细胞工程》第3章：植物组织与细胞培养
2018年细胞工程-第三节 植物细胞悬浮培养-医学文档
起始悬浮液的制备
转速30-150rpm 2-3cm冲程 防细胞破裂
愈伤组织
液体培养基
摇床振荡 悬浮培养
质地疏松，细胞分散程度大； 质地紧密，细胞分散程度小，不适于悬浮培养
二 、培养方法
植物细胞悬浮培养通常深层培养可分为： 分批式．流加式．半连续式．连续 式．和灌注式五种。
1、分批培养/成批培养（Batch culture）
一、细胞悬浮培养原理
植物离体培养可产生愈伤组织, 将疏松型的愈伤组织悬浮在液体培养基 中并在振荡条件下培养一段时间后，可 形成分散悬浮培养物。
细胞的悬浮培养示意图
（一）悬浮培养Suspension culture
特点 细胞可以不断增殖，形成高密度的细胞群体，适于大规模培养； 能够提供大量较为均匀的细胞，为研究细胞的生长、分化创造方法和条件。
（2）流加工艺中的营养成分主 要分为三大类
① 葡萄糖：葡萄糖是细胞的供能物质和 主要的碳源物质。 ② 谷氨酰胺：谷氨酰胺是细胞的供能物 质和主要的氮源物质。 ③ 氨基酸．维生素及其他：主要包括营 养必需氨基酸．营养非必需氨基酸．一 些特殊的氨基酸如羟脯氨酸．羧基谷氨 酸和磷酸丝氨酸；此外还包括其他营养 成分如胆碱．生长刺激因子。
流加式培养是在批式培养的基础上，采 用机械搅拌式生物反应器系统，细胞初 始接种的培养基体积一般为终体积的 1/2～1/3，在培养过程中根据细胞对营 养物质的不断消耗和需求，流加浓缩的 营养物或培养基，从而使细胞持续生长 至较高的密度。 整个培养过程没有流出或回收，通常在 细胞进入衰亡期或衰亡期后进行终止回 收整个反应体系，分离细胞和细胞碎片，
（1）流加培养特点：
细胞工程课件习题 答案
第三章植物组织与细胞培养的基本原理.一、单选题1、植物组织培养是建立在__ _理论基础上的。
A进化论 B植物细胞全能性 C基因决定论 D细胞多样性2、植物组织培养的培养基不含__ _。
A含 N物质 B碳源 C血清 D生长激素3、过滤除菌适用对象_ __。
A玻璃器皿 B塑料器皿 C金属器皿 D易被高温破坏的材料如抗生素、激素等试剂4、将___ 重新转移到成分相同的新鲜培养基上生长的过程称为继代培养。
A外殖体 B愈伤组织 C 生根苗 D 幼苗5、下列植物细胞全能性最高的是（）A. 形成层细胞B. 韧皮部细胞C. 木质部细胞D. 叶肉细胞6、植物组织培养过程中的脱分化是指（）A. 植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B. 未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C. 植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D. 取植物的枝芽培育成一株新植物的过程三、判断题1、根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉均是植物组织培养外殖体的来源。
( √ )2、一个细胞由分生状态转变为成熟状态的过程，叫脱分化。
( × )3、所有的植物培养材料都必须高压灭菌锅灭菌121℃、15分钟。
( × )4、继代培养的最适时间是愈伤组织的生长达到高峰期时。
（×）5、高温处理和低温处理均是控制胚状体同步化的方法（×）第四章植物离体无性繁殖和脱毒技术一、选择题（单选）1. 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。
目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。
这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A. 有丝分裂 B. 分化 C. 减数分裂 D. 全能性2、人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体，包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
下列与人工种子形成过程无关的是（）A．细胞的脱分化和再分化 B．细胞的全能性 C．细胞有丝分裂 D．细胞减数分裂3. 植物组织培养依据的原理，培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）①体细胞全能性②离体植物器官，组织或细胞③根，芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体A. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④B. ①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C. ①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、④4. 有关细胞全能性的叙述中，不正确的是（）A. 受精卵在自然条件下能够使后代细胞形成完整的个体，全能性最高B. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高C. 生物体内细胞由于分化，全能性不能表达D. 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性5、胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的（）A．愈伤组织 B．再分化 C．形成完整植株 D．取离体组织二、判断题1、无病毒苗（脱毒苗）就是植物体已没有病毒感染了（×）2、茎尖外植体的大小与脱毒效果成正比。
第三章 细胞工程(三)
缺点：
存在扩散限制，颗粒太大时细胞生长不 良； ② 培养过程中忌钙沉淀剂或整合剂 ，如磷 酸盐、柠檬酸盐、EDTA等均会使凝胶溶 解。
①
3.抗凋亡技术
细胞凋亡，是指为维持内环境稳定，由 基因控制的细胞自主有序地死亡。 细胞死亡是维持细胞高活性和高密度的 最大障碍，死亡的细胞80%是凋亡所导致， 而不是坏死。因此抗凋亡技术的应用在 细胞大规模培养中显得极为重要。
3.灌流式操作
灌注式操作是指细胞接种后进行培养，一方面 新鲜培养基不断加入反应器。一方面又将反应 液连续不断地取出，但细胞留在反应器内，使 细胞处于一种不断的营养状态。 优点： ①细胞可处在较稳定的良好环境中，营养条件 较好，有害代谢浓度较低。 ②可极大地提高细胞密度，一般都可达107～ 108个/ml，从而极大地提高了产品产量。 ③产品在罐内停留时间缩短，可及时收留在低 温下保存，有利于产品质量的提高。 ④培养基的比消耗率较低，加之产量质量的提 高，生产成本明显降低。
中 试 生 物 反 应 器
动物细胞融合
细胞融合是正Байду номын сангаас的生命活动
受精作用
两个细胞正在融合
细胞融合又称细胞杂交。是指将二种或二 种以上的细胞或原生质体合并形成一个细 胞，不经过有性生殖过程而得到杂种细胞 的方法。
自然融合 自然情况下发生的融合 人工诱导融合 在体外用人工方法促使融合
细胞融合技术
用灭活的病毒诱导的动物细胞融合过程示意图
聚乙二醇 （PEG） 法细胞融 合过程
电融合 诱导法 原理示 意图
动物细胞融合的过程
动物融合最成功的例子就是“杂交瘤”— —能够产生单克隆抗体的融合细胞。
选修专题细胞工程选修专题植物组织培养技术
（2）细胞融合的生物学原理：细胞膜的流动性。
（3）过程：
①去壁：酶解法，所用酶为纤维素酶和果胶酶。 ②诱导原生质体融合：物理法——离心、振动、电激等；
化学法——常用聚乙二醇 (PEG)作诱导剂。 ③植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。 ④优点：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，
B.接种：灭菌后的花蕾，在无菌条件下除去萼片 和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。剥离 花药时尽量不要损伤花药，否则接种后容易从 受伤部位产生愈伤组织，同时还要彻底去除花丝， 因为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体 的形成。
C.培养：温度控制在25℃左右，幼小植株形成后 才需要光照。如果花药开裂长出愈伤组织或 释放出胚状体，就要在花药开裂后尽快将幼小 植株分开。
A、能够保持优良品种的遗传特性： 繁殖过程的细胞分裂方式是有丝分裂，没有
基因重组，亲子代细胞内DNA不变，具有相同的 基因，因此能够保持亲子代遗传特性不变。
B、能够高效快速地实现种苗的大量繁殖： 这种技术具有取材少、繁殖率高、培养
周期短的特点，因此能够高效快速地实现 种苗的大量繁殖。
（2）作物脱毒： ①原因：进行无性繁殖的作物，它们感染的病毒 很容易传播给后代。
1.细胞的全能性
（1）概念：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， 细胞的这种特性叫做细胞的全能性。
（2）原因：生物体的每一个细胞都含有该物种所特有 的全套遗传物质，都有发育成完整个体所 必需的全部基因。从理论上讲，生物体的 每一个活细胞都应该具有全能性。
（3）细胞在生物体内没有表现全能性的原因
细胞工程课后题答案
第二章细胞工程实验室组成及无菌操作技术1、目前，常用的植物细胞培养基种类有哪些？各有什么特点？1）MS培养基特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的平衡溶液。
2）5B培养基其主要特点是含有较低的铵，这是因为铵对不少培养物的生长有抑制作用。
3）White培养基其特点是无机盐数量较低，适于生根培养N培养基其特点是成分较简单，KNO3和（NH4）2SO4含量高。
4）65）KM8P培养基其特点是有机成分较复杂，它包括了所有的单糖和维生素，广泛用于原生质融合培养。
2、简要说明MS培养基的基本组成。
1）大量元素母液配制MS培养基的大量元素主要包括硝酸铵（NH4NO3）、硝酸钾(KNO3)、磷酸二氢钾（KH2PO4）、硫酸镁（MgSO4•7H2O）和氯化钙（CaCl2,CaCl2•2H2O）五种化合物。
2）微量元素母液配制MS培养基的微量元素由7种化合物（除Fe外）。
3）铁盐母液配制MS培养基中的铁盐是硫酸亚铁（FeSO4•4H2O）和乙二胺四乙酸二钠（Na2•EDTA）的螯合物，必须单独配成母液。
4）有机母液的配制MS培养基的有机成分有甘氨酸、肌醇、烟酸、烟酸硫胺素和盐酸吡哆素。
5）激素母液配制MS培养基中的激素有生长素类、细胞分裂素3、配制培养基时，为什么要先配制母液？如何配制母液？为了避免每次配制时都要称量各种化学药品，常常把培养中必需的一些化学药品，以10倍、50倍或100倍的量，配制成一种浓缩液，这种浓缩液被称为母液。
配制母液不但可以保证各物质成分的准确性及配制时的快速移去，而且还便于低温保藏。
确定培养基--按照扩大倍数称量--溶解--按顺序混合--定容--母液分装--贴标签--保存于冰箱。
大量元素应配成浓度为10倍的母液，--般将微量元素配制成100倍的母液，使用时再稀释100倍。
配置时化合物应分别称量，分别溶解;混合时注意先后顺序，防止产生沉淀;混合时要边搅拌边混合。
4、常用的灭菌方法有哪些，各有哪些优缺点？（一）物理灭菌1）湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）优点：高温高压蒸汽对生物材料有良好的穿透力，能造成蛋白质变性凝固而使微生物死亡，是一种最有效的灭菌方法。
细胞工程复习资料
第一章简介1.生物工程（bioengineering）（生物技术）：是以生物科学为基础，利用生物个体或生物器官、组织、细胞的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系（包括细胞系），以及与工程原理相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。
2.传统生物工程：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程（各个定义见书）后来：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程以及生化工程。
3.细胞工程（cell engineering ）是以细胞为研究对象，应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的原理或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。
广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术，狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。
思考题：1．细胞工程的概念、研究范畴、在生物工程中与其它工程的关系。
2．动物细胞工程发展的主要标志性成就。
3．植物细胞工程技术的主要标志性成就。
4．细胞工程的作用与应用领域。
第二章细胞工程基础1、组成细胞的基本元素有哪些？O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N占90%以上。
细胞化学物质分为：有机物和无机物。
2、原核细胞与真核细胞有哪些区别？原核细胞真核细胞DNA区域没有被摸包被DNA区域有被摸包被没有典型的细胞核和细胞器（只有核糖体）有细胞核（染色体、核仁、核液）和细胞器（核糖体、内质网、叶绿体、高尔基体等）结构简单结构比原核细胞复杂例：细菌、蓝藻例：动植物细胞3、染色体与染色质有什么区别？染色质是指细胞分裂间期遗传物质的存在形式。
染色体是指细胞有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚成的棒状结构。
（染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA组成）4、什么叫细胞周期？也称细胞分裂周期，是指一个细胞经生长、分裂增殖成两个细胞所经历的全过程。
包括分裂期（M期）与间期，间期由G1、S、G2三个阶段组成。
生物工程细胞工程
细胞工程第一章绪论1、什么是细胞工程？其研究范围有哪些？(cell engineering) ：是指通过无菌操作，大量培养细胞、组织乃至完整个体，或者应用细胞生物学和分子生物学等方法进行细胞水平的遗传操作，以快速繁殖生物个体、改良品种、生产生物产品或活性成分的一门综合性科学技术。
研究范围：据研究水平：个体水平、器官水平、组织水平、细胞水平、细胞器水平、分子水平；据研究生物类型：植物细胞工程、动物细胞工程、微生物细胞工程据实验操作对象：细胞培养，细胞融合，细胞核移植，染色体工程，胚胎工程，干细胞与组织工程2、植物细胞工程技术的发展阶段与标志性成就。
（1）萌芽阶段：理论渊源和早期的尝试（1902-1929）Haberlandt：提出细胞全能性（2）奠基阶段：培养技术建立阶段（1930-1955）①培养基模式的建立。
1934年，White 等用番茄根尖建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。
提出植物细胞全能性假设。
②激素调控模式的建立。
40年代末开始，探讨器官再分化的研究。
1948年：Skoog和崔澂培养烟草茎段时，发现腺嘌呤或腺苷可解除生长素对芽生长的抑制作用，腺嘌呤/生长素高，生芽；低，生根；相等，不分化。
1955年：Miller 分离出Kinetin，Kinetin / 生长素培养技术建立阶段（1930-1955）1943年：White植物组织培养手册《A Handbook of Plant Tissue Culture》，标志组织培养成为一门新兴学科组织培养的奠基人（3）蓬勃发展阶段（1956- ）1958年：美国科学家Steward F.C. 用胡萝卜根的细胞悬浮培养，发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植抹。
证实了植物细胞全能性学说。
3、动物细胞工程发展的主要标志性阶段。
1、细胞融合现象的发现2、动物细胞培养技术的建立3、细胞融合技术的建立和杂交瘤技术的诞生4、动物克隆技术的建立4、细胞工程的应用？其中，给一些例子，判断是否是细胞工程或者某种技术的产品？（１）、优质植物快繁：如珍稀名贵树木花卉繁殖；（２）、病毒苗木的脱毒：球根花卉、果蔬的脱毒（３）、动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种：如试管动物：克隆羊、克隆牛（４）、利用动植物细胞培养生产活性产物、药品：动物细胞药品有单克隆抗体，疫苗、干扰素等；药用植物的代谢产物如皂苷、紫杉醇、紫草宁等（５）、新型动植物品种的培育：通过染色体工程、细胞融合、花粉培养等技术实施新品种培育。
细胞工程植物组织与细胞培养
B、植物细胞培养过程
3．3．5 植物细胞培养的应用
3．3．6 原生质体 培养
（技术线 路，以经 济海藻— —红篱为
例）
【习题】
1、名词解释，并简要说明它们间关系： 去分化与再分化
外植体与胚状体 无毒苗与快繁苗 2、简要分析愈伤组织和胚状体在植物细胞全
能性的实现途径中技术关键是什么？
Chapter3、植物组织与细胞培养
3．1 植物细胞工程概述 3．2 植物组织培养 3．3 植物细胞培养
3．1 植物细胞工程概述
3．1．1 植物细胞工程是细胞工程的一个重要分支学科。
3．1．2 植物细胞工程（plant cell engineering）
植物细胞工程（plant cell engineering）：是 在植物细胞全能性的基础上，以植物细胞为 基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或 人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性 按照人们的意愿发生改变，从而改良品种或 创制新种，或加速繁殖植物个体，或获得有 用产物的过程。
体细胞胚的培养：（自旋过滤式反应器）气升式剪 切力小。
3．2．9 存在问题：
一、理论问题：细胞全能性与激素作用机制； 二、技术问题：效率偏低、外植体诱导时间
长、培养基配方、继代培养植株变异、 新型反应器工艺设备改进； 三、应用范围：工厂化、成本高、资金多。
3．3 植物细胞培养 3．3．1 定义： 植物细胞培养：是指在离体条件下，将愈 伤组织或其他易分散的组织置于液体培养 基中进行振荡培养，得到悬浮细胞，再通 过继代培养使细胞增殖，从而获得大量细 胞群体的技术。它是在组培基础上发展起 来的。
七、植物组织器官的生物反应器培养
——是指那些用来生产植物次生代谢产物的组织 器官（生长快，生理、生化特征稳定）培养物的大规 模工厂化批量生产过程。
植物细胞和组织培养
植物细胞全能性及其表达
（一）植物细胞全能性的提出与证明
（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞 （三）从分化细胞到胚性细胞
（二）胚性细胞 —— 植物的干细胞
在自然条件下，植物体内的许多细 胞可以不断地产生不定胚或芽，表 明它们保留着胚性。在自然界表现 出胚性的细胞可以分为三大类，即 早期胚胎细胞、茎端分生细胞和成 熟组织中遗留的胚性细胞。 最典型的例子是落地生根，其叶片 周缘组织特定部位中遗留的胚性细 胞能够沿著叶片的四周形成不定芽， 然后发育为具有根系的小植株，脱 Kalanchoe laxiflola 落到地面。
2. 器官分化
烟草的薄层表皮培养时，花枝 的薄层表皮只能产生花芽，植 株基部的薄层细胞只能产生营 养芽，中间部分的外植体能产 生两种类型的芽，但其间的比 例会有不同，这取决于它们与 植株基部距离的远近。花芽的 分化还受外源激素组成的影响， 只有当培养基中所含的激动素 和 IAA 的 克 分 子 浓 度 皆 为 106mol/L 时，花枝的表皮才能形 成花芽。若不改变 IAA 浓度， 把激动素浓度提高到10-5moI/L， 则会完全抑制花芽的形成，而 只出现营养芽。器官分化的基 因表达尚有待研究。
二、脱分化过程中细胞结构的变化 植物体内最大量的分化细胞是成熟的薄壁细胞，例如叶肉 细胞、表皮细胞、内皮层和髓部的薄壁细胞等，它们的细胞核 的体积较小，位于细胞边缘，细胞中央有一个大的液泡，细胞 质内核糖体密度较低，多聚核糖体数目很少，质体为分化程度 较高的叶绿体、杂色体、白色体或淀粉体。 在离体培养条件下烟草的叶肉细胞从第一次分裂开始即进 入脱分化的过程。通过数次有丝分裂，逐步转变为分生细胞， 核体积变大，占据中央位置，大液泡逐渐消失，液泡中出现一 种与细胞质生长相关的蛋白体 ，叶绿体通过缢裂和出芽生殖转 变为原质体。
细胞工程_要点、思考题、补充题详解
第一章绪论小结：一、生物工程定义：一般称为生物技术，是以生命科学为基础，利用生物体系和工程学原理生产生物制品和创造新品种的一门综合技术。
二、细胞工程定义：应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水品上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或特种细胞产品的一门综合性科学技术。
重要应用：（1）动植物快速繁殖；（2）品种改良与新品种培育；（3）细胞工程生物制品；（4）组织工程；（5）动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种；（6）医学器官修复或移植的组织工程；（7）用于能源开发、环保；（8）转基因动植物的生物反应器工程；第二章细胞工程基础小结：一、细胞生物学基础细胞分化：是指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程，包括时间上和空间上的分化。
细胞全能性：是指分化细胞保留着全部的核基因组，具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息，具有发育成完整个体的潜能。
二、分子生物学基础转基因技术步骤：（1）目的基因的获取；（2）构建重组DNA；（3）重组DNA引入受体细胞；（4）表达目的基因受体细胞的挑选；三、普通生物学基础生殖与发育：有性生殖：是两个配子融合为一，成为合子或受精卵，再发育成为新一代个体的生殖方式。
第三章植物组织与细胞培养小结：一、植物组织培养（概念、原理、培养条件、常用仪器、步骤、应用、人工种子等）概念：是指将植物组织、器官、细胞、胚胎、原生质体等在适当培养条件下诱导产生愈伤组织或长成完整植株的技术。
原理：利用细胞全能性。
培养条件：（1）处于离体状态的植物活细胞；（2）在一定的营养物质、激素和其他外界条件；常用仪器：解剖刀，解剖剪，解剖针，镊子，高压灭菌锅，锥形瓶。
步骤：（1）培养材料的采集：理论上全能植物细胞有3类：A、受精卵B、根尖、茎尖、叶、花、等分生组织细胞；C、雌雄配子及单倍体细胞，如花药、花粉粒等；（2）培养材料的消毒：材料先用自来水冲洗干净→用蒸馏水冲洗（超净台）→无菌水冲洗→无菌滤纸吸干水→已消毒解剖刀切成小块→70%酒精浸泡30-60S→移入漂白粉饱和液或0.01%升汞消毒10min左右→无菌水冲洗→无菌滤纸吸干水；（3）制备外植体：用消毒工具将表面消毒的材料做些处理（芽除鳞片，嫩枝除外皮，种子去种皮，去胚乳等。
细胞工程和胚胎工程知识点总结
细胞工程和胚胎工程知识点总结一、知识提炼：1．植物组织培养和动物细胞培养植物组织培养 动物细胞培养 不同点① 需要酶解法去除细胞壁② 最终获得植株个体③原理为细胞的全能性 ① 需要酶解法使组织变为单个细胞 ② 最终不能形成个体③原理为细胞增殖 相同点① 两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH 等条件2．细胞工程运用：植物体细胞杂交、单克隆抗体的制备、克隆： （1）植物体细胞杂交过程：原生质体的制备(酶解法)→原生质体融合(物理或化学方法)→杂种细胞（标志：再生细胞壁）→植物组织培养→杂种植株的筛选与培养→杂种植株诱导与鉴定（2）单克隆抗体制备过程：骨髓瘤细胞和正常小鼠免疫处理后获得免疫B 淋巴细胞→动物细胞融合(物理、化学、生物方法，其中灭活的病毒是不同于植物原生质体融合的诱导方法)→杂交瘤细胞筛选与培养→单克隆抗体的提纯（3）克隆：优良动物的体细胞提供细胞核与受体细胞（未受精的卵细胞）提供细胞质→融合→体外培养→移植到雌性子宫培养→新个体 3．胚胎工程运用： 来源 特点运用 细胞早期胚胎或原始性形态特征：体积小，细胞核大，移植可以治疗人类的某腺细胞核仁明显功能特性：具有发育的全能性；在培养条件下可以增殖而不发生分化、可以对其冷冻保存和遗传改造些顽症胚胎移植雌性动物体内的早期胚胎、体外受精获得的胚胎、克隆、胚胎分割获得的胚胎等整个胚胎工程的最后一个环节加速育种工作和品种改良；保存品种资源和濒危物种。
胚胎分割桑椹胚或囊胚是一种无性繁殖，同时获得同卵双胎或多胎加速繁殖优良品种二、重点突破：（一）常见问题：精子和卵子能够受精的前提条件：1．成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后方才具备受精能力。
2．动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。
（二）易错提醒：胚胎分割、胚胎移植易混淆的问题：1．材料选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
植物组织培养与细胞培养
植物组织培养与细胞培养开始于19世纪后半叶，当时植物细胞全能性的概念还没有完全确定，但基于对自然状态下某些植物可以通过无性繁殖产生后代的观察，人们便产生了这样一种想法即能否将植物体的一部分在适当的条件下培养成一个完整的植物体，为此许多植物科学工作者开始了培养植物组织的尝试。
最初的问题仍然是集中在植物细胞有没有全能性和如何使这种全能性表现出来。
1839年Schwann提出细胞有机体的每一个生活细胞在适宜的外部环境条件下都有独立发育的潜能。
1853年trecul利用离体的茎段和根段进行培养获得了愈伤组织，愈伤组织是指一种没有器官分化但能进行活跃分裂的细胞团，但这还不能证明细胞具有全能性，因为由愈伤组织没能再生出完整植物体。
1901年Morgan首次提出一个全能性细胞应具有发育出一个完整植株的能力。
所谓全能性细胞就是指具有完整的膜系统和细胞核的生活细胞，在适宜的条件下可通过细胞分裂与分化，再生出一个完整植株。
White 指出：如果一个给定的有机体的所有细胞都大致相同，并具有全能性，那么在有机体内所观察到的细胞分化必定是这些细胞对有机体内微环境和周围环境的反应。
就是说机体内每个细胞所以没有表现出全能性，是因为该细胞所处位置的不同，致使其某些功能被抑制（suppressed),这充分说明机体内的微环境因素在细胞分化中起了十分重要的作用。
按照现代发育生物学和细胞生物学的理论，细胞分化是受基因在时间和空间两个方面的调空，空间就是指细胞在机体内所处的位置。
不同位置的细胞，其基因的表达不同，细胞所表现出的形态结构和行为就不同。
如果将一个生活的细胞从植物体内分离出来，使之脱离开原有的环境，细胞被抑制的功能将有望得以恢复，重新表现出全能性。
基于这种认识，科学工作者便萌生出了植物组织培养的念头。
Haberlandt(1902)首次提出细胞培养的概念，也是第一个用人工培养基对分离的植物细胞进行培养的人。
与rechinger不同，Haberlandt相信切块大小不会影响细胞增殖，但由于Haberlandt使用的培养液成分简单，培养的细胞是高度分化的细胞，又没采取消毒技术，所以实验失败，培养的细胞虽然存活了几个月但没能分裂。
《细胞工程》课程说明书
[4] http://61.187.179.69/ec2006/C217/kcms-1.htm
四、教学信息
教学目标
通过本课程的学习使学生掌握细胞工程的基本操作技术、原理及研究对象的特点，为从事生物学相关领域的研究奠定良好的基础。
扩展专题2:科研论文介绍-研读及撰写（2学时）
第17周
课程总结、扩展与答疑（2学时）
答疑
教学方法
与手段
通过教材进行基本内容讲授，多媒体辅助，小组讨论等教学手段相结合。
学习方法
课上听讲，要点分析，分组讨论，课堂小结，课后复习、浏览教学网站、去开放实验室实践。
五、实践教学（独立设课另安排）
六、成绩考核
平时成绩
思考与作业练习见课件
第3周
第3章植物组织与器官培养（4学时）
3.1植物组织培养（2学时）
3.2植物胚胎培养
3.3毛状根培养（2学时）
思考与作业练习见课件
第4周
第4章人工种子与植物脱毒（2学时）
4.1人工种子
4.2植物脱毒
第5周
第5章植物细胞培养与次级代谢产物制备（2学时）
第6章原生质体培养与诱变（2学时）
第6周
第7章细胞融合与体细胞杂交（4学时）
7.1细胞融合（2学时）
第7周
7.2体细胞杂交（2学时）
第8章多倍体与单倍பைடு நூலகம்植物（4学时）
8.1多倍体植物（2学时）
思考与作业练习见课件
第8周
8.2单倍体与纯合二倍体植物（2学时）
视频文献拓展等参考课件
第9周
劳动周
第10周
第9章植物离体受精（2学时）
课件 _植物细胞的全能性、植物组织培养的过程和条件
小资料
克隆：用幼苗或嫩枝以营养繁殖方式培育植物。 1.分子水平基因克隆 指通过重组DNA技术插入某载体的特定DNA片段，在宿主细胞中进行多次复制而 形成的分子群体。 2.细胞水平的克隆 指由一个细胞分裂形成的一个细胞群体。产生特异性抗体的所有浆细胞是由一个 B细胞分裂形成的的一个细胞群体。 3.个体水平 指通过无性繁殖而得到的基因型相同的个体组完整植株成为可能
2.植物组织培养技术
定义：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织或细胞等培养在人工 配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。 （由于脱离母体又称为离体培养） 理论基础：植物细胞的全能性。 类型：依据外植体的不同，可将植物组织培养分为器官培养、组织培养、细胞培 养、原生质体培养等。
第一节第1课时
植物细胞的全能性、植物组织培养的 过程和条件
细胞工程
细胞工程：是按照一定的设计方案，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细 胞和细胞器为对象进行操作，在细胞水平上改造生物遗传特性，以获得（目的） 特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。
类型：按技术类型可分为细胞和组织培养、细胞融合、核移植技术等； 按生物类型可分为植物细胞工程和动物细胞工程等。
天然植物激素在植物体内都有相应的使之分解的酶，所以作用的时间短。而人工 合成的植物激素类似物，在植物体内没有使之分解的酶，作用的时间长，效果显 著，生产成本低。
问题探究
如图是 1958 年美国科学家斯图尔德以一小块胡萝卜韧皮部组织为材料培育出 能开花结果的胡萝卜植株的简要流程图：
胡萝卜根横取切出韧皮部组织培养基①中培养愈伤组织――②→胚状体―→试管苗―→ 开花的胡萝卜植株
植物组织培养与器官培养
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培养基分类
• 根据培养基无机盐含量的差异将其分为以 下4类：
①高无机盐含量培养基（植物器官、花药、 细胞及原生质体培养）；-MS
②较高硝酸盐含量培养基（木本、十字花科 和单子叶植物的组织和花药培养）；-B5
材料灭菌 培养基筛选
器
官 发
增殖、分化
培养基中激素配比
生
型
激素种类及浓度
基 本
植株再生及鉴定 基本培养基组成
程
渗透压
序
炼苗和移植
逐步过渡
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胚状体发生型(embryogenesis type)：
• 指植物器官、组织和细胞外植体经培养脱 分化形成胚状体再成苗的方式。
• 技术关键：提高不同外植体胚状体发生及 萌发率和提高胚状体同步化率。
FLash
• 技术关键：打破顶端优势， 促使腋芽增殖并促其生根。
• 特点：繁殖率高、保持物种 的遗传稳定性，多用于林木
的繁殖。
器官型(organ type)
• 指直接从茎、叶、鳞片等外植体上诱导不 定芽或带芽的休眠器官（如小鳞茎、小球 茎、小块茎）产生再生成植株的方式。
• 技术关键：对培养基要求高，控制好激素 浓度，避免愈伤组织发生。
来自茎尖或茎段
培养物的不定芽。
• 通常玻璃化苗
恢复正常的比例很低，
在继代培养中仍然
形成玻201璃9/10化/6 苗。
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玻璃化的解决方法
1. 增加培养基中的溶质水平，以降低培养基的 水势；
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3．2．6 植物组织培养基本步骤：
一、培养材料的采集； 二、培养材料的消毒； 三、制备外植体； 四、接种和培养； 五、根的诱导； 六、组织苗的练苗移栽。
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植物材料的采集和取材
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外 植 体 的 制 备
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植物组织培养过程
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试管苗
分化状态再度分化成另一种或几种类型的细胞、组织、
器官，甚至最终再生成完整植株。
五、继代培养（subculture）：是指愈伤组织在培养基
上生长一段时间后，营养物枯竭，水分散失，并已积累
了一些代谢产物，此时需要将这些组织转移到新的培养
基上进行培养的方式。
六、胚状体（embryoid）：是指在外植体上产生了类似
试管苗、人工种子、单倍体诱导
植物组织培养技术（植物微繁殖技术） 原生质体培养、体细胞杂交、
micro propagation
体细胞变异、种质保存
植物细胞培养技术（植物细胞大量培养）——植物细胞大量培养技术
根据对象不同，培养方式也可分为： 植株培养（plantlet culture） 植物胚胎培养(plant embryo culture) 植物器官培养(plant organ culture) 植物组织培养(plant tissue culture) 愈伤组织培养(callus culture) 原生质体培养(plant protoplast culture)
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3．2．5 植物细胞全能性途径：
分生组织直接分生芽而达到快速繁殖目的 分生组织先形成愈伤组织，后再分化实现细胞全能性 游离细胞或原生质体形成胚状体
单极分化：有根无芽或无根有芽 双极分化：分化的芽、根分开，
形成多个分生中心， 不能移栽成活 先芽后根：易成活 先根后芽：易成活
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3．1．5 植物组织培养与细胞培养的区别：
形成 时间
植物 组织 早 培养
对象
组织 或细胞
培养 方式
模拟体内 体外培养
目标
植物快速 繁殖组织 培养技术
植物
细胞 实验室无 生产次生
细胞 晚 （不能形 菌条件 代谢产物
培养
成组织）
特点
无性 繁殖
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3．1．6 植物细胞与组织培养技术内容与分类：
植物细胞全能性的本质
细胞分化机制和代谢途径的调控
理论 培养细胞中的生理、后成杂种
问题 （rpigenetic）和遗传的变异
体细胞杂交和有性杂交的比较
不亲和性机制
细胞和组织培养方法
细胞器的分离和引入
技术 原生质体诱导融合
改进 细胞的培养筛选及鉴定
花粉和花药培养药物生产的中间试验
试管苗的大规模繁殖和生产
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3．2．3 发展历程：
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3．2．4 几个概念
一、愈伤组织（callus）：是指由外植体组织增生的细胞
产生的一团（大小、形状、液泡化程度、胞质含量和细
胞壁特性）不定型的疏散排列的薄壁细胞。（细胞水平
已分化，但没有组织、器官水平分化，无组织结构）
二、外植体（explantation）：是指植物组织培养中用来
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3．2．7 愈伤组织培养的基本过程：
一、愈伤组织的形成； 二、愈伤组织的生长；
三、愈伤组织的分化和形态的发生。
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3．2．8 植物组织培养的应用：
一、无性快速繁殖技术 20世纪80年代，广西、甘蔗试管苗工厂 21世纪，香蕉试管繁殖
于由生殖细胞发育来的合子胚（zygotic embryo）的体细
胞胚（somatic embryo）。它可来自植物的根、茎、叶
和花等组织的细胞，也可来自花药壁及未成熟的幼穗等，
胚状体的形成可通过愈伤组织途径，也可不经脱分化直
接从子叶和下胚轴部位形成。
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胚状体的发育顺序与受精卵发育极为相 似，经过原胚 球形胚 心形胚 鱼雷胚 子叶胚五个时期，最后形成 小植株，由于胚状体和器官发生均可起 源于愈伤组织或直接来自于外植体，故 常常混淆，可参见下表。
细 胞 工 Cell Engineering 程ຫໍສະໝຸດ Chapter3、植物组织与细胞培养
3．1 植物细胞工程概述 3．2 植物组织培养 3．3 植物细胞培养
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3．1 植物细胞工程概述
3．1．1 植物细胞工程是细胞工程的一个重要分支学科。
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3．1．2 植物细胞工程（plant cell engineering）
A、植物细胞工程（对象或内容） 植物细胞与组织培养技术 植物细胞融合技术 植物细胞质工程技术 植物染色体工程技术 转基因植物技术
B、植物细胞工程（目的或应用） 植物细胞工程与育种 植物细胞工程与体外快速繁殖 植物细胞工程与优质种质体外保存 植物细胞工程与药物 食品工业化生产
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3．1．4 存在的理论与生产问题
进行无菌培养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和
原生质体等。
三、（去）脱分化（dedifferentiation）：是指外植体在
人工培养条件下，经多次细胞分裂后而失去原有分化状
态，形成无结构的愈伤组织或细胞团的过程，使其回复
到胚性细胞的状态。（胚性愈伤组织或类似组细胞、干
细胞）
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四、再分化（redifferentiation）：是指外植体可以由脱
植物细胞工程（plant cell engineering）：是 在植物细胞全能性的基础上，以植物细胞为 基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或 人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性 按照人们的意愿发生改变，从而改良品种或 创制新种，或加速繁殖植物个体，或获得有 用产物的过程。
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3．1．3 植物细胞工程内容：
根据水平不同：
细胞类型（体、生殖细胞） 单倍体、二倍体和多倍体 离体、人工无菌环境
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3．2 植物组织与器官培养
3．2．1 定义： 植物组织与器官培养——是指在无菌条件下， 将离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、花、 未成熟的果实、种子等）、组织（如花药组 织、胚乳、皮层等）、细胞（体细胞、生殖 细胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、 原生质体等培养在人工配置的培养基上，给 予适当的培养条件，诱发产生愈伤组织、潜 伏芽，或者长成新的完整植株的一种实验技 术。