胡萝卜块根的实验

让我们先来观察一下植物的种子。它可以分为胚和胚乳两个部分。在植物的受精过程中可以看到，由花粉管送进胚囊中的两个精核，其中之一跟卵细胞结合，以后发育成胚（即幼小的植物）；另一个跟胚囊中的次生细胞（位于胚囊中央，与营养有关）相结合，以后发育成胚乳（见图1）。胚乳的生长一般在胚之前，它供给胚以生长所需的养分和促进生长的物质。这说明受精卵的增殖能力受胚乳的直接影响。

在一棵长大的植物体内，如前所述，细胞因所在部分不同而会表现出不同的分生能力。看来，一个细胞能不能继续进行分裂，是受邻近细胞中的化学物质影响的。也就是说，细胞的分生能力主要受外在条件所控制。现在研究者已经成功地用实验证明，在适宜的营养条件下，一个成熟的植物细胞（如取自胡萝卜块根上的）可以像受精卵一样增殖发育，长成一株新的、同母体完全一样的植物（见图2和图3）。

此文发表于1964年“科学画报”7期89-90页。

图1　植物的受精过程示意图：由花粉管送进胚囊的两个精核，各自跟胚囊中的卵和次生细胞结合，前者发育成胚，后者成胚乳

图2　培养瓶转动时，细胞便从胡萝卜组织块上脱落

图3　天然长成的（从种子上剥离下来）胡萝卜胚（图左）同实验培育成的（图右）有明显相似之处

实验者把胡萝卜块根的组织切块，放在一个装有培养液的特制玻璃瓶中（见图4（a）～（c）），以研究在加或不加各种天然物质（如胚乳），以及人工合成的物质（如激素）的条件下，它是否能够恢复分生的能力。从试用过的一些物质中，发现椰子汁（液体胚乳）对促进细胞分裂最有效。放在含有椰子汁培养剂中的胡萝卜块根组织小块，由于生长而在20天内增重80倍。(https://www.daowen.com)

在不同时期内，研究者用铬酸和盐酸混合液使组织中的细胞离解，并用数血球的方法计算细胞的数目和体积。结果证明，在培养的初期细胞只增大体积而不分裂；当开始分裂后，细胞的平均体积又变小了（见图5）；最后分裂速度变慢，细胞体积重趋增大。这种使块根中不再分裂的细胞又恢复增殖能力，是一件重大的科学成就，由此也不难推想，椰子汁中一定含有某种可以促使细胞恢复生长本能的物质。这种物质是什么呢？

图4　试管中生长的植物

（a）在无菌操作的条件下，用细钻孔器从胡萝卜块根的横切片（离形成层1～2毫米的不生长区）上取出重约2～3毫克的圆柱形组织小块；（b）将一些组织小块转移到一种特制的圆柱形玻璃培养管中，内盛少量椰子汁培养液，管侧有一个颈口，以通空气；（c）把培养管固定在水平装置的旋转轴上作垂直于地面的转动（每分钟一转），使附着在管壁上的胡萝卜组织可以轮替浸在培养液中和露在空气中，有利于生长；（d）将人工培养下长大的胡萝卜组织块移到一种特制的培养瓶中；（e）当把好几个培养瓶一起放在一个旋转着的平面上时，在离心力的作用下，胡萝卜细胞会从组织小块的边缘脱离下来；（f）将一些离体细胞移植到含新鲜椰子汁琼胶培养基中，它们会迅速以不同方式生长；（g）有些离体的细胞群会长成一株胡萝卜幼苗；（h）在试管内长成的完整的胡萝卜植株

图5　实验室中胡萝卜细胞的发育成长

（a）一个离体细胞；（b）离体细胞分裂长大；（c）细胞群开始具有一般胡萝卜植株组织的极性

研究结果还指明，对于有些植物的组织细胞，像马铃薯块茎，椰子汁并不能促使它恢复分生能力，而需要再加用其他物质做增效剂。如以百万分之六的2，4-二氯苯氧基乙酸加入含有椰子汁的培养剂中，马铃薯块茎的细胞就开始增殖了。更复杂的是对一些落叶树木（如糖槭）的休眠芽，椰子汁也不能促进它们生长，但经过冬季低温解除休眠以后，椰子汁就能发挥促进作用了。据证明在休眠芽中含有抑制生长的物质，抵消了椰子汁的作用，而在低温解除休眠期间，这类物质转化消失了。这些事实说明，细胞的生长除了适宜的养料、水分与温度等条件之外，还受到刺激物质和抑制物质的含量以及它们间相互作用的控制。