植物细胞工程的发展史

综述一般都包括题名、著者、摘要、关键词、正文、参考文献几部分。其中正文部分又由前

言、主体和总结组成。

植物细胞工程的历史回顾与展望

摘要：概要介绍了植物细胞工程的历史回顾与主要分支学科及其研究进展。

包括原生质体培养、细胞融合与体细胞杂交、胚胎培养和试管受情、组织

和细胞培养生产有用物质、单倍体育种、体细胞无性系变异‘细抱突变体

的筛选、植物快速萦殖技术‘体细胞胚胎发生和人工种子、组织细胞培养

物的超低温保存以及转基因植物等

关键词：植物细胞工程概况植物组织培养农业生物技术

生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础

学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生

产出所需新产品或达到某种目的。

植物细胞工程：以植物组织细胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种或创造新品种，或加速繁殖植物个体，或获得有用物质的过

程。

（一）探索阶段（1902-1929）

19世纪30年代，细胞学说的确立。

1902年，德国著名植物生理学家Haberlandt, 首次进行高等植物的细胞培养实验，但细胞未能发生细胞分裂和增殖。

1904年，Hanning对萝卜和辣根菜未成熟胚进行培养，离体胚可以充分发育并提早形成小苗。

1922年，Kundson采用胚培养法获得了兰花幼苗，克服兰花种子发芽困难的问题。1922年，美国的Robbins和德国的Kotte分别报道了培养离体根尖获得的某些

成功。这是有关根培养的最早的实验。

1925年Laibach把亚麻种间杂交形成的不能成活的种子中的胚剥出，人工培养

至成熟。因此可以认为，幼胚培养和胚胎拯救（embyrorescue）技术是最早应用的植物细

胞工程技术。

（二）培养技术与理论的建立与发展阶段（1930-1959）

20世纪30年代，植物组织培养技术基本建立。李继侗（1933年）将3mm以上的银杏胚培养成功，并且发现加入胚乳汁可以促进离体胚的成长。

1934年美国的White等用番茄的根进行的组织培养，首次建立了活跃生长的无性繁殖系（所用培养基包含无机盐、酵母浸出液和蔗糖）；后来（1937）他用三种B族维生素（硫胺素、烟酸、吡哆醇）取代酵母浸出液获得成功。

1934年，法国Gautheret 报道了在培养山毛榉、黑杨的形成层时，发现在含有葡萄糖和盐酸半胱氨酸的knop溶液中，这些组织也可以不断的增殖几个月；但只有在培养基中加入IAA和B族维生素等生长因子，使生长大为增加。

1939年，法国的Nobecourt培养胡萝卜根的形成层，也建立了连续生长的组织培养物使离体的植物组织可以在人工培养基上不断生长，从而奠定了现代组织培养的基础。

20世纪40-50年代：

培养条件和培养基成分的广泛研究

40－50年代，由于细胞分裂素的发现，从而建立起离体培养器官分化激素配比模式：即激动素／生长素的比例是控制芽和根形成的主要因素之一。

1958年，Steward等人和Reinert等以胡萝卜为材料，首次通过实验证实了Haberlandt的关于细胞全能性的设想。

（三）快速发展和实践应用阶段(1960年以后)

1960年Cocking等用真菌的纤维素酶，从番茄幼根中分离得原生质体。

Okata（1962年）发现仙台病毒（Sendal virus）可诱发艾氏腹水瘤细胞融合，形成多核细胞，为动物细胞融合技术的发展奠定了基础。诺贝尔医学和生理学奖获得者Cesar Milstein和Geoger Kohler（1975年）将免疫小鼠的脾细胞和小鼠骨髓瘤细胞进行融合，获得了既能在体外无限繁殖，又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，有力的促进了免疫学的发展。1971年Takebe等从烟草叶肉细胞分离得原生质体，并培养成完整的植株。1972年Carlson对2个种的烟草原生质体进行了融合培养，并成功获得第一个体细胞杂交的杂种植株。

1964－1966年，Guha和Maheshwari，在毛曼陀罗花粉培养中，诱导未成熟花粉

形成单倍体。

1976年，San Noeum培养普通小麦的未授粉子房，获得了雌性单倍体植株。1973年，Srivastava等从罗氏核实木胚乳培养中，获得了三倍体植株

细胞工程技术发展迅速，试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世。以色列用胚胎干细胞培养出人类心脏组织，可以正常跳动，以及美国培养的造血先驱细胞、中国培养的胃和肠粘膜组织等。1977年英国利用胚胎工程技术成功地培养出世界首例试管婴儿，1997年英国首次克隆出绵羊“多莉”，2001年英国又培育出首批转基因猪。

细胞工程的发展历史

细胞工程的理论基础是细胞学说和细胞全能性学说。1839年，Schwann和Schleiden 建立了细胞学说，细胞学研究进入快速发展阶段。德国学者Haberlandt（1902年）在发表的《植物细胞立体培养实验》的论文中提出了细胞全能性的观点。Hänning（1904年）进行了幼胚的立体培养，在含有糖、无机盐、氨基酸和植物提取物的培养基上，培养萝卜和辣根菜的幼胚，发现离体幼胚均可充分发育，并且可以提前萌发成苗。

1925年，Laibach培养亚麻种间杂交幼胚获得成功，并得到杂交种。从20世纪20年代起，幼胚培养被用来挽救远缘杂交早期败育的胚胎，因此可以认为，幼胚培养和胚胎拯救（embyrorescue）技术是最早应用的植物细胞工程技术。

20世纪30年代，植物组织培养技术基本建立。李继侗（1933年）将3mm以上的银杏胚培养成功，并且发现加入胚乳汁可以促进离体胚的成长。1937年，White发现B族维生素、吲哚乙酸对植物生长具有促进作用。1937~1939年，White、Gautheret和Nobercourt 分别建立了植物组织的连续培养物，使离体的植物组织可以在人工培养基上不断生长，从而奠定了现代组织培养的基础。

20世纪60年代初，Cocking等人用纤维素酶来分离植物原生质体并获得成功。分离得到的原生质体在培养过程中，可长出新壁，进行分裂和分化，最终形成完整植株。获得成功的植物有胡萝卜、矮牵牛、油菜、石刁柏等。

在动物学界，1907年美国生物学家哈里森用盖玻片悬滴培养蛙胚神经组织，存活数周，而且观察到细胞生长现象，开创了动物细胞培养的先河。

德国胚胎学家Spemamm（1938年）认为，早期胚胎细胞具有高度的分化潜能，将胚胎的细胞核移植到去核卵母细胞中，可以发育为新的胚胎。Briggs和Kings（1952年）把非洲豹蛙囊胚的细胞核一到去核的卵母细胞中，得到了非洲豹蛙的胚胎克隆后代，从而证实了Spemamm的观点。

Okata（1962年）发现仙台病毒（Sendal virus）可诱发艾氏腹水瘤细胞融合，形成多核细胞，为动物细胞融合技术的发展奠定了基础。诺贝尔医学和生理学奖获得者Cesar Milstein和Geoger Kohler（1975年）将免疫小鼠的脾细胞和小鼠骨髓瘤细胞进行融合，获得了既能在体外无限繁殖，又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，有力的促进了免疫学的发展。

细胞工程技术发展迅速，试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世。以色列用胚胎干细胞培养出人类心脏组织，可以正常跳动，以及美国培养的造血先驱细胞、中国培