植物再生的理论发展和应用革新

Theory development and application innovation in plant regeneration

在严酷的自然环境中,植物进化出了强大的再生能力,能够在受伤后修复或替换受损的组织和器官。在种子植物中,再生现象大致可以分为组织再生、器官从头再生和体细胞胚再生。组织再生是植物对受伤组织进行修复的过程,比如维管组织受损断裂后重新建立连接,这被应用于植物嫁接等技术中。器官从头再生是受伤的植物体上再生出不定根和不定芽的过程,这是非胚性愈伤组织的组织培养、扦插、压条等技术的基础,展现了植物细胞的多能性。体细胞胚再生是指植物体细胞脱分化为胚胎干细胞后再经历胚胎发育形成完整植株的过程,应用于胚性愈伤组织的组织培养,是植物细胞全能性的体现。植物再生能力可谓是众多农艺技术的基础,Ian M.Sussex在"The Scientific Roots of Modern Plant Biotechnology"一文中将植物再生能力的研究列为现代植物生物技术的"根源"之一(Sussex 2008)。虽然人们观察和利用植物再生能力有很长的历史,但对其分子机制的解析才处于起步阶段。早期对再生的研究主要集中在组织培养中如何利用植物生长调节剂控制器官或体细胞胚的发生,但是对很多关键过程知之甚少,比如植物细胞如何响应伤口和激素从而进行命运转变的机制。