生物技术概论_细胞工程

2.1.3.5 试管苗驯化移栽
2.1.3 植物组织 培养的步骤
①试管苗与大田苗在生理、形态等方面的差异
② 异养型
③ 无菌
自养型
有菌
④ 管理：
保持小苗的水分供需平衡。
防止菌类滋生。
一定的温、光条件。
保持基质适当的通气性。
到生产实践中去，以生产生物产品的过程。
1 细胞工程概述
1.2 细胞工程研究的对象
细胞或其组成部分和构成的组织、器官等 如染色体、细胞核、原生质体、整个细胞、 受精卵、胚胎、组织或器官。
1 细胞工程概述
1.3 细胞工程研究主要内容
细胞与组织培养：细胞、组织和器官培养三层次 细胞融合：单克隆抗体
胞及其遗传物质，从而产生新的种或者品种的技术。 细胞工程：应用细胞生物学和分子生物学的方法，在细 胞水平进行的遗传操作。
1.1 细胞工程 概念
细胞工程：是指以细胞为基本单位进行培养、
增殖（细胞培养组织培养）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。 它主要由两部分构成，其一是上游工程，包含 细胞培养、细胞遗传操作和细胞保藏三个步骤。 另一个则是下游工程，是将已转化的细胞应用
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 植物组织培养 植物细胞培养 植物非试管快繁 植物原生质体培养与融合 人工种子的研制 植物细胞工程研究进展（综述）
2.1 植物组织培养 （Plant tissue culture）
2.1.1 几个重要概念 2.1.2 对植物组织培养实验室的要求 2.1.3 植物组织培养的步骤 2.1.4 主要植物组织培养技术
分注、封口：
灭菌 ：
2.1.3.2 灭菌
①湿热灭菌：培养基及
2.1.3 植物组织 培养的步骤
布制品的灭菌
几种排气的方法： 时间与体积的关系： 放气方法：
容器的体积/mL 20-50 在121℃灭菌所 需最少时间/min 15
75-150
250-500 1000
20
25 30
②灼烧灭菌：用于无菌操作的器
消毒时间（分） 5－30
5－30 5－15 2－10 5－30 2－25 30－60 数秒－5分 5－30
效 果 很好
很好 好 很好 好 最好 较好 好 很好
2.1.3.2
外植体消毒步骤
灭菌
材料→自来水→蒸馏水→75%酒精30~60 S 无 菌水3~4次→10%次氯酸钠或次氯酸钙饱和液或 0.1~0.2%升汞 （吐温）5~15 min →无菌水洗 5~8次。
1.3.４ 培养
培养条件：
环境培养条件：温度（Light) 、 湿度（Humidity) 、光照［光 质（Light wave)、光强 （Light intensity)、光周期 （Light period)］ 化学环境条件 ：渗透压
（Penetrating pressure) 、
ｐＨ、气体（Gas)
移、干细胞等研究的基本原理与方法；
了解动物细胞工程的研究进展与应用； 了解微生物细胞工程的基本原理； 了解微生物细胞工程的研究进展与应用。
1 细胞工程概述
作为生物工程重要分支的细胞工程，近 年来获得了令人瞩目的迅速发展。这不仅是 由于它在理论上具有重要的意义，而且在工 农业生产方面也具有广泛的应用前景。
脱分化
再分化
外植体
愈伤组织
生长点
幼茎、根
小植株
2.1.1 几个重
要概念
植物组织培养： 在 无菌条件下，将离体的植物器官（根尖、茎尖、叶、 花、果实、种子等）、组织（花药、胚乳、皮层、髓 组织等）、细胞（体细胞、生殖细胞等）、胚胎（成 熟或未成熟的胚）、原生质体等培养在人工配制的培 养基上，给予适当的培养条件，诱发产生愈伤组织、 丛生芽或长成新的完整的植株的一种实验技术。由于 在试管内培养，且培养的是脱离植株母体的培养物， 所以也叫“离体培养” （Culture in vitro）或“试 管培养” （In test-tube culture） 。
（吡效隆）和TDZ（噻重氮苯基脲）。
其它：赤霉素（GA3 ）；脱落酸（ABA）；多效唑 （PP333 ） 水：
②培养基的种类： 按培养基组成特点分类
２.1.3.1 培养基 的配制
第一类为含盐量高的培养基，如MS、LS、BL、ER。 第二类为硝酸钾含量高的培养基，如B5、N6、SH。
1.4 细胞工程 的优点 1.4.2 细胞工程克服了常规杂交的局限性，使远缘杂交
有了新的途径。它不仅可以在植物一植物之间，动物
与动物之间，微生物与微生物之间进行远缘杂交，甚 至可以在动物与植物、动物与微生物之间进行细胞融
合，形成杂交物种。土豆—番茄、山绵羊、大豆—烟
草、芹菜—胡萝卜 。 1.4.3 用细胞工程的技术来改造和创造新生物，比起用 基因工程技术来稍为容易些 。
1 细胞工程概述
1.1 细胞工程概念
细胞工程：在细胞水平上研究、开发、利用各类细胞的
工程，即人们根据科学设计改变细胞的遗传基础，并通 过无菌操作，大量培养细胞、组织乃至完整个体的技术 （教材P60）。 细胞工程：应用细胞学的方法，按照我们人类的需要和
预定的设计，有目的、有计划地保存、改变和创造新细
（13） （14） （15） （16）
④ 培养基的配制方法（药品室进行）
2.1.3.1 培养基 的配制
500 mL
MS+6-BA0.5+NAA1+Su3%+Agar0.6%
水+母液： 激素或其他成分：如活性碳等 糖类：一般30g/L 琼脂 ：一般6－8g/L 加热溶化： pH值调整： 定容：
２.1.3.３ 接种（接种室）
2.1.3 植物组织 培养的步骤
2.1.3.４ 培养 Culture（培养室）
培养方法 固体培养法 液体培养法
培养步骤
初代培养 ：愈伤组织；原球茎；顶芽和腋芽的发育 ；不 定芽的发育 ；体细胞胚状体的发生与发育 ；初代培
养外植体的褐变
继代培养：切割茎段、分离芽丛、分离胚状体、分离原球 茎等 2.1.3 植物组织 生根培养: 培养的步骤
原有的结构和功能,又重新恢复了分裂功能,就
叫做植物细胞的脱分化。
2.1. 2 对植物组织培养实验室的要求
化学实验室或培养基配制室 洗涤室或消煮室
菌室或接种室
培养室
观察与鉴定室
温室或苗圃
贮存室
2.1. 2 对植物组织培 养 实验室的要求
培养室
接种室
2.1. 2 对植物组织培养 实验室的要求
2 植物细 胞工程
2.1 植物组
织培养
2.1.1 几个重要概念
植物细胞全能性（Cell Totipotency）：
指任何具有完整的细胞核的植物细胞（不管性细胞还是
体细胞），都拥有形成一个完整植株所必需的全部遗 传信息，在特定的环境下能进行表达，产生一个独立
完整的个体。
满足两个条件:离体;给予适当的刺激 经历两个过程:脱分化;再分化
激素的选择：激素种类、浓度、激素配比
糖的选择：糖的种类、浓度的选择
琼脂的选择：主要是浓度的选择
附加物的选择：香蕉汁、活性炭、椰子汁等
浓度为mg/L
细胞分裂素 0.5 1.5 （2）
（6 ）
3 （3）
（7 ）
4.5 （4）
（8）
生 长 素
0
0.5 1.0 1.5
（1）
（5） （9）
（10） （11） （12）
第三类是无机盐中等含量培养基，如H和Nitsch培养基。
第四类为低盐含量基本培养基，如White、WS和HE培养基。
按培养基的功能分类
脱分化培养基 分化培养基 初代培养基
壮苗培养基
生根培养基 继代培养基
脱分化
外植体
接种
愈伤组织（脱分化培养基）
再分化
丛生芽（再分化培养基）
2.1.3.2
灭菌
老嫩因素
部位因素 天气因素 季节因素 时间因素
外植体消毒步骤
消毒剂因素
消毒剂 次氯酸钙
次氯酸钠 过氧化氢 溴 水 硝酸银 氯化汞 抗生素 酒 精 漂白粉
2.1.3.2 灭菌
去除难易 易
易 最易 易 较难 较难 中 易 易
使用浓度 9％－10％
2％ 10％－12％ 1％－2％ 1％ 0.1％－1％ 4－50mg/L 70％－75％ 饱 和
染色体工程：染色体的添加、消减、替换
胚胎工程：胚胎分割、胚胎融合、核移植、体外
受精、性别鉴定、胚胎冷冻
细胞遗传工程：克隆、转基因技术
1 细胞工程概述
1.4 细胞工程的优点
1.4.1 细胞工程开辟了基因重组的新途径， 它不需要经过分离、提纯、剪切、拼接 等基因操作只需将细胞遗传物质直接转 移到受体细胞中，就能够形成杂交细胞， 因而提高了基因转移的效率。
第四章 细胞工程 Cell Engineering
主讲教师 魏琴 教授
主要讲授内容： 1 细胞工程概述
2 植物细胞工程 3 动物细胞工程 4 微生物细胞工程
本章要求：
理解细胞工程的概念； 掌握植物组织培养的基本原理和方法；
理解植物非试管快繁的基本原理和方法；
理解植物细胞培养、人工种子、细胞融合的基本原理和方 法； 了解植物细胞工程的研究进展与应用前景； 理解单克隆抗体技术、细胞核移植与动物克隆、染色体转
2.1.1 几个 重要概念
外植体(Explant)：植物组织培养中用来进行
离体无菌培养的离体材料，可以是器官、组
织、细胞和原生质体等。
愈伤组织(Callus)：外植体产生的排列疏松而
无规则且没有发生分化的薄壁细胞。
脱分化（dedifferentiation）：原来已经分化,
并且具有一定功能的体细胞(或性细胞),丧失了
械
2.1.3.2
灭菌
95%的酒精 +酒精灯火焰上灼烧
接种器杀菌器：如图
③过滤灭菌：不耐热的物质
2.1.3.2
灭菌
④干热灭菌：玻璃器皿及耐热用具等
⑤紫外线和熏蒸灭菌：空间灭菌所用（培养室、
接种室等）
⑥一些物体表面用药剂喷雾灭菌
⑦消毒剂表面灭菌：植物材料 （超净工作台上，接种室） 消毒剂因素 材料采集的因素
2.1.3.1 培养基（Culture medium ）的配制
①一个完善的培养基成分：
无机营养成分
2.1.3 植物组
织培养
的步骤
大量元素：浓度大于0.5毫摩尔/升；包括H、O、N、P、K、 Ca、Mg、S等元素（配成母液 ） 微量元素：其浓度小于0.5毫摩尔/升；微量元素包括Cu、 Mo、Zn、Na、Mn、Co B和I等（配成母液 ） 铁盐 采用硫酸亚铁和乙二胺四乙酸二钠结合成螯合铁配
1 细胞工程概述
1.5 细胞工程与其他生物工程的关系
细胞工程与其他生物工程的关系
1 细胞工程概述
1.6 细胞工程的应用
细胞工程作为科学研究的一种手段，已 经渗入到生物工程的各个方面，成为必不 可少的配套技术。在农林、园艺和医学等 领域中，细胞工程正在为人类做出巨大的 贡献。
优质植物快速培育与繁殖
壮苗（壮苗培养基）
再生根（生根培养基）
③怎样选取最佳培养基方案
2.1.3.1 培养基 的配制
（例：MS+6BA0.5mg/L+NAA1mg/L+Su3%+Agar0.6%）
对于某个待培养的目的植物来讲：
查资料-----预备性试验----观察培养物的反映-----调 整：单因子试验，多因子试验和正交设计-----逐步添加 和逐步排除 基本培养基的选择
观察与鉴定室
大棚
2.1 植物组
2.1.3
植物组织培养的步骤
织培养
(http://www.7576.cn/plant123/) 2.1.3.1 2.1.3.2 2.1.3.3 2.1.3.4 2.1.3.5 2.1.3.6 2.1.3.7 培养基配制 灭菌 接种 培养 试管苗驯化移栽 试管苗增殖率的估算 快速繁殖工作的计划安排
置而成（配成母液 ）
有机营养成分：（配成母液 ）
①一Hale Waihona Puke Baidu完善的 培养基成分
碳水化合物：蔗糖和葡萄糖，白糖节约成本一般的使用浓 度为2%—4%。 植物生长调节物质（常称为激素）：配成母液 生长素：NAA、IAA、IBA、 2，4－D； 细胞分裂素：KT(激动素)、6-BA(6-苄基腺嘌呤)、ZT （玉米素）、2－iP（2－异戊烯腺嘌呤）、4PU、CPPU
1.6 细胞工程的 应用
动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种
利用动植物细胞培育生产活性产物、药品
新型动植物品种的培育
供医学器官修复或移植的组织工程
转基因动植物的生物反应器工程
珍稀动植物资源的保存与保护
在遗传学发育学等领域的理论研究
在能源、环境保护等领域的应用
2 植物细胞工程