一、任何植物的組織細(xì)胞都具有全息性與全能性,它是實(shí)現(xiàn)所有植物離體組織材料皆能快繁的理論基礎(chǔ)。
所謂全息性就是植物體的部份包括整體的所有信息,這里所說的信息就是遺傳信息,如細(xì)胞器官及組織,它們從信息上來說是與整體相等的。正因?yàn)檫@種全息性的存在,也可以說是全能性的存在,才可以使一個(gè)細(xì)胞或一張葉片,或一個(gè)芽,一個(gè)莖等植物的離體材料只在處于適宜的環(huán)境下皆可發(fā)育成與母本相同性狀的植株。這里所說的適宜環(huán)境其實(shí)就是植物材料發(fā)育所涉及的內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境,環(huán)境是實(shí)現(xiàn)遺傳信息物質(zhì)基因表達(dá)的關(guān)鍵所在,沒有適宜的環(huán)境盡管存在全息性也是不能表達(dá)成為植株的。
全息性是生物界普遍存在的一種生命特性,除了上述提及的遺傳信息物質(zhì)全息外,植物界還存在的令人驚嘆的形態(tài)全息,如葉形葉脈是樹形及分枝的全息、花是葉的全息、枝是植株的全息、地下是地上部份的全息、果形是樹形的全息等等全息現(xiàn)象。另外許多藥用植物所含的有效成分物質(zhì)上也存在全息,人們可以通過測(cè)定葉片或枝不同部份的含量來推測(cè)對(duì)應(yīng)全息部份的藥用含量。另外在位置上也存在全息,如在進(jìn)行全息選種時(shí)就可按照全息位置來確定遺傳力強(qiáng)的種子的著生部位,在玉米及馬鈴薯上留種選種上也得以運(yùn)用。還有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的全息定植法,就是按苗時(shí)的長(zhǎng)向來決定移栽時(shí)定植的方向。全息已滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的每個(gè)領(lǐng)域,它比全能性具有更廣泛的概念與意義,可以說全息包括了全能性,全能性是全息的一個(gè)重要組成部份。比如從一株老樹上取得一個(gè)組織進(jìn)行培育,常會(huì)帶有該樹因年令差異而存在的后代性狀變化,就是林業(yè)上培育種苗時(shí)的年令效應(yīng)與位置效應(yīng),但如果僅從全能性角度來分析是解釋不通的。同一植株應(yīng)該不管取自哪個(gè)部位的細(xì)胞組織,其全能性是一樣的,但培育的結(jié)果其實(shí)是完全不同的,如一些老樹上取得的組織培育后就存在生長(zhǎng)偏冠性,而幼樹時(shí)取材快繁就不會(huì)表現(xiàn)這種特性,但從全息論角度來說是可以解釋說明的。所以在這里提及更多的是植物的全息性,全能性把它作為全息性的一個(gè)特例或基礎(chǔ)。
二、植物組織材料全息性的表達(dá)需以環(huán)境為條件,只有創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件才能讓其有效表達(dá)而成為完整植株。
植物的全息性為快繁技術(shù)體系的形成及操作流程的建立奠定了理論基礎(chǔ),但要實(shí)現(xiàn)植物組織材料全息性的表達(dá)還得以環(huán)境因素為外因?yàn)閯?dòng)力源,才能讓全息表達(dá)而讓其發(fā)育為完整植株,以下就全息表達(dá)的環(huán)境要求展開分析。
環(huán)境是實(shí)現(xiàn)全息性或全能性表達(dá)的最重要因子,也是最重要的基因表達(dá)動(dòng)力源,離開了環(huán)境的創(chuàng)造植物的繁殖就無從談起。環(huán)境是生物進(jìn)化植物發(fā)育的先決條件,不管是扦插嫁接播種還是組培都得在適宜的環(huán)境下進(jìn)行,那么研究植物所需的環(huán)境因子就成為研究植物繁殖的主要課題。其實(shí)傳統(tǒng)的組織培養(yǎng)也是通過人工創(chuàng)造培養(yǎng)基環(huán)境與溫光氣熱環(huán)境來實(shí)現(xiàn)組織材料發(fā)育的一種方法,只不過是在全封閉的環(huán)境下進(jìn)行而已,而其他的如嫁接扦插及壓條播種是在開放環(huán)境下實(shí)施,一個(gè)是利用人工環(huán)境,一個(gè)是利用自然環(huán)境,兩者皆有利弊,人工環(huán)境培養(yǎng)可完全不受季節(jié)影響,但對(duì)外界適應(yīng)性差,開放環(huán)境培養(yǎng),雖受氣候影響大,但種苗適應(yīng)性強(qiáng),移栽成活率高。而非試管快繁技術(shù)則皆具兩者優(yōu)點(diǎn)克服缺點(diǎn)而實(shí)施的一種新型環(huán)境控制手段與技術(shù)路線。
不管是組培所需的莖尖、細(xì)胞、莖段及器官還是扦插嫁接所涉及的枝段、葉片與芽,這些都稱之為離體材料,是完整植株的一部份,利用它進(jìn)行繁殖其實(shí)就是全息表達(dá)的過程,在全息表達(dá)過程中所需的營(yíng)養(yǎng)激素溫光氣熱等因子是相同的,不同的是這些因子創(chuàng)造的方法與條件不同而已。比如說扦插苗的生根過程,需要插條本身貯藏或葉片光合形成的碳源,還有外源補(bǔ)充及內(nèi)在本身所含的激素,再加上自然界氣候因子如適宜的溫度光照水份條件,這樣才能讓插條生根成苗,這些因子缺一不可;而嫁接時(shí)芽或枝的離體材料,發(fā)育時(shí)無非是以砧木為其提供了碳源、激素、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng),再加上外界適合的氣候因子,就能使芽成活成苗,其砧木就相當(dāng)于組培時(shí)的培養(yǎng)基。而傳統(tǒng)的組織培養(yǎng)則利用人工培養(yǎng)基為離體材料發(fā)育提供充足的碳源即組培時(shí)加入的糖,與礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng),再通過組培室的人工光照及溫度濕度的創(chuàng)造來滿足對(duì)氣候因子的需求。而植物非試管快繁技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)環(huán)境控制手段為離體材料創(chuàng)造最佳的氣候環(huán)境,也就是溫光氣熱水最優(yōu)化,再通過礦質(zhì)離子與外源激素的補(bǔ)充來滿足離體材料發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)激素,而碳源的創(chuàng)造則完全以啟動(dòng)植物自身的光合本能來達(dá)到自養(yǎng)自供自需的目的,所以植物非試管快繁技術(shù)其實(shí)也是一種光自養(yǎng)微繁技術(shù)。這種環(huán)境創(chuàng)造方式與營(yíng)養(yǎng)激素供給方式的改變就形成了不同于傳統(tǒng)組培的新型技術(shù)所在,也正是因?yàn)檫@些的變化而克服了傳統(tǒng)組織所存在的不足,從而讓種苗的組培技術(shù)得以從實(shí)驗(yàn)室走向田間,走向普通百姓,走向一線生產(chǎn)。這些方面的創(chuàng)新源于實(shí)現(xiàn)手段的變化,在繁育的原理及機(jī)理上還是相同,只是找到了實(shí)踐上的一種捷徑與更實(shí)用有效的路徑,以下就其改進(jìn)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析,形成一種新光自養(yǎng)微繁技術(shù)。