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论全息生物学在组织培养外植体选择上的应用
吴升鹏
（华南农业大学 农学院 07农生一班 200730010222）

摘要：植物细胞与组织培养发展至今已成为一种非常重要的作物繁殖方式，虽然取得了很大的进展，然而却依然有很多问题未能解决，而其中外植体作为内因尤为重要的因素。本文通过对相关资料的整合，阐述了全息生物学的原理及其在植物离体培养外植体选择上的应用。

关键词：植物细胞组织培养 外植体 全息胚 全息生物学

1902年，德国植物学家G.Haberlandt预言，作为植物组织器官和组织基本单位的细胞，在一定的条件下，有可能分裂和分化，乃至形成植株。1958年，F.C.Steward通过胡萝卜细胞悬浮培养使得胚性细胞茎发育形成植株，首次证明了这一假说，之后各学者相继用各种植物细胞或组织通过离体培养，获得再生植株。都进一步证明了植物细胞全能性的存在，即由于植物体的每个细胞都具有该植物的全套遗传物质，故一定的条件下，可发育成为完整的植物个体。
虽然时至今日，植物细胞与组织培养取得了很大的发展，却也存在着诸多问题未能予以解决，如污染，褐化，玻璃化，变异，形态发生能力的丧失，包括很多植物目前未能获得组培苗，如何解决这些问题，以提高组培的成功率，获得具有优良性状的植株？作为组织培养的内因，外植体的选择显得尤为重要。不同植物，作为外植体的适合部位各不相同，而其中是否有某种规律的存在。
《黄帝内经》云：“智者察同，愚者察异”，19世纪30年代末，M.Schleiden和T.Schwann创立了细胞学说，提出动物和植物都是由细胞组成，每个细胞既是有自己相对独立的生命过程，又共同组成生命的整体，执行相应的功能。1985年，张颖清教授提出了全息胚学说，他认为：“生物体是由处于不同发育阶段和具有不同特化的多重全息胚组成的” 张颖清 《全息胚定域选种法》 中国农学通报1991年第7卷第5期 P4
，而“在一个多细胞生物个体上，细胞是发育程度最低的全息胚，处于时间轴的起点；而个体整体本身则是发育程度最高的全息胚。” 张颖清 《全息生物学》上册 高等教育出版社 P175
细胞和多细胞生命整体是全息胚的两种特例。根据张教授提出的生物全息率：“生物体的任一相对独立的部分的每一点的化学组成相对于这一部分的其他位点，都和整体上这点所对应的部位的化学组成相似程度较大。这些点在这一相对独立的部分的分布规律与其所对应的部位在整体的分布规律相同。” 张颖清 《生物全息律》 自然杂志 第四期 P244
这里的“任一相对独立的部分”实际上指的便是全息胚。生物的发育，主要与合子胚的极性形成有关，而其实际是不同时空细胞内基因选择性表达的不同，个体每一细胞虽具有该生物完整的全套遗传物质，却不完全表达，而是有些基因表现出较高的活性，而另一些基因受到了一定程度的抑制，生物体某一部分中具有较高活性的基因的总和被称为“高活性基因组合”。在多细胞生物中，表达我们人类所需的性状，即“期望性状”的部位，根据cDNA返接与缺失动态平衡理论，往往“期望性状高活性基因组合”也高，若选取期望性状部位的细胞群作为外植体来繁殖后代，后代将中会有突出的期望性状表现。根据生物全息律，张教授通过实验研究得出结论：“在一个生物体中，两个全息胚未来器官图谱的同名部位的特有高活性基因组合相似程度较大。” 张颖清 《全息胚定域选种法》中国农学通报1991年第7卷第5期 P5
这样一来，我们便可根据根据生物全息律，在全息胚上找到与整体上表现期望性状的部位相对应的部位作为外植体进行繁殖。这种选种方法称为“全息定域选种”。
全息定域选种法的原则其实就是生物体部分与整体相对应的部位的遗传差异及其差异的分布规律相同。在不同植物中，植物的期望性状的分布规律不同，故而一般应选取的外植体部位亦应跟着对应不同。复旦大学倪徳祥 倪徳祥 《植物离体器官形态发生中的生物全息现象》上海农业学报 1986年2（1）
通过对斑叶海棠(Begonl’a二x一cultorum)，甜叶菊，双色花叶芋(Calacliombicolor)及亮白花叶芋(C.hortolanu。)的叶片离体培养的观察研究，发现甜叶菊的植株是直立型(株高1·2米左右)，且有分枝，其叶片基部的芽再生能力最低，而远基端的外植体有较高的再生能力，斑叶海棠的茎较短，近莲座型，而芽发生早且频率高的位置是在离远基端有一定距离的部位。而双色花叶芋(Calacliombicolor)及亮白花叶(C.hortolanu。)的植株则完全莲座状，叶片从地下的块茎上成丛地长出，它们叶片上首先产生芽和发芽频率较高的部位，既不是在叶片的远基端，也不是在近远基端处，而是出现在叶片的基部。夏勇，赵冬梅（1999） 夏勇 赵冬梅 《生物全息律在甘蓝幼苗组培中的应用初探》 广西农业科学 1999年第2期
以甘蓝不同切断为外植体，结果发现“甘蓝幼苗不同部位的切块在离体培养时存在着全息现象,不定芽发生的部位、数量、频率的梯度变化均遵循生物全息律。激素浓度的不同、外植体大小的不同都不改变生物全息律在甘蓝幼苗组培中发生作用。” 甘蓝苗期呈莲座状，而不定芽的发生都集中在外植体近基端切口处。另外，根据李杰 ,黄敏仁 ,王明庥,蔡汝等（2005）的研究　李　杰等《:蝴蝶兰叶片诱导植株再生的研究》2005 年　总第117 期
，蝴蝶兰花梗不同部位腋芽诱导效果不同，以基部向上第2 节花梗腋芽诱导率最高。而对于叶片不同部位叶段的诱导也发现带叶基的叶段要较叶中和叶尖早且容易发生诱导。由蝴蝶兰的形态特征可见，而蝴蝶兰茎较短，叶片由基部长出。其结果正符合生物全息律。
由此可见，利用生物全息律选择外植体，具有重大的意义，它能有效地提高离体培养器官的诱导率，避免了选择外植体的盲目性，从而对于种质资源的保存，次生代谢物的生长，良种繁育等具有明显的意义。