下载文档原格式
细胞工程：以生物细胞或组织为研究对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的的利用或改造生物遗传特性，以获得特定细胞、组织、产品或新型物种的一门综合性学科。
1.微繁殖：是指在离体培养条件下、将来自优良植株的茎尖、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行无菌培养，经过不断地切割和重复培养，使其增殖并再生形成完整植株，在短期内获得大量遗传性均一的个体的方法。
2.繁殖系数：经一次增值培养或在一定时间段内由一个繁殖体所增殖获得的总繁殖体数或苗数。
3.玻璃化：也称超水化作用，是离体培养过程中试管苗发生形态、生理和代谢异常的现象。
4.褐变：是指组织培养中，由于材料被切割而使多酚氧化酶活化将组织中的酚类物质氧化形成棕褐色的醌类物质，并向培养基中扩散，抑制培养物生长甚至导致其死亡的现象。
5.原球茎：兰科植物的种子在萌发初期并不出现胚根，只是胚逐渐膨大，以后种皮的一端破裂，膨大的胚呈小圆锥状，称作原球茎。
6.茎尖分生组织：指茎尖最幼龄叶原基上方的由2或3层分生细胞组成的很小区域、一般最大直径不超过0.1mm,长度0.25mm，最小的茎尖长度仅有几十微米，有时也称顶端分生组织。
7.不定芽：相对于顶芽和腋芽、由植物的其他部位或器官、组织上通过器官发生重新形成的、无固定着生位置的芽统称为不定芽。
细胞细胞工程知识点绪论研究内容（根据操作对象）：1）器官组织和细胞培养2）原生质体培养3）植物胚胎培养4）动物胚胎工程5）转基因动植物6）胚胎干细胞7）染色体工程研究内容(研究水平）；个体、器官、组织、细胞、亚细胞、分子等不同研究层次动物细胞发展经历了哪些阶段？答：①细胞培养技术②细胞融合技术③动物胚胎移植技术④体外受精技术⑤动物克隆技术⑥转基因动物技术⑦胚胎干细胞技术生物工程：1）发酵工程2) 基因工程3）酶工程4）细胞工程5）蛋白质工程（第二章没有放进来！！！！）第三章培养原理细胞学说：1838年，主要观点：细胞是生物体的基本结构单位，由它构成整个生物个体。
贵州大学2011-2012学年第二学期考试试卷生物技术导论注意事项：1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。
2. 请仔细阅读题目的要求，在规定的位置填写答案。
3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。
4. 满分100分。
第三章 细胞工程 3.2植物细胞工程 一、教学目的：学院：专业：年级（班级）：学号：姓名：使学生学会：1、植物组织培养2、植物细胞培养和次生代谢物的生产3、植物细胞原生质体制备与融合二、教学重点：（一）、植物组织培养经历的五个阶段（二）、悬浮培养系统与固定化细胞培养系统（三）、原生体制的制备与融合三、教学难点：1、细胞组织培养的诱导去分化阶段2、悬浮培养系统及固定化细胞培养系统3、原生质体的制备4、原生质体的两种融合5、互补法筛选杂合细胞四、讲解内容：（一）、主要内容：1、植物组织培养2、植物细胞培养和次生代谢物的生产3、植物细胞原生质体制备与融合（二）、详细讲解3.2.1植物组织培养含义：组织培养是在无菌和人为控制（营养成分、光、温、湿）的条件下，培养和研究植物组织、器官，甚至进而从中分化、发育出整体植株的技术。
植物组织培养是在一定的场所和环境下，人为提供一定的温度、光照、湿度、营养、激素等条件，极利于高度集约化和高密度工厂化生产，也利于自动化控制生产。
它是未来农业工厂化育苗的发展方向。
它与盆栽、田间栽培等相比省去了中耕除草、浇水施肥、防治病虫等一系列繁杂劳动，可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地。
培养优点1、占用空间小，不受地区、季节限制。
2、培养脱毒作物3、培养周期短4、可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品5、可短时间大量繁殖，用于拯救濒危植物6、可诱导之分化成需要的器官，如根和芽7、解决有些植物产种子少或无的难题，8、不存在变异，可保持原母本的一切遗传特征9、投资少，经济效益高10、繁殖方式多，试用品种多3.2.1.1 预备阶段（1）选择合适的外植体（外植体：即能被诱发产生无性增殖系的器官或组织阶段，如一个芽、一节茎）○1大小适宜。
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。
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、过滤除菌合用对象_ __。
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. 未成熟的种子通过解决哺育出幼苗的过程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. 取植物的枝芽哺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成高峰期时。
（×）5、高温解决和低温解决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. 甘薯种植数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。
这种通过度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，包裹在具有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下可以发芽出苗的颗粒体。
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，不对的的是（）A. 受精卵在自然条件下可以使后代细胞形成完整的个体，全能性最高B. 卵细胞与受精卵同样，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 3 章植物组织与细胞培养3.1植物组织培养与细胞培养的区别习惯上：由于体外培养技术最初是从培养组织发展起来的，所以在习惯上，动物学和医学上又往往用组织培养这一术语泛指细胞、组织和器官在适当的培养条件下离体生长的技术。
单细胞培养与组织和器官培养在技术上具有较大的区别严格意义上：组织培养是指从机体内取出组织或细胞，模拟机体内生理条件，在体外进行培养，使之生存或生长形成组织。
细胞培养是指动植物细胞在体外条件下的存活或生长，此时细胞不再形成组织。
植物组织培养（Plant tissue culture）：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）、组织（如花药组织、胚乳、皮层等）、胚胎、原生质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、或者长成完整的植株的技术。
离体培养（culture in vitro)试管培养（test tube culture)常用术语外植体(explant)：植物组织培养中用来进行离体培养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和原生质体等。
愈伤组织(callus)：是由外植体组织增生的细胞产生的一团不定的疏松的排列的薄壁细胞。
继代培养或传代培养：愈伤组织在培养基上生长一段时间以后，营养物枯竭，水分散失，并已积累一些代谢产物，此时需要将其转移到新的培养基上，这种转移称为继代培养或传代培养。
褐变（褐化）：是由于组织中的多酚氧化酶被激活，使细胞的代谢发生变化，酚类物质被氧化后产生的醌类物质，这类物质是棕褐色，对外植体产生毒害作用，严重时导致死亡。
玻璃化(vitrification)：表现为试管苗叶、嫩梢是水晶透明或半透明，水浸状；整株矮小肿胀、失绿；叶片皱缩成纵向卷曲，脆弱易碎；叶表缺少角质层、蜡质、没有功能性气孔，不具有栅栏组织，仅有海绵组织。
不定芽（adventitious buds)：从现存的芽以外的任何器官和组织上通过器官发生重新形成的芽。
不定根（adventitious roots)：从现存的根以外的任何器官和组织上通过器官发生重新形成的根。
3.2 发展历史植物细胞工程是在植物组织培养的基础上发展和完善起来的，因此，植物细胞工程亦是广义概念上的植物组织培养。
植物细胞发展工程发展历史就是植物组织培养技术的历史。
发展过程大致划分为三个阶段3.2.1 探索阶段细胞学说的产生和细胞全能性的提出为组织培养技术的产生奠定了理论基础。
细胞学说(cell theory)19世纪30，Schleiden和Schwann创立的组织培养研究的思想基础细胞全能性1902年德国植物学家哈泊兰德（Haberlanclt）在细胞学说的基础上提出的。
植物细胞具有全能性，即植物活细胞具有能够发育成为完整植株的潜在能力。
而且进行了相关实验，但失败了！！！原因：一是取材不当二是培养基中不含诱导激素由此，被称为——植物组织培养之父3.2.2培养技术建立阶段20世纪30年代至50年代末期，植物组织培养建立了两个与培养技术有关的重要技术模式。
培养基模式激素调控模式培养基模式White 于1934年，使番茄根的离体培养实验首次成功。
White 于1937年，发现B族维生素在离体培养中的作用，产生了由无机盐与有机成分组成的White培养基。
建立植物根的离体培养技术。
法国科学家高特里特（R.J.Gautheret）1939年在添加B族维生素和IAA的培养基上连续培养胡罗卜根的形成层获得成功。
诺比考特（Nobecourt)于1938年以培养胡萝卜根为外植体，在固体培养基上诱导形成了愈伤组织。
White、Gautheret和Nobecourt植物组织培养的奠基人他们的贡献建立了植物组织培养的综合培养基，它包括无机盐、有机物和生长激素。
发现了B族维生素在组织培养中的作用，基本建立了植物组织培养技术。
现在所用的培养基和培养方法原则上都是这三位科学家所建立的方法和培养基的演变。
激素调控模式1957年，斯科克(Skoog)和米勒(Miller)提出了有关植物激素控制器官形成的概念，建立了细胞分裂素/生长素比率控制植物组织的形态发生和器官分化的激素调控模式。
激素调控模式——细胞分裂素/生长素比植高时----------产生芽比植低时----------产生根比值平衡时----------维持愈伤组织生长而不分化3.2.3 应用研究阶段1952年法国G.Morel将感染病毒的大丽花茎尖切离培养，获得去病毒植株。
1960年G.Morel采用兰属(Cymbidium)的茎尖培养，实现了去病毒和快速繁殖两个目的。
1974年Greshoff从葡萄花药培养中，得到单倍体愈伤组织。
1975年Rosati从草莓花药培养中，获得小孢子发育的植株。
3.2.4 我国植物细胞工程的研究进展早在20世纪30年代，我国两位已故的科学家罗宋洛和李继侗就已成为远东植物培养的先驱者。
罗宋洛主要研究离体根尖培养的适宜条件，李继侗发现了银杏胚乳提取物对离体胚发育的促进作用。
20世纪80年代，我国研究重点明显倾向无性系的快速繁殖，许多已进入不同规模的应用阶段，如甘蔗、草莓、葡萄、菠萝、香蕉、各色观赏植物等等。
3.3 细胞全能性与形态发生植物组织培养不仅能使处于分生状态的细胞继续保持分生能力；同时也可以使永久分化的细胞恢复分裂能力，如同生殖细胞或合子胚一样，其原因何在？概括地讲，植物细胞工程的核心就是在离体培养条件下细胞全能性表达的调控。
细胞工程的所有方法都是围绕这一核心产生和发展起来的。
因此，可以说细胞全能性理论是细胞工程的基本理论基础，而与之相关的细胞分化、再分化及其调控机理则使人们更深刻地认识了细胞全能性的本质，并将其发展成为现代生物技术的重要领域之一3.3 细胞全能性与形态发生3.3.1 细胞全能性及其表达3.3.1.1 细胞全能性概述概念细胞全能性:一个生活细胞所具有的发育成为完整生物个体的潜在能力。
（全套的基因组）动物：有限发育模式细胞核全能性植物：无限发育模式细胞全能性生活细胞要表达全能性必须首先恢复到分生状态或胚性细胞状态，这种恢复能力在不同类型细胞间具有相当大的差异。
3类植物细胞:周期细胞：茎尖、根尖和形成层细胞终端分化细胞：筛管、导管、保卫细胞G0期细胞：表皮细胞、各种薄壁细胞影响全能性表达的因素细胞分化的程度:细胞分化程度越高，其向分生状态恢复的可能性越小，表现细胞全能性的能力降低或丧失。
这种能力降低或丧失的程度与分化细胞的的类型和其所处的位置有关。
生理脱离效应:在生物个体中，细胞的全能性不能表达，而当细胞或组织脱离母体以后，在适宜的条件下将有利于进行一些特殊的发育方式，称之为生理脱离效应显然组织或细胞从完整的有机体上脱离下来，以脱离母体的影响，对于细胞全能性的表达是十分重要的。
人工条件的调控（激素的调控）调控过程简单地归纳起来就是细胞的脱分化和再分化。
细胞或组织的离体培养技术就是脱分化和再分化的控制过程。
温度、光照、湿度、pH值和激素等细胞和组织与母体分离和激素的调控是细胞全能性的表达的基本前提。
3.3.1.2 培养条件下的细胞脱分化离体培养条件下，细胞全能性的表达是通过细胞脱分化和再分化而实现的。
在大多数的情况下脱分化是细胞全能性表达的前提再分化是细胞全能性表达的最终体现者脱分化（dedifferentiation)脱分化的概念:培养条件下，使一个已分化并且具有一定功能的植物细胞失去原有的状态和功能，恢复到无分化状态或分生细胞状态的过程。
脱分化的能力：在离体培养条件下，植物不同组织的细胞的脱分化能力是不同的。
脱分化的时间：观点一是：在离体培养条件下，一个分化细胞转化为分生状态，进入细胞分裂即为脱分化。
观点二是：细胞脱分化发生在细胞分裂之前，细胞分裂只是细胞脱分化的结果，而不是脱分化的过程。
总之，静止细胞启动分裂都是分化细胞成功脱分化的重要标志。
脱分化的过程：启动阶段：细胞质增生，并向中伸出细胞质丝液泡蛋白体出现演变阶段：细胞核开始向中央移动，质体演变为原质体脱分化终结期：恢复到分生状态，细胞分裂即将开始脱分化调控机理：期细胞回复到分裂周期的调控过程。
细胞脱分化调控的实质是G植物激素是离体培养过程中所必须的条件，因此，与植物激素相关的基因表达被认为是启动细胞脱分化的关键。
植物细胞感受生长素的信号是通过生长素受体和生长素分子相结合，使生长素受体被激活，进而引起一系列连锁信号的传导反应，最终导致生长素诱导的基因表达细胞脱分化与愈伤组织的形成：大多数情况下，细胞脱分化后进入细胞分裂，形成愈伤组织。
有些外植体的细胞脱分化以后直接形成胚性细胞，进而形成体细胞胚。
3.3.1.3 培养条件下的细胞再分化再分化（redifferentiation)的概念在离体条件下，当细胞脱分化以后，无序生长的细胞及其愈伤组织要重新进入有序生长才能再生为个体。
因此，通常把离体培养下的这一过程称为再分化。
再分化的过程事实上是基因选择性表达与修饰的人工调控过程激素在细胞分化中的调控作用有实验证明：细胞分裂素可能增加了细胞对生长素的敏感性的或者能阻断生长素的反馈信息。
即细胞分裂素在细胞分化中的作用是通过增强生长素的作用而实现的。
在离体培养条件下，由于外植体细胞所处的生理状态的不同，其内源激素水平也存在较大的差异，试图寻找外源激素水平在分化中作用的共同模式可能是很困难的。
3.3.2 植物培养细胞的形态发生生物个体的形成是通过形态发生（morphogenesis)实现的，建立在离体培养基础之上的形态发生称之为体细胞形态发生（somatic morphogenesis)。
与个体水平上的形态发生不同，培养条件下的形态发生不是起源于合子，而是起源于培养细胞。
在培养条件下，植物细胞经过再分化形成完整个体可以通过两种途径：3.3.2 植物培养细胞的形态发生植物器官发生organogenesis体细胞胚发生somatic embryogenesis3.3.2.1 植物离体器官发生 (organogenesis)（一）概念是指在离体培养条件下，组织或细胞团（愈伤组织）经过诱导分化形成不定芽（adventitious shoots)、不定根（adventitious roots)等器官的过程自然条件下：受植物繁殖体自身调节控制离体条件下：人工辅助调节完成的离体培养条件下，器官发生的难易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。
（二）离体培养中器官发生的方式直接器官发生©典型的直接器官发生©非典型的直接器官发生间接器官发生直接器官发生在有些情况下，外植体不经过典型的愈伤组织阶段即可形成器官原基而直接发育成器官的途径。
这种不经过愈伤组织直接发生器官的途径在以品种繁殖为目的的离体快繁中具有重要的实践意义。
