有些愈傷組織或懸浮培養(yǎng)物起初具有器官和(或)胚胎發(fā)生潛力,但經(jīng)過反復(fù)繼代保存之后,這種形態(tài)發(fā)生能力常常逐漸下降,有時甚至完全喪失。為了解釋這種現(xiàn)象,現(xiàn)在有三種假說。
1.遺傳說
按照這個假說,長期培養(yǎng)物器官發(fā)生或胚胎發(fā)生能力下降的原因,是由于在培養(yǎng)細(xì)胞中常見的核的變化,它們包括多倍性、非整倍性和染色體突變等。這種由遺傳原因造成的形態(tài)發(fā)生潛力的喪失是不可逆的。
2.生理說
證據(jù)表明,至少在某些情況下,形態(tài)發(fā)生潛力的下降可能是由于細(xì)胞或組織內(nèi)激素平衡關(guān)系的改變造成的,或是由于細(xì)胞對外源生長物質(zhì)敏感性的改變造成的。在這種情況下,細(xì)胞雖然停止了器官和胚胎的分化,但不一定就喪失了這種分化能力。因而,在這種情況下,如果改變外部處理?xiàng)l件,應(yīng)該有可能使細(xì)胞的這種內(nèi)在潛力得到恢復(fù)。在有些組織中,通過冷處理或改變培養(yǎng)基成分,確已實(shí)現(xiàn)了這種可能性。
如前所述,在胡蘿卜懸浮培養(yǎng)中,胚性細(xì)胞團(tuán)在含有生長素的培養(yǎng)基中進(jìn)行增殖,在不含生長素的培養(yǎng)基中發(fā)育胚胎,F(xiàn)ridborg和Eriksson(1975)看到,在含有2,4-D的培養(yǎng)基中培養(yǎng)8周之后,本來具有全能性的胡蘿卜培養(yǎng)物完全停止了胚胎發(fā)生過程,然而,若在這種含有生長素的培養(yǎng)基中加人1%、4%的活性炭,喪失了的全能性又可以得到恢復(fù)。以上事實(shí)充分說明,在這個培養(yǎng)系統(tǒng)中,胚性潛力的喪失可能是由于內(nèi)源生長素水平提高所致。胡蘿卜的馴化愈傷組織的生長并不需要外源生長素。在第4.4.1節(jié)中所介紹的有關(guān)甜橙的例子同樣表明,在長期培養(yǎng)的細(xì)胞中,內(nèi)源生長素水平的提高與胚性潛力的喪失是密切相關(guān)的。
3.競爭說
這個假說本質(zhì)上是前兩個假說的結(jié)合。按照這個假說的倡議者Smith和Street(1974)的看法,在胡蘿卜細(xì)胞長期連續(xù)繼代培養(yǎng)期間,有兩個過程可能與胚胎發(fā)生能力的下降以致最終的喪失有關(guān)。首先,細(xì)胞對于生長素(2,4一D)抑制全能性表達(dá)的作用變得比較敏感;其次,隨著時間的推移,由于培養(yǎng)細(xì)胞在細(xì)胞學(xué)上的不穩(wěn)定性,出現(xiàn)了缺乏胚性潛力的新的細(xì)胞系。這些細(xì)胞學(xué)上的變化不一定是染色體數(shù)目的變化,而可能只是遺傳信息的小的突變、丟失或易位。實(shí)際上,J。nes(1974)已經(jīng)證實(shí),在胡蘿卜培養(yǎng)物中,細(xì)胞群體在成胚能力上的不穩(wěn)定性,可能是由用于建立該培養(yǎng)物的組織帶來的。在復(fù)雜的多細(xì)胞外植體中,只有少數(shù)細(xì)胞能夠產(chǎn)生胚性細(xì)胞團(tuán),其余細(xì)胞都是非全能性的。按照這種競爭說,如果非胚性的細(xì)胞類型在所用的培養(yǎng)基中具有生長上的選擇優(yōu)勢,在反復(fù)的繼代培養(yǎng)中,非胚性細(xì)胞的群體將會逐步增加,而胚性成分則逐漸減少。到了一定時期之后,培養(yǎng)物中已不再含有任何胚性細(xì)胞,這時若想再恢復(fù)它們的胚胎發(fā)生能力就不可能了。然而,如果在培養(yǎng)物中存在少量胚性細(xì)胞,只是由于處在支配地位的非胚性細(xì)胞的抑制作用,這些胚性細(xì)胞的全能性無法表達(dá),在這種情況下,通過改變培養(yǎng)基成分,使之有選擇地促進(jìn)全能細(xì)胞的增殖,就應(yīng)當(dāng)有可能恢復(fù)該培養(yǎng)物的形態(tài)發(fā)生潛力。