After the realization of Haberlandt

After the realization of Haberlandts’ theory of totipotency
(Krikorian and Berquam 1969 English translation), in vitro
culture of plants has become an integral part of advances in
plant science research. Plant tissue culture techniques allow
for close monitoring and precise manipulation of plant
growth and development, the presence of a controlled
environment in vitro to analyze specific source(s) of variation
and the possibility of manipulating growth at the cell,
tissue and organ levels. These benefits, and others, have
given tissue culture and its application paramount importance.
It is now possible to understand plant growth and its
underlying phenomena in vitro. Aspects of plant growth
that were barely understood before the advancement of the
science of tissue culture, such as the metabolism and
interaction of plant hormones, as well as their physiological
effects are now well documented. In addition to its role in
the advancement of plant science research, plant tissue
culture is also contributing enormously in food production,
crop improvement, production of secondary products and
conservation of endangered species.
The development of tissue culture protocols is a rigorous
procedure that involves optimizing the various chemical,
physical and environmental factors of growth. It involves
growing plants outside their natural environment and
growth conditions. The artificial growth conditions are by
no means the perfect substitutes for the natural ones. Furthermore,
the natural variation in physiology and growth
requirement among plant species warrants the need to
optimize protocols for individual species. Despite the
meticulous efforts involved in growing plants in vitro and
the advances made in plant tissue culture, the application of
this technique is still hampered by various physiological
and developmental problems. The problems range from
abnormal growth to increased genetic variability/instability.
Papers in this Special Issue report on micropropagation
problems related to developmental and physiological
aspects such as shoot-tip necrosis (Bairu et al. 2011a),
fasciation (Iliev and Kitin 2011), tissue proliferation
(Brand 2011), epigenetic changes (Smulders and De Klerk
2011), somaclonal variation (Bairu et al. 2011b), effect of
phenolics on rooting (De Klerk et al. 2011), alleviating
problems related to caulogenic and rhizogenic processes
(Moyo et al. 2011) and assessment of the role of metatopolins
in micropropagation and the control of culture
abnormalities (Amoo et al. 2011).
Shoot-tip necrosis
Shoot-tip necrosis is a phenomenon whereby the apical
shoot becomes brown and later dies (McCown and Sellmer
1987). The problem of non-pathogenic dieback or shoot-tip
necrosis of in vitro cultures has been associated with various
culture conditions. See Bairu et al. (2009) for recent
review on shoot-tip necrosis. The discrepancy of reports on
the role of cytokinins in shoot-tip necrosis is well documented.
This is now partly addressed in this Special Issue
by Bairu et al. (2011a) via a report on a metabolic study of
M. W. Bairu (&)
Research Centre for Plant Growth and Development,
School of Biological and Conservation Sciences,
University of KwaZulu-Natal Pietermaritzburg,
Private Bag X01, Scottsville 3209, South Africa
e-mail: [e-mail]
M. E. Kane
Environmental Horticulture Department, University of Florida,
P.O. Box 110675, Gainesville, FL 32611-0675, USA
e-mail: [e-mail]
123
Plant Growth Regul (2011) 63:101–103
DOI 10.1007/s10725-011-9565-2necrotic and normal shoots of Harpagophytum procumbens.
The paper reveals changes in cytokinin profiles in
relation to cytokinin and auxin treatments on necrotic and
normal shoots. It also discusses the role of auxin-cytokinin
interactions in relation to shoot-tip necrosis.
Fasciation and tissue proliferation
Fasciation is abnormal flattening of stems due to failure of
the lateral branches to separate from the main stem during
growth. Some describe fasciation as fusion of organs due to
deviation from normal meristematic processes while others
suggest that it is the result of transformation of a single
growing point into a line (Clark et al. 1993). Iliev and Kitin
(2011) review the origin, morphology and anatomy of
fasciation with special emphasis to plants cultured in vitro.
‘Tissue proliferation is a disorder primarily found in
micropropagated rhododendrons that is characterized by
the formation of abnormal callus-like growths, or tumors at
or near the crown or base of the plant (Brand and Kiyomoto
1992)’. A review by Brand (2011) provides description,
cause and management of tissue proliferation. In addition,
an important distinction between tissue proliferation and a
crown gall tumor caused by Agrobacterium tumefaciens is
highlighted.
Epigenetic changes and somaclonal variation
Plant tissue culture involves asexual process and, in theory,
should result in clonal propagation of true-to-type regenerants.
Contrary to this expectation, however, epigenetic
changes and somaclonal variation are common occurrences
in plant tissue culture. When the objective is mass propagation
and generation of uniform plants, such phenomenon
are undesirable and often cause serious economic loss.
The distinction between epigenetic changes and somaclonal
variation is that the former involves temporary
changes in gene expression as a result of events such as
change in DNA methylation. Such changes are temporary
and often plants reverse to the normal phenotype although
some changes may last longer (Brettell and Dennis 1991).
Smulders and De Klerk (2011) review the characteristics,
cause, detection, rejuvenation and habituation of epigenetic
changes with special emphasis to plant tissue culture.
Somaclonal variation on the other hand involves irreversible
genetic change originating in cell and tissue cultures
(Larkin and Scowcroft 1981). Bairu et al. (2011b)
provide a detailed account on the causes and detection
methods of somaclonal variation as well as a comprehensive
list of practical examples of species affected by somaclonal
variation. The role of somaclonal variation as a
useful tool in creating novel variants through induced
variation is also highlighted.
The role of phenolics and plant growth regulators
in alleviating developmental problems
Limited rooting ability of tissue cultured plants is an
important factor challenging the use of tissue culture. After
Thimann and Went (1934) remarked that auxin promotes
adventitious rooting, several discoveries were made on
aspects of rooting. These discoveries range from isolating
new rooting hormones (natural and synthetic) to ways of
enhancing their activities. In this Special Issue, De Klerk
et al. (2011) examine the role of phenolics on rooting of
stem slices of apple microshoots and evaluate the root
stimulating efficiency of various phenolic compounds and
their relationship with auxins.
The development of basal callus is one of the main
physiological disorders that affect rooting competence of
microplants. There are studies showing the sink effect of
this basal callus thereby interfering with many physiological
processes by trapping essential growth constituents
such as plant growth regulators [see (Bairu et al.
2011a) in this issue] in addition to its effect as a physical
barrier. The problem is more severe in woody species
where adventitious root and shoot formation are among
the major bottlenecks due to recalcitrance to in vitro
manipulation. Moyo et al. (2011) investigate the effect of
some growth regulators in ameliorating these recalcitrant
effects and improving in vitro caulogenic and rhizogenic
processes.
Amoo et al. (2011) assess the efficiency of meta-topolins
in the micropropagation and alleviation of associated
problems on the critically endangered plant–Barleria
greenii in comparison with other cytokinins. They report
the superiority of meta-topolins over some conventionally
used cytokinins and provide some useful structure–function
based explanations to the findings.
Collectively, the manuscripts in this Special Issue
highlight the severity of the physiological and developmental
problems in tissue culture and suggest ways of
combating or alleviating the anomalies. They put into
perspective the past and present knowledge of the various
topics reviewed while indicating future directions. In doing
so, they contribute towards our understanding of the discipline
of plant tissue culture. We hope that the plant tissue
culture community will find these contributions useful.
Acknowledgments The Guest Editors of this Special Issue thank
the Authors for their contributions and the Reviewers for their time
and constructive scientific inputs. We also thank the Editor-in-Chief
of Plant Growth Regulation, Professor J Van Staden, for the opportunity
to contribute as Guest Editors. Credit is due to Ms Lee Warren
102 Plant Growth Regul (2011) 63:101–103
123(Administrative Assistant), without her hard work this Special Issue
would not have been possible.

Kết quả (Việt) 2:

Sau khi thực hiện các lý thuyết của totipotency Haberlandts '
(Krikorian và Berquam 1969 bản dịch tiếng Anh), trong ống nghiệm
văn hóa của nhà máy đã trở thành một phần không thể thiếu của những tiến bộ trong
nghiên cứu khoa học thực vật. Kỹ thuật nuôi cấy mô thực vật cho phép
giám sát chặt chẽ và thao tác chính xác của cây trồng
tăng trưởng và phát triển, sự hiện diện của một kiểm soát
môi trường trong ống nghiệm để phân tích nguồn cụ thể (s) của sự biến đổi
và khả năng kiểm soát tốc độ tăng trưởng ở các tế bào,
mô và cơ quan các cấp. Những lợi ích này, và những người khác, đã
được nuôi cấy mô và ứng dụng hết sức quan trọng của nó.
Nó bây giờ có thể hiểu được sự tăng trưởng thực vật và của
các hiện tượng cơ bản trong ống nghiệm. Các khía cạnh tăng trưởng thực vật
hầu như không được hiểu trước khi sự tiến bộ của
khoa học về nuôi cấy mô, chẳng hạn như sự trao đổi chất và
sự tương tác của các hormon thực vật, cũng như sinh lý của họ
ảnh hưởng bây giờ cũng được ghi nhận. Ngoài vai trò của nó trong
sự tiến bộ của nghiên cứu khoa học thực vật, tế bào thực vật
văn hóa cũng đóng góp rất nhiều trong việc sản xuất lương thực,
cải tiến cây trồng, sản xuất các sản phẩm thứ cấp và
bảo tồn các loài bị đe dọa.
Sự phát triển của giao thức nuôi cấy mô là một nghiêm ngặt
quy trình liên quan đến việc tối ưu hóa các hóa chất khác nhau,
yếu tố vật lý và môi trường của tăng trưởng. Nó liên quan đến
cây trồng bên ngoài môi trường tự nhiên của họ và
phát triển các điều kiện. Các điều kiện tăng trưởng nhân tạo là do
không có nghĩa là thay thế hoàn hảo cho những người tự nhiên. Hơn nữa,
những biến đổi tự nhiên trong sinh lý học và tăng trưởng
nhu cầu giữa các loài thực vật bảo hành cần phải
tối ưu hóa các giao thức cho các loài cá. Mặc dù
nỗ lực tỉ mỉ liên quan đến trồng cây trong ống nghiệm và
những tiến bộ trong nuôi cấy mô thực vật, việc áp dụng các
kỹ thuật này vẫn còn bị cản trở bởi nhiều sinh lý
vấn đề và phát triển. Những vấn đề từ
sự tăng trưởng bất thường để tăng di truyền biến thiên / không ổn định.
Các giấy tờ trong báo cáo này Số đặc biệt về vi nhân
các vấn đề liên quan đến phát triển và sinh lý
các khía cạnh như là măng-tip hoại tử (Bairu et al. 2011a),
fasciation (Iliev và Kitin 2011), tăng sinh mô
(Brand 2011), thay đổi biểu sinh (Smulders và De Klerk
2011), biến đổi somaclonal (Bairu et al. 2011b), hiệu ứng của
phenol trên rễ (De Klerk et al 2011)., làm giảm
các vấn đề liên quan đến quy trình và caulogenic rhizogenic
( Moyo et al 2011). và đánh giá về vai trò của metatopolins
trong vi nhân và sự kiểm soát của văn hóa
bất thường (Amoo et al. 2011).
Bắn-tip hoại tử
Shoot-tip hoại tử là một hiện tượng mà trong đó các đỉnh
chồi trở nên nâu rồi chết ( McCown và Sellmer
1987). Các vấn đề của không gây bệnh chết mầm non hoặc shoot-tip
hoại tử trong ống nghiệm nền văn hóa đã gắn liền với nhiều
điều kiện nuôi cấy. Xem Bairu et al. (2009) cho gần đây
nhận xét ​​cho shoot-tip hoại tử. Sự khác nhau của các báo cáo về
vai trò của cytokinin trong shoot-tip hoại tử cũng là tài liệu.
Đây là hiện nay một phần đề cập đến trong số này đặc biệt
bởi Bairu et al. (2011a) thông qua một báo cáo nghiên cứu trao đổi chất của
M. W. Bairu (&)
Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển sinh trưởng thực vật,
Trường sinh học và bảo tồn,
Đại học KwaZulu-Natal Pietermaritzburg,
Private Bag X01, scottsville 3209, Nam Phi
e-mail: [e-mail]
M. E. Kane
Sở Môi trường trồng trọt, Đại học Florida,
PO Box 110675, Gainesville, FL 32611-0675, USA
e-mail: [e-mail]
123
Plant Growth Regul (2011) 63: 101-103
DOI 10,1007 / s10725-011 măng -9565-2necrotic và bình thường của Harpagophytum procumbens.
giấy này cho thấy những thay đổi trong các cấu cytokinin trong
mối quan hệ với phương pháp điều trị cytokinin và auxin trên hoại tử và
chồi bình thường. Nó cũng thảo luận về vai trò của auxin-cytokinin
tương tác trong mối quan hệ để bắn-tip hoại tử.
Fasciation và tăng sinh mô
Fasciation là phẳng bất thường của thân cây do thất bại của
các cành bên tách ra khỏi thân chính trong
tăng trưởng. Một số mô tả fasciation là sự hợp nhất của các cơ quan do
sự sai lệch từ các quy trình mô phân sinh bình thường, trong khi những người khác
cho rằng đó là kết quả của việc chuyển đổi một đơn
điểm phát triển thành một dòng (Clark et al. 1993). Iliev và Kitin
(2011) xem xét nguồn gốc, hình thái và giải phẫu học của
fasciation với sự nhấn mạnh đặc biệt để cây nuôi cấy in vitro.
'tăng sinh mô là một rối loạn chủ yếu được tìm thấy trong
micropropagated đỗ quyên được đặc trưng bởi
sự hình thành mô sẹo tăng trưởng giống như bất thường, hoặc các khối u tại
hoặc gần đỉnh hoặc gốc cây (Nhãn hiệu và Kiyomoto
1992). Một đánh giá của thương hiệu (2011) cung cấp mô tả,
nguyên nhân và quản lý sự tăng sinh mô. Ngoài ra,
một sự khác biệt quan trọng giữa sự tăng sinh tế bào và một
khối u vương miện túi mật gây ra bởi vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens được
đánh dấu.
thay đổi biểu sinh và biến somaclonal
nuôi cấy mô thực vật liên quan đến quá trình sinh sản vô tính, và trong lý thuyết,
nên kết quả trong công tác tuyên truyền vô tính của thực đến loại regenerants.
Tuy nhiên, trái với sự mong đợi này, biểu sinh
thay đổi và biến somaclonal đang xảy ra phổ biến
trong nuôi cấy mô thực vật. Khi mục tiêu là tuyên truyền đại chúng
và thế hệ các nhà máy đồng bộ, hiện tượng này
không được ưa chuộng và thường gây ra thiệt hại kinh tế nghiêm trọng.
Sự phân biệt giữa những thay đổi biểu sinh và somaclonal
biến là các cựu liên quan đến việc tạm thời
thay đổi trong biểu hiện gen như một kết quả của các sự kiện như
sự thay đổi trong methyl hóa DNA. Thay đổi như vậy là tạm thời
và thường trồng để đảo ngược các kiểu hình bình thường mặc dù
một số thay đổi có thể kéo dài hơn (Brettell và Dennis 1991).
Smulders và De Klerk (2011) xem xét các đặc điểm,
nguyên nhân, phát hiện, trẻ hóa và thói quen của biểu sinh
thay đổi với sự nhấn mạnh đặc biệt để nuôi cấy mô thực vật.
Somaclonal biến thể trên các mặt khác liên quan đến việc không thể đảo ngược
sự thay đổi di truyền có nguồn gốc ở tế bào và các mô cấy
(Larkin và Scowcroft 1981). Bairu et al. (2011b)
cung cấp một tài khoản chi tiết về nguyên nhân và phát hiện
phương pháp biến đổi somaclonal cũng như một toàn diện
danh sách các ví dụ thực tế của các loài bị ảnh hưởng bởi somaclonal
biến. Vai trò của các biến thể somaclonal như một
công cụ hữu ích trong việc tạo ra các biến thể mới qua gây ra
sự thay đổi cũng được nhấn mạnh.
Vai trò của phenol và điều hòa sinh trưởng thực vật
trong việc giảm các vấn đề về phát triển
khả năng ra rễ hạn chế của mô thực vật nuôi là một
yếu tố quan trọng thách thức việc sử dụng nuôi cấy mô. Sau
Thimann và Went (1934) nhận xét ​​rằng auxin thúc đẩy
thành rễ, nhiều khám phá đã được thực hiện trên
các khía cạnh của rễ. Những khám phá từ cô lập
hormone ra rễ mới (tổng hợp tự nhiên và) để cách
tăng cường các hoạt động của họ. Trong số này đặc biệt, De Klerk
et al. (2011) xem xét vai trò của phenolics trên rễ của
lát gốc của microshoots táo và đánh giá các gốc
kích thích hiệu quả của các hợp chất phenolic khác nhau và
mối quan hệ của họ với auxin.
Sự phát triển của mô sẹo cơ bản là một trong những chính
rối loạn sinh lý có ảnh hưởng đến thẩm quyền của rễ
microplants . Có nhiều nghiên cứu cho thấy tác dụng tản của
mô sẹo đáy này qua đó can thiệp với nhiều sinh lý
quá trình bằng cách đặt bẫy thành phần tăng trưởng cần thiết
như điều hòa sinh trưởng thực vật [xem (Bairu et al.
2011a) trong vấn đề này] trong cạnh những hiệu quả của nó như là một vật
cản. Vấn đề là nghiêm trọng hơn trong các loài cây gỗ
mà rễ và bắn hình là một trong
những khâu tắc nghẽn do tánh ngoan cố trong ống nghiệm
thao tác. Moyo et al. (2011) nghiên cứu ảnh hưởng của
một số điều hòa sinh trưởng trong việc cải thiện những ngoan cố
và nâng cao hiệu quả in vitro caulogenic và rhizogenic
quy trình.
Amoo et al. (2011) đánh giá hiệu quả của meta-topolins
trong vi nhân và giảm liên
vấn đề về nhà máy-Barleria cực kỳ nguy cấp
greenii so với cytokinin khác. Họ báo cáo
sự ưu việt của meta-topolins qua một số quy ước
cytokinin được sử dụng và cung cấp một số cấu trúc chức năng hữu ích
giải thích dựa trên các kết quả nghiên cứu.
Nói chung, các bản thảo trong số này đặc biệt
làm nổi bật mức độ nghiêm trọng của sinh lý và phát triển
các vấn đề trong nuôi cấy mô và đề xuất cách
chống hoặc giảm nhẹ các dị thường. Họ đưa vào
quan điểm của kiến thức trong quá khứ và hiện tại của nhiều
chủ đề được xem xét trong khi chỉ ra định hướng tương lai. Khi làm
như vậy, họ đóng góp cho sự hiểu biết của chúng ta về kỷ luật
của nuôi cấy mô thực vật. Chúng tôi hy vọng rằng các mô thực vật
cộng đồng văn hóa sẽ tìm thấy những đóng góp hữu ích.
Lời cảm ơn Ban biên tập Guest of Issue này đặc biệt cảm ơn
các tác giả cho những đóng góp của họ và các biện cho thời gian của họ
và đầu vào khoa học xây dựng. Chúng tôi cũng xin cảm ơn các Editor-in-Chief
của Quy chế sinh trưởng thực vật, Giáo sư J Văn Staden, cho cơ hội
để góp Biên Guest. Tín dụng là do bà Lee Warren
102 Plant Growth Regul (2011) 63: 101-103
123 (Administrative Assistant), mà không làm việc chăm chỉ của cô phát hành đặc biệt này
sẽ không thể thực hiện được.