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植物细胞全能性离体培养的植物器官、组织或细胞之所以经培养能够再生出完整植株，其原因在于植株细胞具有全能性。
1.全能性的概念植物细胞的全能性是指植株体内任何具有完整的细胞核的细胞都拥有形成一个完整植株所必须的全部遗传信息，即一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的能力。
植物从一个受精卵进行有丝分裂，发育成具有一定形态、结构和功能的植株。
植物的体细胞染色体与受精卵是一致的，也即它们所携带的遗传信息是一样的，这样体细胞由于在植物体上所处的位置不同，表现不同的形态，承担一定的功能，这是由于它们受到具体器官或组织所在环境的束缚，是细胞核中DNA链上不同基因按一定顺序选择性地活化和阻止的结果，但遗传潜能并未丧失，具有发育成完整植株的能力。
植物细胞的全能性包括两方面的含义：一是植物细胞，无论是体细胞还是生殖细胞，都具有该物种全部的遗传信息；二是每个植物细胞具有发育成完整植株的潜在能力。
2.全能性的研究早在1839年，细胞学家施旺在他发表的细胞学说中就曾这样说过：“每个细胞应该可以独立生活和发展，假如具有的条件正如它存在于有机体内一样。
”1902年，德国著名植物学家哈伯兰特根据这个学说的理论，预言离体细胞在生理上、发育上具有潜在的“全能性”。
他这一预言阐明了一个理论：植物体内所有活的细胞都有在离体条件下，可以逐步失去原有的分化状态，转变为具有分化能力的胚胎细胞，增值分化成完整植株的潜在能力。
哈伯兰特本人以及以后的德国植物胚胎学家汉宁等人，用植物的根、茎、叶、花的小块组织或它们的细胞，进行离体的无菌培养试验，没有得到满意的结果。
1937年美国科学家怀特首先研制出了化学成分为已知化合物的培养基配方。
该培养基能促使细胞全能性体现。
他还发现了B族维生素对培养离体根的生长具有重要意义，并认识甙吲哚－3－乙酸在植物生长中调控作用。
同时，怀特和法国植物学家高斯雷特等人经过研究，第一次成功地用烟草的茎段形成层细胞和胡萝卜根的小块组织，在人工培养的条件下，使细胞增值和诱导形成愈伤组织。
细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整生物体的潜能。
在多细胞生物中，每个体细胞的细胞核都含有个体发育的全部基因，只要条件许可，都可发育成完整的
个体。
大量科学实验已证明，高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植物体的能力，
即保持着细胞的全能性。
在动物体内，随着细胞分化程度的提高，细胞分化潜能越来越窄，但它们的细胞核仍然保持着原有的全部遗传物质，具有全能性。
“多莉”绵羊的克隆成功就证明了动物细胞核具有全能性。
细胞核的全能性是细胞全能性的基础，只有当细胞内外的条件使细胞核的全能
性得到表现时，细胞全能性才能表现出来。
一个植物体的全部细胞，都是从受精卵经过有丝分裂产生的。
受精卵是一个有
着特异性的细胞，它具有本种植物所特有的全部遗传信息。
因此，植物体内的每一个体细胞也都具有和受精卵完全有样的DNA序列链和相
同的细胞质环境。
当这些细胞在植物体内时，由于受到所在器官和组织环境的束缚，仅仅表现一定的形态和局部的功能。
可是它们的遗传潜力并未丧失，全部遗传信息仍然被保存在DNA的序列链之中，一旦脱离了原来器官组织的束缚，成为游离状态，在一定的营养条件和植物激素的诱导下，细胞的全能性就能表现出来。
于是就像一个受精卵那样，由单个细胞形成愈伤组织，然后成为胚状体，再进而长成一棵完整的植株。
所以离体培养之所以能够成功，首先是由于植物细胞具有全能性的缘故。
四川师范大学科学硕士（教育硕士）研究生学期作业（论文）专用封面作业（论文）题目：细胞全能性所修课程名称： 生命科学研究与进展 修课程时间： 年 月至 年 月完成作业（论文）日期： 年 月任课教师打分： 任课教师评阅意见：任课教师签名： 年 月 日生命科学学院2014级植物学专业姓名彭琳学号20141501001………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………细胞全能性摘要生物体的每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
从理论上说，一个染色体组中含有发育为该物种的个体所必需的全部基因。
故生物体的每个活细胞都有全能性。
现将有关细胞全能性的问题归纳总结如下。
关键词细胞全能性1 细胞全能性概念细胞的全能性是指已分化的绌胞仍具有发育成完整个体的潜能。
2 细胞全能性的体现2.1植物细胞全能性的体现（图1）2.1.1体细胞的全能性自1902年德国著名植物生理学家和植物学家哈伯兰特提出了植物细胞具有全能性的理论后, 经各国科学家近百年的辛勤探索,发现几乎所有植物的根、茎、叶、花、果实和种子等不同器官、组织都能被离体培养, 并发育成新的植株张慎, 郭陶然, 邓志瑞, 等. 植物开放式组织培养的研究进展. 安徽农业科学, 2010, 26: 14281–14284. 成功的例子不胜枚举[1，2], 其中, 最重要的是在1958 年, 由美国植物学家斯图尔德(Steward)等人用胡萝卜根韧皮部的细胞进行培养, 得到了完整植株, 并开花结实, 首次证实植物细胞具有全能性。
2.1.2花粉粒的全能性应用植物的组织培养技术，把发育到一定阶段的花粉粒，通过无菌操作技术，种在人工培养基上，以改变花粉粒的发育程度。
通过培养使它离开正常的发育途径(即形成成熟花粉，最后产生精于的)，经诱导而脱分化，恢复其潜在的全能性，使其为分生细胞，进一步长成单倍体植株。
谈谈植物细胞的全能性细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有分化发育成新个体的潜能。
自从1902年德国科学家哈勃兰特(HabrlMdt)提出植物细胞的全能性理论后，细胞全能性的研究逐渐成了生物学研究领域的热点，但进展缓慢。
1958年美国科学家斯图沃德(Steward)在人工条件下用胡萝卜根部的细胞培养出了新植株，证明了植物细胞的全能性；1997年克隆羊多莉的出现标志动物细胞全能性的突破。
本文将对植物、动物细胞全能性研究的发展历程作一简介。
l植物细胞的全能性1.1植物细胞全能性提出的历史背景1838年德国植物学家施莱登根据自己的观察，论证了所有的植物体都由细胞组成，一年以后，德国动物学家施旺提出了动物体也由细胞组成，并正式提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。
细胞学说的建立把生物学家的注意力引导到细胞上来了，有力地推动了对细胞的研究。
此后许多关于细胞结构和细胞活动的发现接遁而至：1841年，Ranvi—er和Remak在动物细胞中首先发现了无丝分裂；1855年，V1rchow提出细胞病理学说，认为细胞只能通过细胞分裂而来，丰富和完善了细胞学说；1856年，Stras·burger记述了植物的细胞分裂；1887年，Weismann推测所有有性生殖生物必定发生染色体的周期性减数，1889年，Boveri记述了蛔虫染色质的消减，不久E.Strasburger在植物中也发现了这种现象；1902年，Sut-ton提出了遗传的染色体理论，主张基因对的自由组合来源于减数分裂过程中联会染色体的活动；同年，德国科学家哈勃兰特(HabrtlMdt)提出植物细胞具有全能性的理论，即每一个植物细胞都具有母体的全部基因，在一定条件下，都具有分化成一个完整植株的潜在能力。
1.2植物细胞全能性的证实在植物细胞全能性理论提出之后的50多年里科学家们没停止过对它的实验证实。
但是，这一理论直到1958年才由美国科学家斯图沃德(StewMd)通过用胡萝卜韧皮部细胞成功地培养再生植株而得到证实。
关于“细胞全能性”概念的思考作者：李丹燕林正眉来源：《中学生物学》2017年第11期摘要针对人教版高中生物必修1中提出的细胞全能性概念，分别就植物细胞全能性、动物细胞全能性、体细胞和体细胞核的全能性、细胞全能性的表现等问题进行分析总结讨论，对于一线课堂教学的科学性具有参考价值。
关键词细胞全能性植物细胞动物细胞中图分类号 Q-49 文献标志码 E在人教版高中生物课程标准实验教科书必修1的“细胞的分化”一节中，细胞的全能性概念是指：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
下文中又提到：已分化动物体细胞的细胞核具有全能性；到目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。
经过对比，学生总是会有疑问：①所有已分化的细胞都具有全能性吗？②为什么有的动物细胞经过培养不能发育成完整个体？1 细胞全能性概念问题的思考理论上来讲，生物体的每一个体细胞都具有该物种全套基因组，它们应该是具有全能性的。
但是研究发现，大多数动物的体细胞已经“单能化”，它们虽然含有全套基因组，但已经有相当程度的分化，不可能重新再分化发育为一个完整个体。
植物细胞、动物细胞的全能性体现在哪些方面？哪些细胞没有全能性？以下分析有利于学生更好地理解细胞的全能性。
1.1 植物细胞全能性的表现植物学家哈伯兰特在“细胞学说”的推动下，于1902年提出了植物细胞具有全能性的理论，在之后许多实验证实几乎所有的植物组织都能离体培养。
最重要的有1958年植物学家斯图尔德等人利用胡萝卜根韧皮部的细胞进行培养得到了完整植株并开花结果，最终培养出新植物，首次用实验科学地论证了植物体细胞具有全能性。
1967年，布尔金和尼切培养烟草、水稻、小麦未成熟花粉粒，获得单倍体植株，证实了花粉粒细胞具有全能性。
植物的受精卵虽然不是分化后的细胞，却是生命孕育的起点。
在一定条件下，受精卵能够分裂分化为各种细胞、组织，最后形成完整的个体，是全能性最高的细胞。
在无菌操作实验中，将植物体的一小部分（茎尖等主要由分化程度低的薄壁细胞构成）切下，进行离体培养，形成愈伤组织后，在一定条件下培养，经过分裂分化发育成完整植株。
植物细胞的全能性植物细胞全能性，指的是植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。
植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。
一个植物体的全部细胞，都是从受精卵经过有丝分裂产生的。
受精卵是一个特异性的细胞，它具有本种植物所特有的全部遗传信息。
因此，植物体内的每一个体细胞也都具有和受精卵完全一样的DNA序链和相同的细胞质环境。
当这些细胞在植物体内的时候，由于受到所在器官和组织环境的束缚，仅仅表现一定的形态和局部的功能。
可是它们的遗传潜力并没有丧失，全部遗传信息仍然被保持在DNA的序链之中，一旦脱离了原来器官组织的束缚，成为游离状态，在一定的营养条件和植物激素的诱导下，细胞的全能性就能表现出来。
于是就象一个受精卵那样，由单个细胞或离体组织形成愈伤组织然后成为胚状体，再进而长成一棵完整的植株。
所以离体培养之所以能够成功，首先是由于植物细胞具有全能性的缘故。
1902年，德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力，这种潜在能力就叫植物细胞的“全能性”。
为了证实这个预言，他用高等植物的叶肉细胞、髓细胞、腺毛、雄蕊毛、气孔保卫细胞、表皮细胞等多种细胞放置在他自己配制的营养物质中（人工配制的营养物），称为培养基。
这些细胞在培养基上可生存相当长一段时间，但他只发现有些细胞增大，却始终没有看到细胞分裂和增殖。
1934年，美国的怀特用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基，培养番茄根尖切段，400多天后，在切口处长出了一团愈合伤口的新细胞，这团细胞被称为愈伤组织。
法国的高斯雷特制成了一种固体培养基，使山毛柳、黑杨形成层组织增殖，最后形成了类似藻类的突起物。
1946年，中国学者罗士韦培养菟丝子的茎尖，在试管中形成了花。
以后许多科学家为证实这一论断做了不懈的努力。
1958年，Steward等将高度分化的胡萝卜根的韧皮部组织细胞放在合适的培养基上培养，发现根细胞会失去分化细胞的结构特征，发生反复分裂，最终分化成具有根、茎、叶的完整的植株；1964年，Cuba和 Mabesbwari利用毛叶曼陀罗的花药培育出单倍体植株；1969年Nitch将烟草的单个单倍体孢子培养成了完整的单倍体植株；1970年Steward用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株。
植物细胞全能性概论
摘要：
植物细胞的全能性是指植株体内任何具有完整的细胞核的细胞都拥有形成一个完整植株所必须的全部遗传信息，即一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的能力。
植物从一个受精卵进行有丝分裂，发育成具有一定形态、结构和功能的植株。
植物的体细胞染色体与受精卵是一致的，也即它们所携带的遗传信息是一样的，这样体细胞由于在植物体上所处的位置不同，表现不同的形态，承担一定的功能，这是由于它们受到具体器官或组织所在环境的束缚，是细胞核中DNA链上不同基因按一定顺序选择性地活化和阻止的结果，但遗传潜能并未丧失，具有发育成完整植株的能力。
关键词：
植物全能性植物细胞组织培养
正文
植物细胞全能性的历史验证过程
1902年，德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力，这种潜在能力就叫植物细胞的“全能性”。
为了证实这个预言，他用高等植物的叶肉细胞、髓细胞、腺毛、雄蕊毛、气孔保卫细胞、表皮细胞等多种细胞放置在他自己配制的营养物质中（人工配制的营养物），称为培养基。
这些细胞在培养基上可生存相当长一段时间，但他只发现有些细胞增大，却始终没有看到细胞分裂和增殖。
1934年，美国的怀特用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基，培养番茄根尖切段，400多天后，在切口处长出了一团愈合伤口的新细胞，这团细胞被称为愈伤组织。
法国的高斯雷特制成了一种固体培养基，使山毛柳、黑杨形成层组织增殖，最后形成了类似藻类的突起物。
1946年，中国学者罗士韦培养菟丝子的茎尖，在试管中形成了花。
以后许多科学家为证实这一论断做了不懈的努力。
1958年，Steward等将高度分化的胡萝卜根的韧皮部组织细胞放在合适的培养基上培养，发现根细胞会失去分化细胞的结构特征，发生反复分裂，最终分化成具有根、茎、叶的完整的植株；1964年，Cuba和Mabesbwari利用毛叶曼陀罗的花药培育出单倍体植株；1969年Nitch将烟草的单个单倍体孢子培养成了完整的单倍体植株；1970年Steward用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株。
至此，经过科学家们50余年的不断试验，植物分化细胞的全能性得到了充分论证，建立在此基础上的组织培养技术也得到了迅速发展。
植物细胞全能性表达的条件
一个已经分化的细胞要实现起全能性一般要经历两个过程：一是脱分化，使外植体的细胞转变成胚性细胞，从而获得不断分裂的的能力;二是再分化，是胚性细胞分化形成器官。
理论上，植物任何细胞都具有全能性，具有再生完整植株的潜能。
但在细胞工程实践中，不是所有体细胞都易再生成完整植株。
不同分化程度的细胞其脱分化的能力不同。
同时要实现植物细胞全能性必须满足：1具有较强全能性的细胞从植物组织一支性影响下解脱出来，使其处于独立发育的立体条件下;2赋予离体细胞一定刺激，包括营养物质、植物激素、光周期、温度、湿度、酸碱度等。
细胞的脱分化和再分化
在某些特定的条件下，分化细胞的表型不稳定，其基因活动模式也发生可逆性的变化，细胞脱离原状态而恢复到分生状态，这一变化过程叫脱分化。
细胞脱
分化的结果，会产生愈伤组织。
脱分化细胞失去的分化的特征，在特定条件诱导下，可在此开始新的分化发育过程，最终形成各种组织、器官或胚状体等，即再分化。
在大多数情况下，再分化过程是在愈伤组织细胞中发生，有时则直接发生于脱分化的细胞中，无需经过愈伤组织。
离体条件下的细胞脱分化和再分化的一般过程
1诱导期：诱导期是指细胞准备进行分裂的时期。
此时距离伤口较近的细胞略有增大，细胞质增多，相应液泡缩小，核变大，成球形，并向细胞中央移动；核仁变大，RNA增加，进入分裂准备阶段。
2分裂期：脱分化完成，再分化开始。
3分化期：分化期成为形成期，特征是出现组织分化，如周皮分化和维管组织分化。
愈伤组织
植物愈伤组织通常是指植物收到机械，动物或微生物伤害后，创伤部位细胞脱分化而不断增殖形成松散排列、无特定结构和动能的飞器官化组织。
植物愈伤组织一般为淡黄色或白色，也有绿色或红色等，老化的愈伤组织多转为黄色或褐色。
愈伤组织的形成是成熟细胞脱分化的结果，愈伤组织形成后，通过器官或体细胞胚胎发生可实现植株再生。
全能性的表达
全能性与全能性的表达具有不同的含义，全能性细胞只有在适当条件下才能表达出全能性来。
已分化的植物细胞要表达全能性，必须先脱分化，使细胞恢复到胚性阶段，而生长素尤其使2，4－D对分化有重要作用。
但是不同植物的外植体对生长素处理的反应并不完全相同，有些种的外植体只能产生一些细胞系而无形态发生的能力，而有些则能通过器官发生或胚胎发生表达其全能性。
此外，所取外植体的部位也很重要。
另一种诱发全能性表达的机理可能是体细胞减数分裂，其结果发生单倍化及分离现象。
单倍性细胞在发生体细胞胚过程中能自发进行核内复制，恢复二倍性。
同时，体细胞减数分裂也是体学习班基因型发生变异的一种原因。
一般认为，细胞的孤立也是诱发全能性表达的重要因素。
这是因为在整体职务中，某此细胞的发育取决于其周围组织发出的一组信号。
如果中止这些信号，例如孤立，而给予其他某种信号，有可能转变其发育方向，乃至表达全能性。
全能性使体细胞发生的某些变异可以遗传给下一代，它丰富了遗传学的研究内容，是体细胞遗传学的重要基础；同时，植物体细胞离体培养技术比较容易，可以在离体条件下进行基因工程操作，因此全能性的研究也是植物改良的重要基础。
全能性只是一种可能性，要使这种可能变为现实必须满足两个条件：一是要把这些细胞从植物体其余部分的抑制性影响下解脱出来，也就是说必须使这部分细胞处于离体的条件下；二是要给予它们适当的刺激，即给予它们一定的营养物质，并使它们受到一定激素的作用。
植物器官的愈伤组织的诱导和再分化培养
本实验取材是胡萝卜
1、选择无伤、无病、形状较规则的胡萝卜，用小刷子在流动的自来水下洗刷胡萝卜，除净表面所有的泥屑。
用刮皮刀除去表皮1-2mm，横切成大约40mm厚的切片。
以下步骤全部在无菌条件下进行。
2、在超净工作台上，先用70%的酒精消毒30s，用无菌水冲洗一遍，再用0.1%的升汞消毒7~10min。
在灭菌过程中，要震荡几次，消毒后用无菌水冲洗3~4次。
3、取消毒过的胡萝卜放入已灭菌的带有滤纸的培养皿中，用无菌解剖刀从两端各切去10毫米，再将留下的胡萝卜直根切成一系列10毫米厚的横切片，再将每一片切成小块，外植体的大小要尽量一致。
4、接种取下培养瓶的塞子（或锡铂纸），用火灼烧瓶口2 cm处，手持培养瓶呈45º角，用消毒镊子把2块外植体转到琼脂培养基的表面。
然后立即将烧过的封口棉塞或锡铂纸封住瓶口。
每两次转移之间都要用酒精灯灼烧镊子，防止带菌，接种后在培养瓶上标明培养物名称和培养日期。
5、将培养物一部分置于25。
C温箱中暗培养。
黑暗条件下培养四周左右就会形成一块较大的愈伤组织。
植物细胞全能性展望
植物细胞全能性的证实推动了组织培养及其相关研究领域的迅猛发展。
在茎尖和遇上组织培养研究中，我国已经有700种以上的植物能离体再生植株，其中通过试管苗实现产业化生产的植物有兰花，马铃薯等诸多经济作物。
为我国农业创造了巨大的经济利润。
虽然许多植物细胞包括重要农作物，通过原生质体培养，单细胞培养、花妖或花粉培养和茎尖等组织器官培养能再生植株，但是当前的植物组织培养还是经验行的工作，植物组织培养钻无性繁殖，植物育种和植物遗传操作中的应用越来越多的取决于了解各种相互作用因素的作用机理。
植物全能性的表达受到许多外界因素的影响，如外植体的种类与发育状态培养基成分，特别是植物生长调节剂，光照与温度都影响培养物形态的发生。
进一步解释全能性表达信号传道作用分子，有利于促进植物组织培养的发展和应用。
