植物细胞工程复习题(整理)

植物细胞工程复习资料

名词解释

细胞工程: 广义——在离体、无菌条件下，在人工培养基及适宜条件下，对植物器官、组织、细胞、原生质体等进行培养，促使其长成完整植株的技术。

狭义——应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的试验方法或技术，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。

植物细胞的全能性: 生物体的每个细胞都具有该物种全部遗传信息和离体培养条件下发育成完整植株的潜在能力。

体细胞杂交:将不同来源（种、属间）的体细胞原生质体在诱导剂诱发下融合形成杂种细胞，并进一步分化形成杂种植物体，进而形成新物种或新品种的技术。

固体培养：将外植体接种在加有凝固剂的培养基上进行静止培养的技术。

超低温保存：将植物细胞或组织经防冻处理后，在-196℃条件下的低温保存的一整套技术。

细胞固定化培养：将游离的细胞包埋在多糖或多聚化合物制备成的网状支持物中、培养液呈流动状态进行无菌培养的技术。

外植体：用于培养的离体组织或器官。如下胚轴、叶片、胚、根等。

继代培养：把培养物转移到相同的、新鲜培养基中的过程。一般每隔4-6周进行一次继代培养。继代也不能过于频繁。

植物体细胞胚胎：体细胞在离体培养下未经受精过程，但经历类似合子胚胎发生和发育的过程，从而形成类似合子胚的结构。

花药及花粉培养：离体条件下对植物的花粉或花药进行培养获得单倍体植株的技术。

接种：将外植体种植于培养基上的过程。

人工种子：又称合成种子或体细胞种子。任何一种经人工种皮包被或裸露的，具有形成完整植株能力的繁殖体均可称之为人工种子。

离体快繁（微繁）：通过无菌培养方法进行的营养繁殖。

愈伤组织：由外植体脱分化形成的一团无序的、分生状态的薄壁细胞。

器官形成：培养条件下的组织或细胞团（愈伤组织）分化形成不定根、不定芽等器官的过程。

植物细胞悬浮培养：在离体条件下，将愈伤组织或或小细胞团或单个游离细胞置于液体培养基中，进行振荡培养促进细胞增殖的技术。

脱分化：成熟细胞或分化细胞转变为分生状态的过程。

再分化：脱分化的组织(愈伤组织)在适宜条件下继续进行培养重新分化形成完整植株的过程

不定芽：从非正常出芽的位置上经诱导而形成的芽。如从根、叶和愈伤组织上诱导的芽。

不定根：从非根组织上产生的根。如从茎、叶和愈伤组织上诱导的根。如玉米的不定根；离体培养叶片上产生的根。

离体授粉：离体条件下，使胚珠或子房完成授粉、受精形成种子、幼苗的过程。

条件培养基: 含有植物细胞培养上清液或静止细胞的培养基。

悬浮细胞培养周期：

植板率：每个平板接种细胞总数中形成细胞团的百分率。

植板率=每平板形成的细胞团数/每平板接种的细胞总数*100%

简述题、填空、选择、计算题

第一章

细胞工程的理论基础是什么？

细胞的全能性

植物细胞工程的奠基人? 当时有什么重大发现?

三个重要人物：White（美）,高特里特（法）,诺比考特（Nobecourt）；

两个重要发现：B族V和IAA显著促进其生长

植物激素控制器官学说？是谁提出的?

Skoog 和Miller提出了植物激素控制器官形成学说：生长素/细胞分裂素的相对浓度可以控制器官分化，比值高时促进生根，比值低时促进茎芽的分化，二者浓度相当时，形成愈伤组织。

植物细胞组织培养的过程？

一、配制培养基

二、灭菌

三、接种

四、培养

五、驯化移栽

细胞工程的主要内容？

1.器官、组织、细胞培养-----离体或体外培养；

2.细胞融合（细胞杂交）；

3.细胞核移植技术；

4.胚胎移植技术（胚胎工程）；

5.染色体导入技术（染色体工程）；

6.转基因生物与生物反应器；

7.干细胞与组织工程

细胞工程的主要特征？

（1）培养条件可以人为控制，不受季节限制，可以工厂化生产产品。

（2）无菌培养环境。排除了微生物如真菌、细菌以及害虫等的侵入，能保证产品质量。（3）繁殖系数大，培养周期短。

（4）通常打破了正常的植物发育过程和格局；

（5）在细胞水平上进行遗传操作。

植物细胞工程在农业生产中有哪些应用？

1、用于植物遗传育种①种质资源离体保存；②花粉花药培养产生单倍体；③胚乳培养产生三倍体；④胚培养拯救杂种胚克服远缘杂交障碍；⑤原生质体培养进行体细胞杂交；

⑥植物体细胞无性系变异诱导和筛选；⑦植物基因转移。

2、优质植物的快速繁殖与脱毒；

3、细胞培养生产名贵药物。

4、基础研究中的应用

第二章

植物细胞工程实验室必备的设备条件?

超净工作台，天平，冰箱，培养室，高压灭菌器，培养容器，药品

超净工作台的类型及结构?

气流水平型净化工作台

气流垂直型净化工作台

植物细胞工程的基本技术有哪些？

一．洗涤技术

二．灭菌、消毒技术

三、无菌操作技术

四、培养条件及其控制技术

五、观察分析技术

六、培养基配制技术

七、外植体选择、消毒技术

培养技术有哪些？

固体培养: 将外植体接种在加有凝固剂的培养基上进行静止培养的技术。

液体培养：外植体悬浮在未加凝固剂的液体培养基中培养的方法。

继代培养：把培养物转移到相同的、新鲜培养基中的过程。一般每隔4-6周进行一次继代培养。继代也不能过于频繁.

如何控制培养条件？

1.化学条件：

①培养基成分及激素。

②渗透压

③pH值:不同植物对培养基最适pH值要求不同，大多在5-6.5左右，一般培养基要求5.8

2.生物条件：

植物材料、外植体来源、大小、细胞密度等。

3.物理条件：

温度：培养室一般所用的温度是25±2℃。低于15℃或高于35℃，对生长都是不利的。

光：光强（1000—30001x）、光质（白、蓝、绿、红）、光周期（10-16h）

气体：液培——振荡；固培——通气性好的瓶盖或瓶塞。

湿度：培养基中的湿度为100%。培养室内RH70-80％。

固体培养和液体培养各自的特点？

固体培养

优点：简便易行，所占空间小。一般实验室均可进行。

缺点：①养分浓度差,造成培养物生长缓慢，愈伤组织生长不均衡。②气体交换不畅。

③生长过程中排出的有害物质，对培养物产生危害。

液体培养

优点：A、不使用凝固剂，节约生产成本B 、营养吸收充分

植物组织培养的灭菌方法有哪些？

物理方法：物理灭菌干热、湿热、灼烧、紫外线、过滤除菌等。

化学方法：消毒剂、抗菌素灭菌

各种物品、用具（①培养基②玻璃器皿③接种工具④工作服、帽子、口罩⑤接种室、培养室、超净台⑥酶液、激素（ZT、ABA、IAA）、抗生素、天然物质⑦培养材料⑧操作者的双手）的消毒灭菌方法？

培养基：湿热灭菌法

玻璃器皿、接种工具：干热灭菌法

工作服、帽子、口罩、超净台：照射灭菌

接种室、培养室：熏蒸灭菌

酶液、激素、抗生素、天然物质：抗菌素灭菌(?)

培养材料：药剂灭菌

操作者的双手：消毒剂

培养基的主要组成？

1.无机物：大量，微量

2.有机物：①维生素，②氨基酸③肌醇④碳源⑤天然复合物

3.植物生长调节物质：生长素类;细胞分裂素类;赤霉素类;脱落酸;乙烯

4.琼脂

5.水

6.其它成分：活性炭

碳源种类及作用？

种类：蔗糖，使用浓度在10－50g/L，果糖、葡萄糖、麦芽糖、山梨糖、甘露糖及可溶性淀粉等。

作用：提供能源;调节渗透压。

活性炭、琼脂的作用？

琼脂：固定培养物

活性炭：吸附作用；易于生根。

常用植物生长调节物质的种类及作用？如何溶解?

生长素：

常用种类:IAA（吲哚-3-乙酸），IBA（吲哚-3-丁酸），2，4-D（二氯苯氧乙酸）NAA（萘乙酸）

生理作用:

①促进细胞生长和细胞分裂，诱导形成愈伤组织、促进根的分化。

②与细胞分裂素配合使用诱导芽分化和胚状体发生。

活性顺序:诱导愈伤：2，4-D>NAA ；诱导生根：IBA > IAA；

溶解:95%乙醇或1N NaOH(KOH)，后者的效果最好。

细胞分裂素（CTK）：

常用种类:BAP（苄氨基嘌呤），6-BA（苄基腺嘌呤），ZT（玉米素，KT（激动素糠基嘌呤）；生理作用:

促进细胞的分裂和器官分化、诱导胚状体和不定芽的形成、延缓组织的衰老并增强蛋白质的合成。

活性顺序:诱导芽分化时因植物而异。

溶解:1N HCl 溶解，ZT用95%乙醇较好

如何计算营养成分及激素母液的吸取量？分哪几类母液？

直接称取法

根据试剂特性一般将母液分五种：

量元素母液；②微量元素母液；③Fe盐；④有机物；⑤激素或植物生长调节剂

培养基的配制程序？

1称量药品

2溶解

3调节pH

4溶化琼脂

5过滤分装

6包扎标记

7灭菌

8倒平板

培养基的灭菌程序？

1、加水

2、装锅

3、盖紧锅盖加热

4、排冷气

5、升压保温（0.1MPa，121℃，15-20min）

6、降压排气

7、出锅，平放。

植物材料的来源？

1、田间栽培或采集野生植物

2、温室栽培植物

3、实验室制作无菌苗

外植体如何进行选择原则？

①选择优良的种质②选择健壮的植株③选择最适的时期④选取适宜的大小

为什么实验室常用无菌苗作为外植体的来源？

外植体的消毒程序？

流水冲洗外植体→70%乙醇（浸泡或涂擦几秒-1分钟）→消毒剂（如0.1%的升汞5-10分钟）→无菌水3-5次→用于接种。

第三章

植物细胞全能性表达的条件和阶段？

表达全能性的两个条件和阶段

器官形成途径?

1.直接发生(器官型)：特点：繁殖系数高。遗传稳定性强。适合于苗木和以品种繁殖为目的的快速繁殖。

2.间接发生(器官发生型) 。特点：出芽数量多，但有变异的可能。

3.体细胞胚胎发生

体细胞胚胎与合子胚的区别?

1.没有真正的胚柄

2.子叶常不规范。

3.体积小

4.无休眠

体细胞胚胎和不定芽的区别？

1.双极性结构

2.与外植体或愈伤组织无维管束联系

3.起源于单细胞。

离体——要把这些细胞从植物体的抑制性影响下解脱出来；

刺激——给予适当的营养物质、环境条件和激素的刺激。

必要条件 脱分化

再分化（结果使细胞全能性得以表达）。

阶段

体细胞胚胎发生特点？

1.胚状体产生的数量多，速度快，增殖率及成苗率高

2.胚状体发生不同步

体细胞胚胎再生植株的应用?

1、种质资源保存。

2、制作人工种子。

3、基因工程的受体材料。

愈伤组织的类型？

胚性和非胚性愈伤组织

影响植物离体形态发生的因素？

1、外植体

①植物种类和基因型

②生理状态

③外植体大小

④极性的作用

⑤母体植株健壮

⑥培养时间

2、培养基(营养成分,激素,培养基的性质,渗透压等)

3、物理条件(温度,光,水,气)

第四章

大多数植物离体快繁所用外植体是什么？为什么？其培养阶段？离体快繁所用的外植体是不定芽,原因：

繁殖速率高，数量大，同时能保持该植物种的遗传稳定性

培养阶段：

1）起始培养阶段

2）增殖培养阶段

3）生根培养阶段

4）驯化移栽阶段

植物脱毒方法及脱毒苗的鉴定方法？

植物脱毒方法

1.茎尖或茎尖分生组织培养法

2.热处理法

3.微尖嫁接离体培养法

4.珠心组织培养法

5.愈伤组织培养法

脱毒苗的鉴定方法

1.直接检测法

2.指示植物法

3.抗血清鉴定法

4.电子显微镜检测

5.分子检测

茎尖或分生组织培养脱毒的意义及原理？

植株脱除病毒的意义：

1、脱毒的种苗用于生产能大幅度提高作物产量和品质。

2、可有效地解决因病毒引起的品种退化问题。

3、便于进行国际间种质交换.

4、减少环境污染，有利于保护环境.

茎尖分生组织培养脱毒的原理：

1)能量竞争

2)传导抑制

3)激素抑制

4)酶缺乏

5)抑制因子

试管苗的生长环境？

试管苗生长的环境——高恒温、高湿、弱光照、无菌

胚培养的类型？

成熟胚培养（营养需求简单）

幼胚培养（营养需求全面，需调节渗透压）

单倍体人工加倍方法及其影响因素？

单倍体植株的加倍方法：

（1）自然加倍

（2）人工加倍

秋水仙素人工加倍的影响因子：浓度，处理时间，处理温度，处理部位

未授粉胚珠及子房培养的目的？

获得单倍体植株

花粉、花药培养的意义？

1、加速杂种纯合，缩短育种年限。

2、排除显、隐性基因的干扰，提高选择效率。

3、与诱变育种结合加快获得新品种的进程。

4、单倍体在远缘杂交中的利用

5、利用单倍体对栽培品种进行纯化

6、理想的转基因受体。

7、基础理论研究

胚胎培养及离体受粉、受精、体细胞杂交分别解决育种中存在的什么问题?

胚胎培养:

１.克服远缘杂交的不育性，获得稀有杂种植物。如幼胚培养。

２.打破种子休眠，提早结实，缩短育种年限。如苹果种子的成熟胚培养。

３.促进生活力低下或无生活力的种子萌发，胚的发育。如银杏种子的胚培养。４.测定种子生活力。如休眠种子的胚培养。

５.获得三倍体或单倍体植株。

６.用于胚胎学理论研究。

1、克服自交不亲和性，进行作物改良。

2、克服远缘杂交的不亲和性。

体细胞杂交

1.克服远缘杂交不亲和性，创造新物种、新种质。

2.通过原生质体进行外源基因导入。

3.研究细胞膜、细胞器、染色体的行为。

第五章细胞悬浮培养的特点及意义？

细胞悬浮培养的特点：

1.改善营养供应。

2.细胞自身毒害小。

3.改善气体交换。

4.能大量提供均匀的植物细胞。

5.细胞增殖速度快，适应于大规模工业化生产。

6.成本较高。需要特殊设备。

细胞悬浮培养的意义：

1.快速繁殖

2.人工种子

3.制备原生质体

4.突变体筛选

5.次生代谢产物生产

植物细胞次生产物积累特性？

生长偶联型——产物合成与细胞生长成正比。

中间型——产物仅在细胞生长下降时合成。

非生长偶联型——产物合成在细胞生长停止以后。

植物单细胞培养方法？

1、平板培养

3、微室培养

4、条件培养法

植物细胞规模化培养体系的建立？

①高产细胞株诱导和筛选；

②种子细胞增殖与放大培养。

③植物细胞大规模培养的技术要求

1、培养细胞遗传稳定，产物的产量恒定

2、细胞生长及生物合成速度快。在较短的时间内能得到较高产量的终产物。

3、代谢产物应在细胞中积累而不被迅速分解，最好能将其释放到培养基中。

植物细胞大规模的培养方式？有哪些培养系统?

植物细胞大规模培养的培养方式

1、成批培养

2、半连续培养

3、连续培养

植物细胞大规模的培养系统

1、悬浮细胞培养系统

2、固定化细胞培养系统

植物细胞两相培养技术的意义？

1.减少由于产物的积累在胞内形成的反馈抑制，有利于提高产物含量。

2.有利于产物向胞外分泌、分离纯化。

3.对于易水解的产物，能够及时移走代谢物，防止代谢物的水解。

4.可以实现连续培养，从而大大降低生产成本。

开发利用药用植物生产有效成分的方法有哪些？各有何利弊？最有效的途径是什么？

1、化学合成（有毒副作用）

2、直接从野生药用植株中分离提取（破坏生态环境）。

3、从大田栽培药用植物中分离提取：

A.生产周期很长，占地面积大。

B.繁殖系数小、耗种量大的药用植物。

C.因病毒危害导致一些药用植物退化，严重影响产量和品质。

D.含量降低。

利用细胞工程开发药用植物生产有效成分，其意义：

A.细胞培养生产次生代谢物，便于工业规模化生产。

B.离体快繁生产替代资源，保护自然资源。

C.不受季节、气候和地域限制，可常年生产。

D.不占用耕地，提高生产效率。

E.控制药材质量，改良药材品质。

G.发展新型生物技术产业。

第六章

常用于分离原生质体的材料有哪些？

叶片，愈伤组织

植物原生质体制备、植株再生程序？

1、植物材料来源

2、预处理

3、分离

4、纯化

5、活力测定

6、培养

7、植株再生

原生质体再生植株的阶段有哪些？

1、细胞壁的再生

2、细胞分裂和生长

3、愈伤组织形成

4、愈伤组织分化及植株再生

分离原生质体的渗透压稳定剂有哪些？

常用的渗透压稳定剂：甘露醇、山梨醇、蔗糖、葡糖糖、盐类（KCL、MgSO4·7H2O）等

原生质体培养的意义？

原生质体培养的意义

1.可建立单细胞无性系；

2.是遗传转化及细胞器转移的良好受体；

3.是体细胞杂种形成的重要环节；

4.是分离植物细胞器的理想材料；

5.是基础研究的良好实验系统。

植物原生质体融合的方法？

1、PEG诱导融合

2、电融合

PEG融合的原理及其特点？

PEG分子具有轻微的负极性，可与具有正极性基团的水、蛋白质和碳水化合物等形成H 键，从而在原生质体之间形成分子桥，在高Ga2+和高PH作用下使原生质体发生粘连进而促使原生质体融合，同时PEG能增加类脂膜的流动性，促使原生质体的核、细胞器发生融合。

优点: 融合成本低。融合子产生的异核率较高。融合过程不受物种限制。

缺点: 融合过程繁琐。PEG可能对细胞有毒害。

电融合原理及特点？

电融合原理：利用改变电场诱导原生质体彼此连接成串，再施以瞬间强脉冲使质膜发生可逆性电击穿，促使原生质体融合的方法。

特点

1、融合效率高（60%）,适于大规模融合。

2、对原生质体伤害较小,可直接进行培养。

3、融合技术操作简便。

植物体细胞杂交的程序及意义？

体细胞杂交的程序：

1、原生质体分离

2、原生质体纯化

3、原生质体融合

4、杂种细胞的选择

5、杂种细胞的培养、愈伤组织的形成

6、器官分化及杂种植株再生

7、杂种植株鉴定

体细胞杂交的意义：

1.克服远缘杂交不亲和性，创造新物种、新种质。

2.通过原生质体进行外源基因导入。

3.研究细胞膜、细胞器、染色体的行为。

杂种细胞的选择方法和体细胞杂种的鉴定方法？杂种细胞的选择方法：

1、互补选择

2、白化互补选择

3、遗传互补选择法

4、营养代谢互补选

5、抗性互补选择

6、可见标记法（外观选择）

7、荧光标记选择

体细胞杂种的鉴定：

1、杂种植物形态特征、特性鉴定

2、杂种植物的核型分析

3、同功酶谱鉴定

4、DNA分子标记鉴定

第七章

人工种子的基本结构？

人工种子的基本结构：

1、体细胞胚或微器官

2、人工种皮

3、人工胚乳

研究人工种子的意义？

1.不受季节限制，周期短，不存在品种退化，有利于工厂化生产。

2.有利于快速繁殖性状优良、遗传特性稳定的植物种和品种。

3.可大量繁殖无病毒材料，提高植物抗性、产量和品质。

4.有利于对生育周期长的多年生植物、育性不良难以有性繁殖的植物（如甘薯）、杂种一代等进行繁殖。

5.人工种子体积小，便于储运。

6.人工种子像天然种子一样，具有坚硬的种皮，适于机械化播种。

人工种子的制作程序？

外植体的选择和消毒→愈伤组织的诱导→体细胞胚的诱导→体细胞胚的同步化→体细胞胚的分选→体细胞胚的包裹→包裹外膜→发芽成苗试验→体细胞胚变异程度与农艺研究。

超低温保存植物种质资源的程序

培养材料的准备→预处理→冰冻→贮存→解冻→细胞活力和变异的评价→培养及植株再生。

第八章

植物遗传转化受体体系

1、愈伤组织受体体系

2、直接分化受体体系

3、悬浮细胞受体体系

4、原生质体受体体系

5、生殖细胞受体系统

6、活体受体体系

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悬浮细胞培养周期：

为什么实验室常用无菌苗作为外植体的来源？