分裂素相比，需要非常高濃度的生長素。這裡的比例為 1000:1，其中生長素的濃度為 4 mg/L，細胞分裂素的濃度為 0.004 mg/L。

結論

植物生長調節劑是激素，當外植體在離體條件下培養時，它有助於植物器官、細胞、組織甚至整株植物的再生。

在所有激素中，生長素和細胞分裂素都作為生長調節劑發揮著重要作用，其在培養基中的比例和濃度決定了從外植體形成不同器官。總結上述所有比率，我們可以說在非常高的生長素-細胞分裂素比率下，胚胎發生得到促進。

在相對較高比例下，促進生根，而在生長素和細胞分裂素濃度處於中間水平時，誘導愈傷組織。在生長素與細胞分裂素的比例非常低時，發生發芽和腋芽形成。因此，根據我們在組織培養過程中的目標，決定生長調節劑的組成。