植物细胞工程的笔记 原版

绪论

1生物技术：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，设计和构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行产品加工生产的综合体系。内涵：运用生物学理论与科学技术改造细胞的遗传物质。

2细胞工程：是以细胞学，遗传学，发育学及分子生物学等理论为基础，借助工程学的试验方法或技术，在细胞水平上研究和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科学。

3植物细胞工程：以植物组织和细胞为基本单位，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物种，或加速繁殖植物个体，以获得有用无知的过程。

4细胞全能性：高等植物的组织和器官可以不断分割，直到单个细胞，如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，那么可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体。

（一个生活细胞所具有完整生物个体的潜在能力）

5植物细胞的工程类别

培养层次：植株培养。器官培养，胚胎培养，愈伤组织，细胞培养，原生质体培养（原生质体：植物细胞脱除细胞壁后的完整细胞培养。）6应用：在植物育种上(1快速获得特殊倍性材料，2克服远缘杂交不亲和，3克服杂交种胚早期夭折，4导入外源基因，5突变体筛选，6种质资源保存），种苗脱毒和快速繁殖，细胞培养生产有用的次生代谢产物，在细胞学说和发育生物学研究中，在植物遗传，生理生化以及病理等基础研究中的应用

7 植物组织培养动物组织培养

细胞全能性细胞增殖

固体培养基液体培养基

蔗糖，植物激素葡萄糖，动物血清

植物体细胞株，细胞系

快速繁殖，培育无毒植株获得细胞或细胞产物

第一章

1生活细胞的全能性必须首先回复到分生状态或胚性细胞状态，（条件：离体，适当的刺激）

2植物细胞分类：第一类，茎尖，根尖，及形成层细胞，这类细胞始终保存分裂能力，从一个周期到另一个周期，称为周期细胞，第二类，筛

管，导管和气孔保卫细胞等特化细胞，为永久失去分裂能力的细胞，为终端分化细胞，第三类，表皮细胞及各种薄壁细胞，在通常情况下不分裂，但受到外界刺激后从新启动分裂，为G0细胞。

高度分化的细胞表现细胞全能性的能力降低或丧失，

2细胞的脱分化：培养条件下使一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生细胞状态的过程。（静止细胞启动分裂都是分化细胞成功脱分化的重要标志，静止细胞：停止分裂，执行特定的代谢功能）

3脱分化过程的生理活动与细胞结构的变化：细胞质显著变浓，大液泡消失，核体积增加并逐渐移位至细胞中央，细胞器增加，液泡蛋白体的出现和质体转变为原质体被认为是细胞脱分化的重要标志。变化最明显的叶绿体

4脱分化的过程：（1）启动阶段，表现为细胞质增生，并开始向细胞中央伸出细胞质丝，液泡蛋白体出现，（2）演变阶段，此时细胞核开始向中央移动，质体演变成原生质体，（3）

脱分化终结期，细胞回复到分生细胞的阶段，细胞分裂即将开始。

5植物激素是离体培养中所必须的条件，因此与激素相关的基因表达被认为是启动细胞脱分化的关键。

6细胞分化：导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在的发育过程，（一个细胞在不同的发育阶段上可以有不同的形态和机能，这是在时间上的分化，同一种细胞后代，由于所处的环境不同而可以有相异的形态和机能，是空间上的分化）本质是基因表达和调控的结果

7再分化，在离体的条件下，当细胞脱分化以后无序生长的细胞及愈伤组织要重新进入有序生长才能成为新个体。基因选择性表达与修饰的人工调控过程。

8极性：植物的器官，组织甚至单个细胞在不同轴向上存在的某种形态结构及生理生化上的梯度差异，无论低等植物或高等植物都存在。细胞的不均等分裂时细胞极性建立的标志。极性建立与质膜离子通道的不对称分布和细胞周质微管的重排有关。

9管状分子（TE）由愈伤组织薄壁细胞分化形成，是愈伤组织细胞分化器官的前提，离体培养中TE的出现时组织分化的标志，分为三个阶段，叶肉细胞的脱分化，脱分化叶肉细胞向TE细胞转换，TE细胞特化阶段

10激素对细胞生长与分化的调控是一个复杂的级联调控过程。

11在离体培养条件下，植物细胞经过再分化形成完整的个体通过两天途径：器官发生和体细胞胚发生

第二节

1器官发生：在培养条件下的组织或细胞团（愈伤组织)分化形成不定根

或不定芽等器官的过程。

离体培养下器官发生的难易，往往取决于研究对象的培养技术成熟程度及其调控机制基础研究的深度。

2离体培养中器官发生的方式:1先形成芽，后在芽上形成根，2先形成根，后在根上形成芽，3在愈伤组织的不同部位形成芽和根再通过维管束组织的联系形成完整的植株

4经过愈伤组织再分化器官的过程：1外植体经过诱导形成愈伤组织，2形成生长中心，也即愈伤组织形成器官的部位，3器官原基及器官形成不经过愈伤组织的器官发生：1外植体已经存在器官原基，2外植体某些部位的细胞重新分裂后形成分生细胞团，再由分生细胞团形成器官原基5起始材料对器官分化的影响：母体植物的遗传物质（器官分化能力的差异大于愈伤组织诱导的差异），外植体类型及生理状态（外植体选取合理与否，不仅影响培养的难易，有时甚至影响分化程度和器官类型。6离体培养下器官分化，在大多数情况下时通过外源提供适宜的植物激素实现的，生长素与与细胞分裂素占主导地位。

7光照时间，强度及光质对器官分化均有影响

第3节：

1 合子胚体细胞胚

萌芽率高，质量好萌芽率低，质量差

受精卵体细胞

胚柄，明显即使有也不明显

形态固定，体积较小形态复杂，体积较大

变异率低变异率高

2体细胞的界定：其一：体细胞胚是离体培养的产物，只限与离体培养范围内使用，以区别无融合生殖胚，其二，体细胞胚起源于非合子细胞，以区别合子胚，其三，体细胞经过了胚胎发育过程，以区别与离体培中器官发生形成个体的途径

3体细胞的形成

外植体直接发生，经过愈伤组织的体细胞胚发生，细胞悬浮液培养的体细胞胚胎发生，

4与器官发生形成个体的途径相比，体细胞胚发育再生植株的特点:体细胞具有双极性，体细胞胚形成后与母体的维管束系统联系较少，即出现生殖隔离现象

5影响体细胞胚发生的因素：（1）外缘激素（生长素对体细胞胚发生有重要的调控，细胞分裂素对维持在促进细胞分裂和维持细胞活跃生长中有重要作用）（2）

培养基：（3）不同基因型间体细胞胚形成能力的差异，（4）外植体类