扬州大学植物细胞工程绪论植物细胞工程的概念和发展过程

植物细胞工程课件绪论第一节细胞工程在生物技术领域中的地位一、生物技术（biotechnology）：利用生物学过程解决人类生存和发展所面临的问题。

内涵：运用现代生物学理论与科学技术改造细胞的遗传物质，培育出人们需要的生物新品种；工业规模地利用现有生物体系，制备生物产品；模拟生物体系，以生物化学工程代替化学工程，制备工业产品；发展相应的科学理论与工程技术。

包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化过程。

二、细胞工程概念及范畴细胞工程(cell engineering)：应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的实验方法或技术，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：所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术。

狭义：细胞融合和细胞培养技术。

三、与其它相关课程关系1、理论基础：细胞生物学、分子生物学、生物化学。

2、细胞工程提供了新的实验体系细胞融合、核移植技术（将一个细胞的细胞核转移到另一个去核细胞中的操作。

常用于研究核质关系和克隆动物）：定向改造生物遗传性状植物离体培养技术优势：人工控制、缩短研究周期3、与其它技术相结合四、细胞工程在现代生物技术中的地位及实践意义1、改善农业生产技术利用有限的农业资源养活更多的人口2、保护自然资源，维护生态平衡生物农药是指利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等）或其代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸，2，4-D等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。

3、生物医药开发第二节植物细胞工程发展植物细胞工程：以植物组织细胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为地精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们意愿发生改变，从而改良品种或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获得有用物质的过程。

利用离体培养细胞进行遗传操作，实现植物品种改良的生物技术。

安全的，绿色的技术：不涉及重组DNA和有害外源基因的导入。

植物细胞工程Plant Cell Engineering 绪论植物细胞工程的概念与内容植物细胞工程的理论基础植物细胞工程的发展历史植物细胞工程的应用教学重点：植物细胞工程的理论基础植物细胞工程的概念与内容概念：应用植物细胞生物学和分子生物学的理论和技术，在细胞水平上离体培养或遗传操作，以达到快速繁殖、改良品种或生产更多更好的植物产品的工程学科。

内容：组织培养tissue culture；器官培养organ culture 细胞培养cell culture胚胎培养embryo culture 原生质体培养protoplast culture细胞融合cell fusion染色体工程chromosome engineering ……请问：19世纪的三大发现是什么？能量守恒和转化定律；生物进化论；细胞学说提问：细胞学说的基本论点是什么？细胞是生物结构、功能和发育的基本单位。

植物细胞工程的理论基础细胞全能性；细胞分化、脱分化和再分化；植物胚状体植物细胞全能性：每个植物细胞都具有该植物的全部遗传信息，在合适的培养条件下有发育成完整的植物个体的能力。

P.R.White（1943）正式提出植物细胞具全能性学说（plant cell totipotency theory）。

F.C.Steward（1958）悬浮培养胡萝卜细胞并成功再生成植株，首次证实植物细胞全能性。

图绪-1 植物细胞全能性的实现什么叫分化？什么叫脱分化，植物细胞脱分化后形成什么组织？什么叫再分化，发生再分化需要什么条件？合子经分裂产生的细胞群形成各种植物组织、器官的过程称为分化（differentiation）。

合子的分化过程同时出现极性变化，形成胚。

尽管植株的每个细胞具全能性，但受所在环境的约束而相对稳定，执行各自的功能。

各种植物组织、器官的细胞失去原有的形态结构和功能,重新具有分裂和高度分化能力的过程称为脱分化（dedifferentiation）。

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。

生物技术的内涵是：运用现代生物学理论与科学技术改造细胞的遗传物质，培育出人们需要的生物新品种；工业规模地利用现有生物体系，制备生物产品；模拟生物体系，以生物化学工程代替化学工程，制备工业产品；发展相应的科学理论与工程技术。

其主要技术范畴包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程以及生化工程。

2．细胞工程: 是应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的实验方法或技术，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。

狭义是指细胞融合和细胞培养技术。

根据研究对象不同: 高等生物的细胞工程分动物细胞工程和植物细胞工程。

动物细胞工程包括细胞培养技术（包括组织培养、器官培养），细胞融合技术，胚胎工程技术（核移植、胚胎分割等）,克隆技术（单细胞系克隆、器官克隆和个体克隆）。

植物细胞工程包括植物组织、器官培养技术，细胞培养技术，原生质体融合与培养技术，亚细胞水平的操作技术等。

3．细胞工程在现代生物技术中的地位及其实践意义:现代生物技术是典型的高技术密集型的综合技术体系。

一个生物技术产品或技术的形成，需要涉及生物学、信息学、工程学等多学科领域知识和技术的应用。

细胞工程本身作为生物技术的重要组成部分，在现代生物技术领域中也发挥着技术载体和桥梁的作用，是现代分子技术向产接技术，比如经分子重组技术改良后的基因，必须通过细胞工程的途径，才能培养成新个体品过渡的中间链或生产新产品。

另外，细胞工程技术亦可作为独立的生物技术在现代生物学研究与应用中发挥重要作用，如利用植物离体快速繁殖技术大量生产健康种苗，已在无性繁殖中获得广泛应用；离体培养中体细胞胚胎发生，已成为植物胚胎发育研究的重要实验体系等如１) 改善农业生产技术２) 保护自然资源，维护生态平衡３)生物医药开发4．植物细胞工程是一门以植物组织和细胞的离体操作为基础的实验性学科，以植物组织细胞为基本单位，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，或获得有用物质的过程统称为植物细胞工程，其发展阶段与标志性成就１）探索阶段；２）培养技术建立阶段３）应用研究阶段，标志性成就：其一组织培养领域的研究迅速在世界各国的有关实验室广泛展开。

第一章植物细胞工程的概念和发展过程第一节植物细胞工程的概念和应用一、植物细胞工程的概念与应用领域植物生物技术（Biotechnology）是现代遗传学、细胞生物学和分子生物学的一个复杂集合体，是以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术。

植物细胞工程所涉及到的主要技术为植物组织与细胞培养、植物细胞大批量培养、植物细胞融合、植物染色体工程、植物细胞器移植、DNA重组与外源基因导入及以上技术与物理、化学技术的结合，主要应用于花卉和苗木离体快速繁殖、植物新类型的创造和品种改良以及次生代谢物质生产等领域。

二、植物细胞工程在作物品种改良中的应用通过植物生物技术改良作物是20世纪70年代以后农业科学中最重要的发展之一，对了解、操作、修饰和保护农作物种质具有潜在价值。

20世纪70年代以后，随着生物技术和分子生物学的发展，植物生物技术备受重视，并开始应用于作物品种改良。

但对于体细胞无性系变异的存在，曾经有过怀疑和争论，焦点在于这种变异有无遗传基础，后代能否稳定遗传，在作物品种改良中有无实际应用价值。

直至20世纪90年代初，随着研究手段的提高，大量研究证明，体细胞无性系变异确实存在并可以遗传，可应用于作物品种改良，并且在有些作物上获得成功，如小麦（胚培养和细胞培养）、水稻（原生质体培养）、大豆（原生质体培养）等。

不断有许多成功的实例应用于生产，进展速度比过去预期要快，但困难和障碍仍有待克服。

植物生物技术在作物品种改良和次生代谢产物生产以及脱毒培养等中的应用具有很多优点，尤其是在作物品种改良中的应用比传统育种方法具有如下优点：①应用植物生物技术进行作物品种改良可以省时省力；②进行品种改良可以更有的放矢；③可供选择的变异范围广；④可作为拯救远缘杂交杂种胚发育中止的手段。

但由于传统方法可以为植物生物技术的应用提供变异基础，因此，植物生物技术手段必须与传统育种方法相结合才更有生命力。