细胞工程

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细胞工程的名词解释是什么

细胞工程的名词解释是什么

细胞工程的名词解释是什么细胞工程,是一门通过应用生物技术和工程原理研究和利用细胞的学科。

它将工程学和生物学相结合,旨在改变细胞的特征、功能或行为,以满足各种实际需求。

细胞工程在医学、农业、食品工业等领域具有广泛的应用前景。

一、细胞工程的基本原理细胞工程的核心在于对细胞的改造和设计。

研究人员通过基因工程技术、细胞培养和细胞分化等手段,对细胞进行修饰和改变,使其具备特定的功能和特性。

这种方式在基因治疗、组织工程和器官移植等领域具有重大意义。

基因工程技术是细胞工程的重要工具之一。

通过插入、删除或修改细胞的基因序列,研究人员可以改变细胞的生理特征和功能。

基因治疗便是细胞工程的一个应用领域,通过提供、修复或替换功能缺失的基因,治疗一些遗传性疾病。

细胞培养是细胞工程的另一个主要手段。

研究人员将细胞在实验室中繁殖和培养,以满足大规模生产和应用的需要。

细胞培养技术广泛应用于药物研发、生物制造和组织工程等领域,为人类健康和生产提供了重要的支持。

细胞分化是细胞工程的重要环节。

通过控制和引导细胞的分化方向,研究人员能够使其发展成为特定类型的细胞或组织。

这对于再生医学和组织工程等领域来说非常关键,为细胞材料的修复和替代提供了可能。

二、细胞工程的应用领域细胞工程在医学领域具有巨大的潜力。

通过细胞工程技术,研究人员可以设计和构建人工器官,替代或辅助受损的组织和器官,为病患提供重要的帮助。

此外,细胞工程还可以用于研发新型药物和治疗方法,提高疗效和降低副作用。

农业领域也是细胞工程的重要应用领域之一。

通过改造作物细胞的基因,在作物中增加耐虫性、抗病性或提高产量等特征,可以有效提高农作物的质量和产量,减少对化学农药的依赖,实现可持续农业的发展。

此外,细胞工程还在食品工业中起到重要的作用。

研究人员通过细胞工程技术,培育高营养价值和功能性的食品材料。

这不仅可以满足人们对于健康食品的需求,还有助于解决全球食品供应和营养不足的问题。

三、细胞工程面临的挑战与展望尽管细胞工程在多个领域已经取得了显著的进展,但仍然面临着许多挑战。

高中生物选修3细胞工程

高中生物选修3细胞工程
• 育种新方法
– 单倍体育种 – 诱导突变体
• 细胞产物的工厂化生产
一 植物繁殖的新途径
(一)微型繁殖技术(也称快速繁殖技术) 1.概念: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
2.优点: 1)保持优良品种的遗传特性 2)高效快速地实现种苗的大量繁殖
3.成就:
一 植物繁殖的新途径
(一பைடு நூலகம்微型繁殖技术(也称快速繁殖技术)
的形成
再分化 试管苗的形成
扩大培养
请根据上面的实验过程,概括出植物 组织培养技术的流程简图。
植物材料 (消毒)
脱分化
愈伤组织
无菌接种、诱导
再分化 诱导
试管苗
移栽到大田 培养成正常植株
合作学习
(1)在组织培养实验中,为什么要强调 所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作?
防止杂菌污染,因为杂菌生长快, 会和培养物争夺营养。杂菌生长过程 中会产生有害的物质,导致培养物迅 速死亡。
植物细胞的脱分化:由高度分化的植物器 官、组织或细胞产生愈伤组织的过程,又 称去分化。
脱分化的实质和结果分别是什么?
实质是恢复细胞的全能性过程。 结果是形成愈伤组织。
植物细胞的再分化:脱分化产生的愈伤组织在 培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程 。
获取 外植体
移栽
无菌接种 脱分化 诱导愈伤组织
5、条件: (1)离体状态,
(2)完全营养物质、激素
探究:
1、表现全能性的条件有哪些?
离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。
2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性,而是分 化成不同的组织器官? 在特定的时间和空间条件下,基因选择性的表达 的结果。
3、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能? 生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质, 都有发育成完整个体的全套基因。

细胞工程名词解释

细胞工程名词解释

细胞工程名词解释细胞工程(Cell Engineering):是指按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得重构的细胞、组织、器官以及个体,创造优良品种和产品的综合性生物工程。

MTT比色法:线粒体脱氢酶能将染料MTT还原为难溶的蓝紫色结晶物并沉积在细胞中,经酸性异丙醇溶解后测定其OD值,可反映活细胞的代谢水平活体染色:是利用某些无毒或毒性很小的染料来显示细胞内某些天然结构,而不影响细胞的生命活动或产生任何物理、化学变化引起细胞的死亡。

接触抑制定义:由于细胞接触而抑制细胞运动的现象。

由于接触抑制,正常细胞不互相重叠于其上生长,而是呈单层细胞生长。

密度抑制:细胞接触汇合成片后,虽发生接触抑制,但只要营养充分,细胞仍然能够增殖分裂,数量仍在增多,但当细胞密度进一步增大,培养液中的营养成分减少,代谢产物增多时,细胞因营养的枯竭和代谢物的影响,则发生密度抑制,导致细胞分裂停止。

细胞周期:是指一个母细胞分裂结束后形成的细胞至下一次再分裂结束形成两个子细胞的时期,可分为G1期、S期、G2期和M期。

细胞系:由原代培养经初步纯化,获得的以一种细胞为主的、能在体外长期生存的不均一的细胞群体。

细胞株:从一个经过生物学鉴定的细胞系用单细胞分离培养或通过筛选的方法,由单细胞增殖形成的细胞群。

抗原:一类能激发机体产生免疫应答,并能与相应的免疫应答产物(抗体或致敏淋巴细胞)发生特异性结合的物质,包括蛋白质、多糖、核酸、病毒、细菌等。

抗体:抗原刺激机体,产生免疫学反应,由机体的浆细胞合成并分泌的与抗原有特异性结合能力的一组球蛋白,即抗体。

单克隆抗体:当机体受抗原刺激时,抗原上的多个决定簇分别激活不同的B细胞。

其中,每一个B细胞分裂增殖形成的浆细胞群就是一个纯系,即单克隆,只针对某一特定抗原决定簇起作用。

(由单克隆产生的只针对一个抗原决定簇的抗体叫做单克隆抗体(McAb),简称单抗。

)多克隆抗体:在体液免疫反应中,由于一个抗原分子上有多个决定簇,相应地就产生各种各样的单克隆抗体,这些单克隆抗体混杂在一起就是多克隆抗体,简称多抗。

细胞工程名词解释

细胞工程名词解释

细胞工程名词解释
细胞工程是一门研究细胞的学科,通过生物工程技术和细胞生物学知识,利用人工手段控制细胞的生长、分化、功能表达和复制,以改善生物体的特性和治疗疾病。

以下是一些与细胞工程相关的重要名词的解释:
1. 细胞培养:指将细胞放置在合适的培养基中,提供必需的养分和环境条件,使细胞在体外继续生长和繁殖。

2. 细胞系:指从同一组细胞分离出来的细胞群体,具有相同或相似的遗传特性和生物学行为。

常用于研究和生产中。

3. 细胞扩增:指通过培养和刺激细胞的生长和繁殖,以扩大细胞数量。

常用于生物药物生产等领域。

4. 细胞重编程:指通过改变细胞的遗传表达方式,使其进入特定的发育状态或具备特定的功能,如干细胞重编程。

5. 细胞转染:指将外源DNA或RNA等遗传物质导入到细胞内,改变细胞的遗传信息或表达特性。

6. 细胞分化:指细胞从原始状态进一步发育成特定类型的细胞,具备特定的形态和功能。

7. 三维细胞培养:指将细胞在三维空间内进行培养,模拟更接近真实生物环境的细胞生长环境,有利于研究和应用。

8. 细胞凋亡:指细胞主动死亡的过程,是维持正常细胞数量和组织结构的重要机制。

9. 细胞治疗:指利用细胞材料或干细胞等进行治疗,以修复组织损伤、替代受损细胞或调节免疫等目的。

10. 细胞信号转导:指细胞内外的信号分子通过相互作用和传递,触发细胞内一系列生化反应和基因表达的过程。

第十七章 细胞工程(胡以平)

第十七章 细胞工程(胡以平)

4.灌注培养系统(perfusion culture system) • 可使细胞始终处于一个较好的营养状态和生存环境 • 可以在 “旧”培养基中连续收集培养细胞所分泌
的某些产物
• 可以根据特殊的要求,通过改变培养液的组成实现 对于细胞状态的人为调控
BB CC
DD
AA
(三)影响细胞生长的因素
1.量化评估大规模培养细胞的营养需求 2.探索大规模培养细胞合适的生存环境 3.鉴定细胞的健康状况
GCS technology enables life science researchers to mimic in vivo morphology in an in vitro environment
Glass Ball Spinner System
(2)中空纤维(hollow fiber )
胞团细胞为供核细胞获得克隆后代。 • 1984年, Willadsen,世界上第一只以未分化的胚
胎细胞为供核细胞的核移植绵羊。 • 1995年7月,Wilmut等,已分化的胚胎细胞作为供
核细胞,克隆了Megan和Morag。
克隆羊Megan和Morag
2.成体细胞核移植
• 1962年,Gorden,紫外线照射方法,非洲爪蟾 的未受精的卵细胞的核失活,同种爪蟾的小肠 上皮细胞的核植入其中,结果约1%的重组卵发 育为成熟的爪蟾。这一成功,标志着由体细胞 核培育动物的技术体系在两栖类获得了成功。
二、核移植(nuclear transfer)
是指利用显微注射装置,将一个细胞的核植入于另 一个已经去核的细胞中,以得到重组细胞的技术。通常 所说的核移植,则是指将一个二倍体的细胞核植入于另 一个已经去核的细胞(受精卵或处于MⅡ期的卵母细胞) 中,以得到重组细胞,并使其在一定环境中生长发育, 最后获得新的个体的综合技术体系。

细胞工程名词解释

细胞工程名词解释

细胞工程:是指以细胞为对象,应用生命科学理论,借助工程学原理与技术,有目地的利用或改造生物遗传性状,以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。

细胞识别:细胞对同种或异种细胞,同源或异源细胞以及自己或异己分子的认识何和鉴别,具有特异性。

包括抗原-抗体识别、酶-底物识别、细胞间识别。

细胞黏着:在细胞识别的基础上,同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。

引起细胞黏着的黏着分子主要是糖蛋白。

差别粘附:指细胞通过表面糖蛋白与其他种类细胞表面糖蛋白或细胞外基质作用,形成暂时或稳定的细胞连接。

细胞连接:使细胞间的联系结构。

细胞表面的特化结构或特化区域,是细胞间建立长期组织上联系的结构基础。

涉及细胞外基质蛋白、跨膜蛋白、胞质溶胶蛋白、细胞骨架蛋白等。

细胞通讯:指多细胞生物中,细胞间或细胞内通过精确和高效的信息接受途径,通过放大信号引起细胞快速的生理反应或基因活动,然后发生一系列的细胞生理反应来协调各组织活动,使之成为生命的统一体,对多变的外界环境做出综合性反应。

细胞全能性:指分化细胞保留着全部的核基因组,具有生物个体成长、发育所需要的全部遗传信息,具有发育成完整个体的潜能。

细胞分化:指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程。

包括时间和空间上的分化。

脱分化:又称去分化,指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。

即分化的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重新获得分裂能力的过程。

再分化:在离体条件下,无序生长的脱分化的细胞在适当条件下重新进入有序生长和分化状态的的过程。

细胞培养:指从体内组织分离细胞,模拟体内环境,在无菌、适当的条件下使其生长繁殖的一种技术。

植物无性繁殖过程中器官发生方式:不定芽型、器官型、器官发生型、胚状体发生型、原球茎型。

植物组织培养:将植物器官、组织、细胞或原生质体等外植体材料无菌条件下培养在人工培养基上,在适当的条件下诱发长成完整植株的技术。

植物组织培养再生植株的途径:器官发生途径和体细胞胚发生途径植物激素:是植物自然状态下产生的、对生长发育有显著作用的微量有机物。

细胞工程

细胞工程

1、细胞工程概念:以细胞为对象,应用生命科学理论,借助工程学原理与技术,有目的地利用或改造生物遗传性状,以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。

2、技术范围:细胞融合技术、细胞拆合技术、染色体导入技术、基因转移技术、胚胎移植技术和细胞组织培养技术等。

3、细胞工程的发展历史:显微镜的发明与细胞学说的建立细胞融合:1838年马勒报道了脊椎动物肿瘤细胞中多核现象;1849年罗宾在骨髓中也发现了多核现象的存在;1855-1858年,科学家们在肺组织和各种正常组织及发尖和坏死部位部发现了多核细胞。

在植物学界:1902年德国的植物学家哈泊蓝德就预言了植物细胞的全能性;探索期:19世纪末—20世纪初(动物:1885年,卢克斯发现鸡的神经元在生理盐水中可以存活,并使用“组织培养”一词。

1907年,美国科学家哈里森,开创了组织培养的先河。

植物:1937年,荷兰植物学家温特发现B族维生素和生长素对植物根的生长具有促进作用。

1937-1938,法国科学家高特里特和诺比考特几乎同时培养了胡萝卜组织。

以上三人为植物组培的奠基人。

)诞生期:20世纪70年代(1958年,史都华德发现胡萝卜体细胞可以分化成体细胞胚,进一步验证了细胞全能学说;1956-1959年,得到三棘刺鱼三倍体;1959年,张明觉得到第一个体外受精动物-试管兔;1962年,成功进行仓鼠肾细胞的悬浮培养,为动物细胞大规模培养技术奠定了基础;1965年,灭活病毒可诱导动物细胞融合。

20世纪70年代,发现聚乙二醇可以促使原生质体融合。

植物细胞融合技术初步建立。

1960年,兰花等植物无性繁殖成功,开辟了利用植物组织快速繁殖植物的有效途径。

1972年,美国科学家卡尔森等人用NaNO3诱导烟草原生质体融合,获得了世界上第一个体细胞杂种植株。

1965年,德诺贝提斯将其编著的“普通生物学”改为“细胞生物学”,标志细胞生物学诞生。

20世纪70年代前后,动植物组织培养和细胞融合技术完善,以及在细胞核移植、动物克隆、三倍体育种、体外受精等方面的尝试,推动了细胞工程这门新兴学科的形成。

细胞工程课件 第一章 细胞工程

细胞工程课件 第一章 细胞工程

5. 花药与花粉培养
无菌培养植物的花药(带花粉)或花粉, 形成单倍体植株。
有效的育种辅助手段:单倍体植株获得以后, 通过染色体加倍,即得到可以稳定遗传的纯合 二倍体,缩短植物育种年限。
6.细胞培养 (Cell culture)
无菌培养植物单细胞或小细胞团。
细胞培养可用于: 1、植物克隆 2、细胞系的诱变和变异体的筛选 3、生产有用化合物(useful chemicals)
细胞工程 Cell Engineering
Plant Cell
Animal Cell
细胞
大量培养 调控分化
生产有用物质(药 物、蛋白质、酶、 有用化合物)
生产组织和器官, 用于医疗修复
个体再生
优良个体克隆, 用于良种推广
遗传改良
新细胞系、新组 织、新个体
细胞融合、细胞器移植、核 质移植、转基因
细胞工程(cell engineering):在体外培养生物
参考资料
1. 杨淑慎:细胞工程,科学出版社 2. 李青旺:动物细胞工程与实践 ,化学化工出版
社 3. 曹孜义、刘国民(主编):实用植物组织培养
技术教程,甘肃科学技术出版社,1999年 4. Pierik RLM: In Vitro Culture of Higher Plants
(4th Edition). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherland, 1999. 5. Plant Cell, Tissue, and Organ Culture (杂志) 6. Plant Cell Reports (杂志) 7. 植物生理学通讯(杂志)
无菌培养植物的成熟胚或未成熟胚, 使其形成正常的植株。
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第三章细胞工程学习目的:①了解原生质体的制备、培养及细胞融合的基本原理、方法与技术。

②学习如何进行动植物组织培养原理、方法与技术。

③认识单倍体植物的诱发及人工种子制备的基本要领。

④掌握利用动物体细胞克隆哺乳动物的基本做法及其重要意义。

⑤领会体细胞研究的原理和光明前景。

学时数:6学时主要内容:3.1 细胞工程的基础知识与基本技术 3.3 动物细胞工程基础知识细胞组织培养基本操作动物细胞融合3.2 植物细胞工程淋巴细胞杂交瘤产生单克隆抗体技术植物组织培养细胞核移植与动物克隆植物细胞培养和次生代谢物的生产染色体转移及干细胞研究植物细胞原生质体制备与融合 3.4 微生物细胞工程单倍体植物的诱发与利用原核细胞的原生质体融合人工种子的研制真菌的原生质体融合细胞工程:细胞工程是指在细胞水平上进行的遗传操作,即研究、开发、利用各类细胞的工程。

人们通过科学设计与精细操作,改变细胞的遗传基础,并通过无菌操作,大量培养细胞,使其再生成细胞、组织、器官乃至完整有机体,或生产出目物质的技术。

迄今为止,人们已经从染色体水平、细胞器水平以及细胞水平开展了多层次的大量工作,在细胞培养、细胞融合、细胞代谢物的生产和生物克隆等诸多领域取得了令人瞩目的成果。

细胞工程的分类:根据研究操作的对象不同,细胞工程又可分为三类,即植物细胞工程;动物细胞工程;微生物细胞工程。

第一节细胞工程的基础知识与基本技术一、细胞工程的基础知识细胞是细胞工程操作的主要对象。

生物界有两大类细胞:原核细胞与真核细胞。

原核细胞细菌、放线菌等的细胞属于原核细胞。

原核细胞体积较小,DNA环状、不与蛋白质结合而裸露于细胞质中。

胞内无膜系构造的细胞器。

胞外由肽聚糖组成细胞壁,是细胞融合的主要障碍。

原核细胞生长迅速,无蛋白质结合的DNA,易于人工遗传操作,是细胞改造的良好材料。

真核细胞酵母、动物、植物等的细胞属于真核细胞。

真核细胞体积较大、内有细胞核和众多膜系构造的细胞器。

植物细胞有以纤维素和半纤维素为主要成分的细胞壁。

真菌细胞壁主要由各种葡聚糖构成网状纤维物,还有甘露聚糖、蛋白质和脂质填充其中。

真核细胞一般都有明显的细胞周期,处于有丝分裂时期的染色体呈现高螺旋紧缩状态,既不利于基因外钓,也难于插入外源基因。

诱导真核细胞同步化生长,对于成功地进行细胞融合及细胞代谢物的生产具有重要作用。

二、基本实验操作技术(一)无菌操作技术细胞工程的实验操作需要在无菌条件下进行,稍有疏忽都可能引致污染,导致实验失败。

无菌室要定期用紫外线或化学试剂消毒,实验前后还应各消毒一次。

无菌室外有间缓冲室,实验人员在此换鞋、更衣、戴帽,做好准备后方可进入无菌室。

应注意周围环境的卫生整洁。

超净工作台是最基本的实验设备,能满足较高的无菌要求。

对生物材料要进行彻底消毒与除菌,实验所用器械、器皿和药品都应进行灭菌或除菌。

(二)细胞培养技术细胞培养是指动物、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。

不同细胞的培养条件差异较大,但细胞培养过程有共同之处:①取材和除菌。

除了淋巴细胞可直接抽取以外,植物材料在取材后,动物材料在取材前都要用一定的化学试剂进行严格的表面清洗、消毒。

有时还需借助某些特定的酶,对材料进行预处理,以期得到分散生长的细胞。

②培养基的配制。

根据各类细胞的特点,配制细胞培养基,对培养基进行灭菌或除菌。

③接种与培养。

采用无菌操作技术,将生物材料接种于培养基中,置于培养室或培养箱中,提供细胞生长所需的最佳培养条件,如温度、湿度、光照、氧气及二氧化碳等。

当细胞达到一定生物量时应及时收获或传代。

(三)细胞融合技术两个或多个细胞相互接触后,其细胞膜发生分子重排,导致细胞合并、染色体等遗传物质重组的过程称为细胞融合。

细胞融合的主要过程:①制备原生质体由于微生物及植物细胞具有坚硬的细胞壁,因此通常需用酶将其壁降解。

动物细胞则无此障碍。

②诱导细胞融合两亲本细胞(原生质体)的悬浮液调至一定细胞密度,按适当比例混合后,逐渐滴人高浓度的聚乙二醇(PEC)等诱导融合,或用电激的方法促进融合。

③筛选杂合细胞将上述混合液移到特定的筛选培养基上,让目的杂合细胞生长,其他细胞无法生长。

藉此获得具有双亲遗传特性的杂合细胞。

第二节植物细胞工程一、植物组织培养(一)植物组织培养的历史植物组织培养是在离体人工调控的条件下,培养、研究植物细胞、组织、器官,进而分化、发育形成完整植株的技术。

20世纪初,德国植物学家Haberlandt就曾预言“植物细胞具全能性”。

但由于技术上的限制,离体培养细胞未能分裂。

不久之后,Hanning成功地培育出能正常发育的萝卜和辣根菜的胚,成为植物组织培养的鼻祖。

20世纪30年代,植物组织培养取得了长足的进展。

我国植物生理学创始人之一李继侗、罗宗洛和罗士伟相继发现银杏胚乳和幼嫩桑叶的提取液能分别促进离体银杏胚和玉米根的生长,据此证明维生素和其他有机物是培养基中不可缺少的重要组成成分。

1934年美国人White以西红柿根为材料,建立了第一个能无限生长的植物组织组培物。

1956年Miller发现了激动素,并指出激动素能强有力地诱导组织培养中的愈伤组织分化出幼芽。

这是植物组织培养中的一项重要进展。

1958年Steward顺利地从胡萝卜的细胞培养中分化长出了胚状体乃至整株。

从此以后,通过组织培养方法培育完整植株的探索便在世界范围内蓬勃开展。

现在已有600多种植物能够借助组织培养的手段进行快速繁殖,多种具有重要经济价值的粮食作物、蔬菜、花卉、果树、药用植物等实现了大规模的工业化、商品化生产。

我国的植物组织培养工作起步较迟,但已经在多个方面取得了巨大成绩。

(二)植物组织培养的过程植物组织培养一般要经历以下五个阶段:预备阶段→诱导去分化阶段→继代增殖阶段→生根发芽阶段→移栽成活阶段。

1、预备阶段(1)选择合适的外植体外植体是指能被诱导产生无性增殖系的器官或组织切段,如一个芽,一段茎。

选择外植体一般以幼嫩的组织或器官为宜,外植体的选择、外植体的去分化及再分化的最适条件都需进行摸索,他人成功的经验可供借鉴,并无快捷方式可循。

就外植体而言,具体来说要综合考虑以下几方面因素:①大小适宜,外植体的组织块要达到2万个细胞(即5-10mg)以上才容易成活。

②同一植物不同部位的外植体的分化能力、分化条件及分化类型有相当大的差别。

③植物胚与幼龄组织、器官比老化组织、器官更容易去分化,产生大量愈伤组织。

愈伤组织原意指植物因受创伤而在伤口附近产生的薄壁组织,现已泛指细胞与组织培养产生的可传代的未分化细胞团。

④不同物种相同部位的外植体细胞分化能力可能大不一样。

(2)除去病原菌及杂菌选择外观健康的外植体,尽可能除净外植体表面的各种微生物是成功进行植物组织培养的前提。

消毒剂的选择和处理时间的长短与外植体对所用试剂的敏感性密切相关(表3—1)。

通常幼嫩材料处理时间比成熟材料要短些。

对外植体除菌的一般程序如下:外植体→自来水多次漂洗→消毒剂处理→无菌水反复冲洗→无菌滤纸吸干。

(3)配制适宜的培养基虽然由于物种的不同,外植体的差异,组织培养的培养基多种多样,但它们通常都包括以下三大类组分:①含量丰富的基本成分,如蔗糖或葡萄糖高达每升30g,以及氮、磷、钾、镁等;②微量无机物,如铁、锰、硼酸等;③微量有机物,如吲哚乙酸、激动素、肌醇等。

各培养基中,吲哚乙酸和激动素的变动幅度很大,这主要因培养目的而异。

一般较高的生长素(吲哚乙酸)对细胞分裂素(激动素)比值有利于诱导外植体产生愈伤组织,反之则促进胚芽和胚根的分化。

2、诱导去分化阶段组织培养的第一步就是让外植体去分化,使各细胞重新处于旺盛有丝分裂的分生状态,培养基中一般应添加较高浓度的生长素类激素。

去分化阶段为植物细胞依赖培养基中的有机物等进行的异养生长,原则上无需光照。

但通常还是置于人工照明条件下培养,以期得到绿色愈伤组织。

去分化可以采用固体培养基(在培养基中添加琼脂0.8%~1.0%)或液体培养基。

固体培养简便易行、占地面积小、可在培养室中多层培养。

但外植体营养吸收不均、气体及有害物质排换不畅,愈伤组织易出现极化现象。

液体培养中,培养材料营养吸收及与环境的物质交换便捷,但需提供振荡设备,投资较大,且一旦染菌则难以挽回。

3、继代增殖阶段愈伤组织长出后经过4—6周的迅速细胞分裂与增殖,原有培养基中的水分及营养成分多已耗失,细胞的有害代谢物已在培养基中积累,因此必须进行移植,即继代增殖。

同时,通过移植,愈伤组织的细胞数大大扩增,有利于下阶段收获更多的胚状体或小苗。

4、生根发芽阶段愈伤组织只有经过再分化才能形成胚状体,继而长成小植株。

胚状体是指在组织培养中分化产生的具有芽端和根端类似合子胚的构造。

将愈伤组织移置于含适量细胞分裂素,没有或仅有少量生长素的分化培养基中,诱导胚状体的生成。

光照是必备的外部因子。

根据实验需要,有时可不经愈伤组织阶段而直接诱导外植体分生、分化长成一定数量的丛生芽,然后再诱导其生成根。

5、移栽成活阶段生长于人工照明玻璃瓶中的小苗,要适时移栽到室外以利生长。

此时的小苗十分幼嫩,移植应在能保证适度的光、温、湿条件下进行。

在人工气候室中锻炼一段时间(称为炼苗)能大大提高幼苗的成活率。

二、植物细胞培养和次生代谢物的生产◆植物细胞次生代谢物质来源丰富植物细胞在生理生化过程中会产生数量极为可观的次生代谢物质。

目前已发现的植物天然代谢物已超过2万种,而且还在以每年新发现1600种的速度递增。

我们祖先在与疾病的抗争中已积累了丰富的利用植物中的生物活性物质治病强身的经验。

李时珍(1593)编篆的巨著《本草纲目》中所开列的1892种药物绝大多数是植物。

目前约25%的法定药品来自植物。

然而植物生长缓慢,自然灾害频繁。

即使是大规模人工栽培仍然不能从根本上满足人类对经济植物日益增长的需求。

◆代谢物质1956年,Routier和Nickell提出工业化培养植物细胞以获得其天然产物的大胆设想。

1968年,Reinhard等首先将这种设想转变成现实,生产出了哈尔碱(hflfmine)。

1969年,Kaul等培养植物细胞获取了其中的薯蓣皂苷。

1972年,Fumya等培养植物细胞获取了其中的人参皂角苷。

1973年,Teuscher等培养植物细胞获取了其中的维斯纳精(visnagin)。

◆研发形势现在一些发达国家已集中相当数量的人力、财力潜心开拓这个经济潜力十分巨大的生产领域。

目前世界上最大批量工业化培养细胞(烟草细胞)已达2万升。

我国在“八五”、“九五”和"863计划”中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤药物紫杉醇的研究,目前得率已达到60mg/L的世界先进水平。

工业化植物细胞培养系统主要有两大类:悬浮细胞培养系统和固定化细胞培养系统。

前者适于大量快速地增殖细胞,但往往不利于次生代谢物的积累;后者则相反,细胞生长缓慢而次生代谢物含量相对较高。

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