植物細(xì)胞全能性（totipotency），指的是植物的每個(gè)細(xì)胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。植物細(xì)胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。

中文名

植物細(xì)胞全能性

外文名

totipotency

發(fā)現(xiàn)者

哈伯蘭特

基本概念

植物細(xì)胞全能性（

totipotency

）：指植物的每個(gè)細(xì)胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。在適宜條件下，任何一個(gè)細(xì)胞都可以發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體。植物細(xì)胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。

成因

為什么植物細(xì)胞具有全能性呢？我們知道，一個(gè)植物體的全部細(xì)胞，都是從受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的。受精卵是一個(gè)特異性的細(xì)胞，它具有本種植物所特有的全部遺傳信息。因此，植物體內(nèi)的每一個(gè)體細(xì)胞也都具有和受精卵完全一樣的DNA序鏈和相同的細(xì)胞質(zhì)環(huán)境。當(dāng)這些細(xì)胞在植物體內(nèi)的時(shí)候，由于受到所在器官和組織環(huán)境的束縛，僅僅表現(xiàn)一定的形態(tài)和局部的功能?？墒撬鼈兊倪z傳潛力并沒(méi)有喪失，全部遺傳信息仍然被保持在DNA的序鏈之中，一旦脫離了原來(lái)器官組織的束縛，成為游離狀態(tài)，在一定的營(yíng)養(yǎng)條件和植物激素的誘導(dǎo)下，細(xì)胞的全能性就能表現(xiàn)出來(lái)。于是就象一個(gè)受精卵那樣，由單個(gè)細(xì)胞或離體組織形成愈傷組織然后成為胚狀體，再進(jìn)而長(zhǎng)成一棵完整的植株。所以離體培養(yǎng)之所以能夠成功，首先是由于植物細(xì)胞具有全能性的緣故。

歷史驗(yàn)證過(guò)程

1902年，德國(guó)植物學(xué)家哈伯蘭特預(yù)言植物體的任何一個(gè)細(xì)胞，都有長(zhǎng)成完整個(gè)體的潛在能力，這種潛在能力就叫植物細(xì)胞的“全能性”。為了證實(shí)這個(gè)預(yù)言，他用高等植物的葉肉細(xì)胞、髓細(xì)胞、腺毛、雄蕊毛、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞、表皮細(xì)胞等多種細(xì)胞放置在他自己配制的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中（人工配制的營(yíng)養(yǎng)物），稱為培養(yǎng)基。這些細(xì)胞在培養(yǎng)基上可生存相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，但他只發(fā)現(xiàn)有些細(xì)胞增大，卻始終沒(méi)有看到細(xì)胞分裂和增殖。1934年，美國(guó)的懷特用無(wú)機(jī)鹽、糖類和酵母提取物配制成懷特培養(yǎng)基，培養(yǎng)番茄根尖切段，400多天后，在切口處長(zhǎng)出了一團(tuán)愈合傷口的新細(xì)胞，這團(tuán)細(xì)胞被稱為愈傷組織。法國(guó)的高斯雷特制成了一種固體培養(yǎng)基，使山毛柳、黑楊形成層組織增殖，最后形成了類似藻類的突起物。1946年，中國(guó)學(xué)者羅士韋培養(yǎng)菟絲子的莖尖，在試管中形成了花。

以后許多科學(xué)家為證實(shí)這一論斷做了不懈的努力。1958年，Steward等將高度分化的胡蘿卜根的韌皮部組織細(xì)胞放在合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)根細(xì)胞會(huì)失去分化細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特征，發(fā)生反復(fù)分裂，最終分化成具有根、莖、葉的完整的植株；1964年，Cuba和 Mabesbwari利用毛葉曼陀羅的花藥培育出單倍體植株；1969年Nitch將煙草的單個(gè)單倍體孢子培養(yǎng)成了完整的單倍體植株；1970年Steward用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)成了可育的植株。至此，經(jīng)過(guò)科學(xué)家們50余年的不斷試驗(yàn)，植物分化細(xì)胞的全能性得到了充分論證，建立在此基礎(chǔ)上的組織培養(yǎng)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。

細(xì)胞核全能性

1.花藥離體培養(yǎng)

2.植物組織培養(yǎng)

3.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

表達(dá)難易程度

不同的細(xì)胞表達(dá)難易程度不同。最易表達(dá)的是受精卵，其次是生殖細(xì)胞（未受精的卵細(xì)胞和花粉細(xì)胞），第三是分生組織等薄壁細(xì)胞，然后是其他已分化的組織?？傊?，分化程度越低的組織越易培養(yǎng)，分化程度越高的組織越難培養(yǎng)。