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植物繁殖的奇迹——从单个细胞到植株

    自从1865年,英国物理学家罗伯特.胡克在显微镜下看到了软木的死细胞以来同,人们对植物细胞已经作了相当详细的研究。

    科学家们知道,植物细胞的种类很多,它们具有不同的形状,能行使不同的功能。植物细胞的形状与其在植物体内承担的功能有关。比如,薄壁细胞具有吸收、贮藏、通气和营养作用,所以它们呈球形、星芒状或多边形;导管细胞、筛管细胞和管胞,它们在植物体内输导水分和养料,所以它们呈长管状;纤维细胞和石细胞都起支持作用,所以它们的形状多半呈纺锤状或球状;而起保护作用的表皮毛则多半呈刺状。然而,科学家发现,不管形状如何多变、功能如何复杂,一个植物细胞在适宜的条件下总能发育成一个完整的植株。

    20世纪初,德国植物学家哈勃伦脱曾大胆设想用一个植物细胞培养出幼小的植物,可惜因条件限制失败了。50年代,美国科学家斯蒂瓦特用胡萝卜根部细胞,在培养基中首次成功地培养出完整的胡萝卜植株,开创了植物细胞和组织培养的新纪元。实践证明,利用离体培养的方法,单个植物细胞完全能长成一群细胞,最终培育成完整的植物。

    单个植物细胞为什么能分化成根、茎、叶、花和种子等器官呢?这是因为,所有的植物细胞都是由受精卵分裂产生的,受精卵含有植物所特有的全部遗传信息,因此,虽然植物体内细胞的外形、结构、生理特点不尽相同,但它们都具有相同的,完整的遗传物质。环境的束缚使它们不得不表现出特定的形态和功能,一旦脱离母体,摆脱束缚,它们就可能在一定的营养和激素作用下激发原先的遗传潜力,使细胞分化出组织、器官,最后发育成完整的新植株。人们还注意到:在不同时期必须给离体细胞不同的环境,这样才能使细胞按照一定的程序长成完整的、具有一定形态和生理特性的植物。

    然而,并不是所有的植物细胞在离体培养时都能发育成新个体。科学家认为,这跟培养基和激素的类型、取用细胞的部位以及光照、温度等有关。当前,人们只是根据经验和偏爱选择离体细胞的培养条件,等到探索出科学规律后,离体细胞的培养就将更成熟。到那时,所有的植物细胞都能培养出完整的植株了。

(作者:范汜 编辑:fengyf)

 
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