克隆羊

克隆羊多利的產(chǎn)生是屬于哪一項(xiàng)生物工程技術(shù)？專題2細(xì)胞工程細(xì)胞工程

指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。

應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品

植物細(xì)胞工程

動物細(xì)胞工程根據(jù)操作對象的不同,可分為:2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2.1

植物細(xì)胞工程

細(xì)胞的全能性1、定義：

指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍具有發(fā)育成完整個體的潛能。2、原因：

生物體的任何一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

3、大?。?/p>

植物細(xì)胞的全能性受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)的概念

原理離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽小植株外植體脫分化一定的營養(yǎng)和激素(細(xì)胞分裂素、生長素)再分化植物組織培養(yǎng)脫分化:再分化:愈傷組織:讓已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程.由一團(tuán)排列疏松而無規(guī)則,高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞組成.脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng),又可以重新分化成根或芽等器官,這個過程叫做再分化.

薄壁組織細(xì)胞

具有潛在的細(xì)胞分裂能力，在一定的外界因素刺激下，它們可再生，使植物的創(chuàng)傷愈合或形成不定根、不定芽等。薄壁組織細(xì)胞

具有潛在的細(xì)胞分裂能力，在一定的外界因素刺激下，它們可再生，使植物的創(chuàng)傷愈合或形成不定根、不定芽等。離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素、其他外界條件必要條件：植物組織培養(yǎng)(無菌環(huán)境、一定的溫度、適合的

PH、適時光照等。)過程

一制備固體培養(yǎng)基

五移栽

四培養(yǎng)三接種二胡蘿卜處理與消毒植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基定義：含有一定營養(yǎng)成分，供組織培養(yǎng)植物生長的基質(zhì)

無機(jī)營養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素

有機(jī)營養(yǎng)成分

①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用④生長激素：生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素

PH值：5.0－6.0MS培養(yǎng)基工作液濃度單位mg/L大量元素：NH4NO31650KNO3

1900KH2PO4170CaCl2·2H2O440MgSO4·7H2O370微量元素：KI0.83H3BO36.3MnSO4·4H2O22.3ZnSO4·7H2O8.6Na2MoO4·2H2O0.25CuSO4·5H2O0.025CoCl2·6H2O0.025鐵鹽：FeSO4·7H2O（27.8）Na2-EDTA·2H2O（37.3）有機(jī)物質(zhì)：肌醇100煙酸0.5甘氨酸2.0鹽酸吡哆醇（維生素B6）0.5鹽酸硫胺素（維生素B1）0.11.在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？

植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。

造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實(shí)驗(yàn)人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。

滅菌（1）濕熱滅菌：培養(yǎng)基及布制品的滅菌幾種排氣的方法：時間與體積的關(guān)系：放氣方法：滅菌（2）灼燒滅菌：用于無菌操作的器械95%的酒精+酒精燈火焰上灼燒接種器殺菌器，如圖（3）過濾滅菌：不耐熱的物質(zhì)滅菌（4）干熱滅菌：玻璃器皿及耐熱用具等。（5）紫外線和熏蒸滅菌：空間滅菌所用（培養(yǎng)室、接種室等）。（6）一些物體表面用藥劑噴霧滅菌。（7）消毒劑表面滅菌：植物材料（超凈工作臺上，接種室）消毒劑因素外植體消毒步驟材料→自來水→蒸餾水→75%酒精30~60s→無菌水3~4次→10%次氯酸鈉或次氯酸鈣飽和液或0.1~0.2%升汞（吐溫）5~15min→無菌水洗5~8次。3.接種（接種室）植物材料消毒接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)出愈傷組織直接誘導(dǎo)分化愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基上分化出幼苗完整植株幼苗接種到生根培養(yǎng)基上移栽到大田愈傷組織轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基上得到大量的愈傷組織1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1、定義：

將不同的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。2、優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）

打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。植物體細(xì)胞雜交（1）要想讓兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？（2）有沒有一種溫和的去細(xì)胞壁的方法？（3）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對此細(xì)胞做何種處理？（4）如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細(xì)胞雜交過程示意圖(6)植物A細(xì)胞植物B細(xì)胞去壁原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合融合體再生壁雜種細(xì)胞細(xì)胞分裂愈傷組織雜種植株去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）植物體細(xì)胞雜交過程示意圖細(xì)胞A細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞細(xì)胞分裂愈傷組織雜種植株返回植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題有：A、去掉細(xì)胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體B、將雜種細(xì)胞培育成植株C、讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性D、尚未培育出屬間雜種植物不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是：A、振動B、電刺激、C、PEG試劑、D、重壓3.意義:克服不同生物的遠(yuǎn)源雜交所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)

植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段

植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？

主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。

2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用(一)植物繁殖的新途徑

微型繁殖作物脫毒神奇的人工種子(二)作物新品種的培育

單倍體育種突變體的利用(三)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.微型繁殖技術(shù)：把用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，叫做微型繁殖技術(shù)，也叫快速繁殖技術(shù)。微型繁殖技術(shù)的特點(diǎn)：①繁殖速度快；②“高保真”（因?yàn)槭菬o性繁殖）；③不受自然生長季節(jié)的限制（因?yàn)樵诰哂幸欢ㄈ斯ぴO(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。

(一)植物繁殖的新途徑2.作物脫毒生產(chǎn)實(shí)踐中遇到什么問題？科技人員是如何應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決這些問題的？莖尖愈傷組織根、芽小植株外植體脫分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素再分化植物組織培養(yǎng)條件：

一定的營養(yǎng)物質(zhì)、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。3.神奇的人工種子人工種子：

以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。

誘導(dǎo)植物愈傷組織↓體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)↓體細(xì)胞胚的成熟↓體細(xì)胞胚的機(jī)械化包裹↓貯藏或種植人工種子的優(yōu)點(diǎn)：

（1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性；天然種子生上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子生產(chǎn)上不受季節(jié)的限制。（2）試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運(yùn)輸。

針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。

為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。

(二)作物新品種的培育

----單倍體育種和突變體的利用

花藥

花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷組織分化出小植物單倍體植株正常植株(三)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

工廠化生產(chǎn)人參皂甙的基本過程：

第一步，選擇人參根作為外植體進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙含量高的細(xì)胞株作為種質(zhì)，其中一部分作為保存用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。第二步，將第一步選擇到的細(xì)胞株在發(fā)酵罐中的適合培養(yǎng)液中進(jìn)行液體培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量。

第三步，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行破碎，從中提取人參皂甙。

發(fā)酵工程是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括:

菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純等方面。植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用：

（1）試管苗的快速繁殖（2）無病毒植物的培育（3）提取原料（4）人工種子（5）轉(zhuǎn)基因植物的培育

現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成功，但由于成本較高，中國尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。

1）離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？2）決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？

原理：病毒在植物體內(nèi)通過維管束和胞間連絲傳播，因此在植物體內(nèi)含量不均勻，頂端分生組織帶毒少，病毒含量低。影響因素：

1、莖尖大小，莖尖越大脫