植物细胞工程应用及发展前景

攀枝花学院

Panzhihua University

植物细胞工程应用及发展前景

院（系）：生物与化学工程学院

专业：生物工程

班级：2009级生物工程

学生姓名：顿茹兰学号:20091020092007

植物细胞工程应用及发展前景

顿茹兰 200910902007

攀枝花学院生物与化学工程学院, 四川攀枝花617000

【摘要】植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术,这些技术的发展和应用,使植物细胞工程在人类现生活中的地位更加突出,并发挥着越来越重要的作用。

【关键词】植物细胞工程应用发展前景

植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。随着该技术的不断完善和发展,植物细胞工程已经在部分经济植物的育种和繁殖中发挥着十分重要的作用。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术,包括植物细胞培养技术、无性快繁技术、制备转基因植物、单倍体育种及胚胎培养等[5]。这些技的发展和应用,使得植物细胞工程在人类的现代生活中的地位更加突出,并在经济植物快繁、植物新品种选育和有用次生代谢产物的生产方面发挥了重要的作用。

一、植物细胞工程的概念

植物细胞工程（plant cell engineering）是以植物细胞为基本单位在体外条件下进行培养、繁殖和人为操作，改变细胞的某些生物学特性，从而改良品种加速繁育植物个体或获得有用物质的技术。植物体的细胞中，含有该植物所有的遗传信息。在合适的条件下，一个细胞可以独立发育成完整的植物体。利用细胞的这种全能性，生物学家通过组培来繁殖名贵花卉、消灭果树上的病毒，以及通过对细胞核物质的重新组合，进行植物遗传改造等。

1、植物细胞工程的简要概述

在合适的条件下，一个细胞可以独立发育成完整的植物体。利用细胞的这种

全能性，生物学家通过组培来繁殖名贵花卉、消灭果树上的病毒，以及通过对细胞核物质的重新组合，进行植物遗传改造等。所谓细胞工程，是指以细胞为基本单位进行培养、增殖或按照人们的意愿改造细胞的某些生物学特性，从而创造新的生物和物种，以获得具有经济价值的生物产品。细胞工程根据研究材料的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。

2、植物细胞工程的目的

植物细胞工程的目的，是得到人们所需要的生物产品。要使已经改造好的细胞产生大量具有经济价值的产物，就必须依靠下游加工过程，也就是我们常说的下游工程。它的作用就是大量培养细胞，并从培养液中分离、精制出有关的生物化工产品。由于植物细胞的高度易碎性，对剪切力的敏感、细胞有去分化和聚集作用，增殖时间长等独特性，使其大规模培养技术明显比微生物和动物细胞的发展缓慢。但通过不懈的努力，现在已经具备在２万升规模的生物反应器中培养烟草细胞的能力。

3、植物细胞工程的基本原理

植物细胞工程的原理就是植物细胞全能型，所谓植物细胞全能性，即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。而让细胞发挥出全能性的方法，就是细胞脱分化。细胞脱分化，就是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成为未分化细胞，进而形成愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下，分化出幼根和芽，进而形成完整小植株，这就是愈伤组织再分化。

二、植物细胞工程的实际应用

1、植物细胞培养技术在药用上的应用

对于人类来说,植物次生代谢产物一直是药物和工业原料的重要来源,同时很多植物次生代谢产物又是优良的食品添加剂和名贵的化妆品原料,甚至是生物毒素的主要来源,可以用于杀虫、对环境和人畜无害。植物细胞培养作为重组蛋白生产系统,集合了微生物发酵、动物细胞培养植株培养系统的很多优点。可以利用植物细胞培养、固定化培养及各种生物反应器实现次生产物尤其是药用植物成分的大量生产,这对制药技术现代化具有重要意义。

目前,我国的药用细胞培养技术取得了很大进展。以细胞培养为主要手段的商

品化生产药用植物天然产物的工业正在迅速崛起。如人参、毛地黄、萝芙木、黄连等已实现了工业化生产。人参根的培养以达到200升发酵罐。红花细胞培养的研究也进入了试验水平。除此之外,我国科研人员还进行了当归、青蒿、长春花、紫背天葵、延胡索等药用植物的细胞工程研究。新疆紫草、人参的细胞培养静茹了工业化生产。据统计,现在已经能从400中建立了植物组织和细胞培养物,从中分离出600多种代谢产物。但由于技术上的原因，与人类所需相比仅有少数的物质可以用细胞培养的方法来生产,主要困难是在一些培养的组织细胞中次生代谢产物的含量极低。因此开展旨在提高药用有效成分的细胞培养及次生代谢调控工作是一项很有应用前景的探索性研究工作[4]。

2、植物无性快繁技术的应用

植物无性快繁技术是指利用离体培养技术,将快繁来自优良植株的茎尖、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培养，在短期内获得大量遗传性状的个体的方法[1]。植物快繁的速率是相当惊人的。如大花蕙兰的快速繁殖, 在适宜的条件产方下,一个大花蕙兰的圆球茎在一个半月里可以增殖6个原球茎。每年可继代培养8次，一年之内可以繁殖出2097152个圆球茎，这些圆球茎又可以进一步长成有商品价值的试管苗。植物快速繁殖技术在园艺和农业上有广泛的应用。许多优良观赏植物和经济植物的所谓“品种”都是杂种，一旦有型生殖，后代性状分离则不能得到性状均一的植株,通过无性繁殖能够保持杂合性,并且大量生产性状均一的商品苗。其次可应用于脱病毒种苗生产。长时期营养繁殖的农作物和果树往往感染和积累了许多病毒,通过茎尖培养可以脱除病毒,并进行无毒苗的大量生产。近年来我国出现了许多脱毒试管苗工厂。广东新会和顺德已建立了两个年产百万株试管苗的工厂。新会的试管苗厂扩建后,目前年生产能力达到 2000万株。同时对香蕉的主要病害香蕉花叶病和束顶病进行了研究。另外,内蒙古、黑龙江、湖南、湖北、河南、甘肃等地建立了生产脱毒种薯的原种场。脱毒马铃薯已经推广了近30万公顷,平均增产50%以上。目前,草莓、苹果、柑橘、葡萄等经济作物都已建立了脱多种毒苗技术[3]。

3植物遗传转化技术

植物遗传转化是植物细胞工程中一项十分重要的技术。它是指在人工控制条件下通过某种外源基因转移方法,将含有目的基因和标记基因的重组质粒或DNA 片段导入植物不同生活状态的细胞、组织或器官中去,在经过适宜条件的筛选,以期获得带有特殊遗传性状的细胞株或转基因再生植株的一套系统工程技术。植物遗传转化技术是目前建立转基因再生植株的重要方法。可以通过农杆菌转化