现代的克隆技术

现代的克隆技术

俗话说:“春种一粒粟，秋收万颗籽。”这是人们所熟知的自然现象。然而，你可曾想到，由植物的一个个体细胞，如从叶片中抽出一个细胞，能长成一株植株吗?现在这种设想居然成了事实。

其实，根据遗传学原理，这一点也不奇怪。因为不管是受精卵细胞，还是由受精卵分裂分化后产生的体细胞，都携带着同样的遗传信息，这就是我们前面说的细胞全能性。所以，早在20世纪初，德国植物学家哈伯兰特就大胆预言:“植物的所有细胞都有转变成完整植株的本领。”他也尝试着用培养叶细胞的方法来证实自己设想的正确性，但由于当时科学技术条件的限制，没有取得成功。

然而他的这一预言，却成为吸引后来无数生物科学家为之奋斗的目标。经过将近半个世纪的摸索，理想终于成了现实。过程大致如下(图7—2):

图7—2　植物体细胞克隆技术

从植物体取出部分组织(如叶片)，用酶处理分离成单个的细胞;把这些细胞移到盛有某种特定培养基的瓶中，使细胞不仅可以增加数目，而且还可集结成块状的所谓愈伤组织;把愈伤组织移到盛有另一种特定培养基的瓶中，使其生根发芽长出幼苗;将幼苗取出，移植至土壤中，就可长成完整植株。

显然，用植物的叶片经体细胞培养方法，可培育出无数的植物个体，且这样的个体与用来作为培养的叶片的母体植株的遗传性状完全相同;经体细胞培养发育成的个体，用同样的方法又可培育出无数的第二代性状相同的个体。这种由一个细胞产生的，具有相同遗传性状的一群个体，称为无性繁殖系或“克隆”。

无性繁殖系的植株是原来母体植株的分身，可以说是孙悟空分身术在植物中的实现。

随着植物体细胞培养技术的发展，人们已将组织和细胞培养的技术应用到植物无性繁殖系的快速繁殖和品种改良上。例如，在马铃薯茎尖上切取其小小的生长锥培养在试管里，能获得众多的没有病毒的植株，种植这样的去毒植株要比未去毒的增产数倍!又如，自从用兰花生长点培养出无病毒植株后，不仅为挽救一批濒临灭亡的优良兰花开辟了新途径，也在许多国家发展了一种新兴的“兰花工业”，以满足人们的需要。

随着植物体细胞培养技术的发展，人们也可不用种植整个植株，而是在工厂里大量培养植物体细胞，让它们直接生产出有用的产品。这种产品的生产是把植物体细胞培养与工业发酵技术融为一体，即把植物体细胞放到一个大型生物反应器中，在适当条件下进行培养，从增殖的大量植物体细胞中分离纯化出所需要的产品。例如，从紫草植物中提取的紫草素，是一种称为“生物口红”的高级生物染料，由于产量远不能满足市场需要，价格昂贵。1985年，日本首先利用紫草体细胞培养技术，大量生产出紫草素并投放市场，取得了极为可观的经济效益，这是国际上利用该技术实现商品化的第一个产品。美国利用体细胞培养技术，把棉花体细胞培养成产生棉花纤维细胞，生产周期比田间栽培的要缩短一倍，且产品的利用率可接近100%。可以预料，这种不需要耕地的工业化生产棉花纤维的体细胞培养技术，将取代至少是部分取代沿用了数千年的大田栽培技术。