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谈转基因动物对克服人类疾病的影响摘要转基因动物在医学研究领域和生命科学的研究中有着重要应用价值，可以用于改良动物品种、提高动物产品的产量和质量及抗病性；也可以用于生物制药、建立诊断和治疗人类疾病的动物模型、生产可用于人体器官移植的动物器官等；还可以利用转基因技术对某些遗传病进行基因治疗、获得基因敲出动物等。
疾病动物模型在认识疾病本质、确定防治方案及药物研究上十分重要。
转基因动物人类疾病动物模型的研究和建立在基因水平上研究人类疾病、揭示各个基因的各种功能中将起重大作用。
关键词：转基因动物动物模型人类疾病器官1. 转基因动物概述在分子水平或者基因水平的基础上，用人工的手段去改造生物遗传性状的基因工程，出现在20世纪70年代。
基因工程应用技术之一的基因重组，可用于对不同生物遗传物质的体外人工剪切、组合、拼接，使遗传物质重新组合，然后，通过载体，如微生物、病毒等转入微生物或细胞内，进行“无性繁殖”，并使所需基因在细胞内表达出来，产生人类所需的物质或创造新的物种。
近年来，国外已出现了一些“基因作物”，如抗腐烂西红柿、抗除草剂棉花、抗病毒黄瓜和马铃薯，以及抗虫玉米等。
目前，利用基因重组技术能分离出来的目标基因已近百种，在农作物上实现目标基因表达的也已有10多种。
所谓转基因动物，是用实验方法，把外源基因导入到动物体内，这种外源基因与动物本身的染色体整合，这时外源基因就能随细胞的分裂而增殖，在体内得到表达，并能传给后代。
世界上第一只转基因动物巨鼠，是将大白鼠生长激素导入小白鼠的受精卵中，再将这个受精卵移入借腹怀胎的母鼠子宫中，产下的小白鼠比一般的大一倍。
这只在遗传学上具有重大意义的转基因动物的研究究培育成功，展现出诱人的光明前景。
克隆动物的操作过程中，完全可以同时进行转基因操作。
在体细胞去核并与去核的卵细胞结合之前，将有关的人类基因注入，这样，培育的“转基因克隆羊”，就会产生出人类蛋白质。
第一头克隆羊“多利”引起的轰动，在于它的理论价值，它突破了有性生殖的框架，证明高等动物也可以由无性生殖来繁衍。
转基因植物的安全性问题生命科学院13级生物工程1班20132076 周晓香摘要：随着现在生物基因工程技术的发展和现代科技的进步，转基因植物越来越多，也为社会经济带来巨大利益。
转基因技术可以将外源基因转入植物，但目前还不能精确预测转基因的所有表型效应，转基因植物的可能后果也还不明确。
因此，转基因植物面临着环境释放安全性和食品安全性两方面的安全性问题。
【1】而且，转基因一直以来都是备受争议的话题，有很多不同的声音。
关键词：转基因植物；环境释放安全性；食品安全性。
正文：转基因植物是指利用DNA重组技术将克隆的优异的外源基因转入到植物的细胞或组织中并表达，从而获得具有特定目标性状或具有新的遗传性状的植物。
【2】而植物转基因技术是将从植物、动物、病毒或细菌等生物中分离得到的目的基因通过基因枪、农杆菌介导以及病毒感染等方法转入到受体植物的基因组中，使之稳定遗传并赋予受体植物新的优异性状，如：抗虫、抗病、抗旱、抗除草剂、耐寒、高产、优质等。
【3】随着转基因技术的诞生以及它的快速发展，使人们能够按照自身的意愿去改变植物的基因，培育出新的品种，甚至改变它的遗传特性。
可想而知，转基因植物的发展将在很大程度上推动社会的进步和产业的发展。
但在转基因植物取得惊人的成果的同时，它的安全性也成为了科学家、政府以及广大消费者关注的焦点，也成了当今世界共同讨论的话题。
1 转基因植物的食品安全性转基因食品又称基因修饰食品，即用转基因生物制造或产生的食品。
1994 年美国Calgene 公司的转基因延熟番茄经FDA 批准上市, 成为第一例通过安全评价的转基因植物食品。
迄今为止, 全世界已有40 多个可能作为食品来源的转基因植物获得批准上市。
主要包括延熟番茄,抗除草剂的玉米、抗虫棉等。
【4】转基因植物的食品安全问题包括以下几个方面：1.1转基因食品的营养物质由转基因植物加工而成的食品是否与同种类的非转基因植物加工成的食品或者说天然的绿色食品一样，可以提供人类或动物生长繁殖必需的营养物质。
药用植物细胞生物反应器技术的研究进展论文作者：刘丽丽（牡丹江师范学院生物系生物科学专业2006级2班）摘要: 利用植物细胞生物反应器技术生产植物有用代谢产物, 近些年来取得了很大发展, 但植物细胞悬浮培养的工业化应用仍受到来自生物及工程技术上的限制。
针对植物细胞生物反应器技术的特点及其研究进展, 提出在综合考虑生物学和工艺学两方面的基础上, 选育药用植物稳定高产的优良细胞系是提高植物细胞生物反应器技术可行性的关键。
关键词: 药用植物植物细胞培养生物反应器细胞系我国药用植物种类繁多、使用普遍, 对这些资源的开发与利用有悠久的历史, 是我国中医药学发展的物质基础。
近年来药用植物的大量需求和野外大规模、无计划地过度利用, 野生药用植物资源受到很大破坏, 其中相当一部分已面临濒危。
在高度重视天然药物开发利用的同时, 对于药用植物资源的保护和有效利用也成为一个世界性的课题。
中药产业在面临着良好的发展机遇的同时亦将面对资源问题的挑战, 于是利用植物细胞培养技术建立药用植物细胞生物反应器来大规模地直接生产药用有效成分就有了特殊的意义。
1.药用植物细胞生物反应器的特点药用植物细胞生物反应器技术以药用植物细胞或组织的大规模培养为基础, 它根据“植物培养细胞次级代谢全能性”的理论, 将药用植物细胞培养技术引人有用化学物质生产, 把细胞作为一个“活的工厂”, 通过对细胞进行固体或液体悬浮培养大量生产次生代谢产物。
当前药用植物细胞生物反应器技术已是生物技术的重要内容, 成为植物组织培养生产应用研究的两大主流之一, 相对于人工栽培具有独特的优点。
(1)节约自然资源, 减少对土地资源的占用, 同时不受地区、季节、气候等自然条件的影响。
(2)细胞培养个体差异小、试验周期短, 便于控制, 能节省人力、物力图。
(3)可以筛选高产的细胞株, 并通过合理实施次生代谢过程的调控提高生产率川。
2.药用植物细胞生物反应器的研究进展自从1968年和首次报道在生物反应器中成功培养不同植物种类以来,利用植物细胞生物反应器技术, 为植物有用代谢产物的生产提供了有效生产途径和生产方法。
细胞工程课程论文题目:胚胎干细胞在生物医学方面的研究及用学号:20100412310035姓名:周文斌年级:2010级专业:生物工程(1)班指导教师:完成日期:2013 年11 月28 日成绩:胚胎干细胞在生物医学方面的研究及应用摘要:干细胞,在医学中被称为“万用细胞”,是一类具有自我更新和分化潜能的细胞,在生命的生长与发育中其起主干作用的原始细胞。
本文即以干细胞为基础,从胚胎干细胞概念出发,介绍胚胎干细胞的生物学特性,对近年来国内外胚胎干细胞的研究历程做出梳理与总结,并对其研究成果、应用前景及存在问题作出概述。
关键词:干细胞;胚胎干细胞;生物学特性;研究历程及成果;应用前景;存在问题一、干细胞干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。
根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。
根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotent stemcell,TSC)、多能干细胞(pluripotent stem cell)和单能干细胞(unipotent stem cell)。
干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”。
二、胚胎干细胞(ESC)胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)是从着床前胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞[1]。
它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。
无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。
1981年,埃文斯(Evans)和考夫曼(Kaufman)从小鼠胚囊内细胞团建立了未分化的小鼠胚胎干细胞[2,3]。
1998年,汤姆森(Thomson)在体外受精5 天的人囊胚中成功分离出hES细胞, 体外培养维持不分化状态均传代30 代以上,建立了人的胚胎干细胞系开创了胚胎干细胞的新纪元[4]。
《细胞工程》课程论文院系： XXXXXXXXXXXXXXXXXX专业： XXXXXXXXXXXXX姓名： XXXX学号： XXXXXXXXXXX动物细胞培养技术研究概述XXXX（地址，邮编）[摘要]动物细胞培养是生物、生物医学研究和应用中广泛采用的技术方法,可分为原代和传代培养,有贴壁、悬浮和固定化培养等培养方式。
细胞生长具有特殊的生物学性质,需要无菌、恒温和充分的营养环境.动物细胞培养技术在拥有广阔的发展空间和光明前景的同时也面临着诸多问题和挑战。
[关键词]细胞培养;微载体;中空纤维;微囊法培养一、动物细胞培养的发展动物细胞体外培养最早可追溯到1907年,由美国生物学家Harrison在无菌条件下,以淋巴液为培养基成功地在试管中培养了蛙胚神经组织达数周,创立了体外组织培养法。
此后,随着抗生素、培养基、培养装置以及工艺方法的不断改进,动物细胞培养(Animal cell culture )的研究和应用逐步增多和深入,发展至今已成为在生物、医学研究和应用中广泛采用的技术方法。
其发展简史见下表：动物细胞培养技术的发展[1]年份技术发展概要1907年 Harrison创立体外组织培养法。
1951年 Earle等开发了能促进动物细胞体外培养的培养基。
1957年 G caff用灌注培养法创造了悬浮细胞培养史上绝无仅有的1×1010～2×1010cells/L的记录,标志着现代灌注概念的诞生。
1962年 Cap stile成功地大规模悬浮培养小鼠肾细胞(BHK),标志着动物细胞大规模培养技术的起步。
1967年 Van W bezel用DEAE-Sephardi A50为载体培养动物细胞获得成功。
1975年 Sarto等在培养基中用激素代替血清使垂体细胞株GH3在无血清介质中生长获得成功,预示着无血清培养技术的诱人前景。
预定单克隆抗体的杂交瘤细胞。
1986年 Demo Bio tech公司首次用微囊化技术大规模培养杂交瘤细胞生产单抗获得成功。
《植物细胞工程》细胞工程科学在现代生物技术的领域中，植物细胞工程犹如一颗璀璨的明星，为农业、医药、环境保护等众多领域带来了新的希望和机遇。
它是一门基于细胞生物学和分子生物学原理，对植物细胞进行操作和改造的科学技术。
植物细胞工程的发展并非一蹴而就，而是经过了无数科学家们的不懈努力和探索。
早期的研究主要集中在对植物细胞的基本结构和功能的认识上。
随着技术的不断进步，人们逐渐能够对植物细胞进行离体培养、诱导分化等操作，从而开启了植物细胞工程的新篇章。
植物细胞工程中，最基础也最重要的技术之一便是植物细胞的离体培养。
通过无菌操作，将植物的组织、器官甚至单个细胞从植物体中分离出来，放入含有适当营养物质和生长调节剂的培养基中，使其能够在体外生长和繁殖。
这一技术为后续的各种细胞工程操作奠定了基础。
例如，通过对植物愈伤组织的培养，可以获得大量的再生植株，从而实现快速繁殖优良品种的目的。
细胞融合技术在植物细胞工程中也具有重要地位。
它可以将不同种属的植物细胞融合在一起，形成杂种细胞，进而培育出具有新性状的植物品种。
这种方法打破了物种之间的生殖隔离，为植物的遗传改良提供了全新的途径。
想象一下，将一种具有抗病虫害能力的植物细胞与另一种高产的植物细胞融合，就有可能获得既高产又抗病虫害的新品种，这对于提高农作物的产量和质量具有巨大的意义。
植物细胞工程中的基因工程技术更是为植物的改良带来了革命性的变化。
通过将特定的基因导入植物细胞中，可以使植物获得原本不具备的性状，如抗除草剂、抗逆境等。
而且，利用基因工程技术还可以对植物的品质进行改良，比如增加果实的营养价值、延长花卉的花期等。
这不仅满足了人们对农产品和花卉的多样化需求，也为农业的可持续发展提供了有力的支持。
植物细胞工程在农业生产中的应用十分广泛。
在作物育种方面，它能够大大缩短育种周期，提高育种效率。
传统的育种方法往往需要经过多年的杂交和筛选，而利用植物细胞工程技术，可以在较短的时间内获得理想的品种。
植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展摘要:利用植物细胞培养生产代谢产物具有十分广阔的前景。
文章就植物细胞培养生产次生代谢产物过程中各种理化条件优化以及植物细胞培养过程相关模型建立的研究进行了综述。
关键词:植物细胞培养; 条件优化; 模型植物细胞培养始于本世纪初,并不可争议地具有工业化潜力。
目前植物细胞培养生产的化合物很多,包括糖类、酚类、脂类、蛋白质、核酸以及帖类和生物碱等初生和次生代谢产物,植物细胞培养的应用主要包括以下3个方面:有用物质(次生代谢产物)的生产;植物无性系的快速繁殖和遗传突变体的筛选;植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的深入研究。
但是由于植物细胞大规模培养技术的局限性使得植物细胞仍难以实现大规模工业化生产,迫切需要进一步研究和发展细胞培养条件的优化控制及其工艺。
目前,世界上众多研究工作集中在优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高目标产物的产率并保证其生产稳定性上。
1 植物细胞悬浮培养条件的优化1. 1 植物细胞培养过程中物理因素的优化控制对于植物细胞培养来说,环境中的许多物理因素对细胞的生长以及目标次生代谢产物的合成具有很大的影响。
如通过温度、光照、电场、磁场电磁辐射、机械力以及超声波等对于植物细胞培养过程都有着十分重要的作用。
植物细胞的生长、繁殖和次生代谢物的生产需要一定的温度条件,在一定的温度范围内细胞才能正常生长、繁殖和维持正常的新陈代谢,植物细胞培养的最适温度一般为25℃,但不同的植物种类略有差异,而且植物细胞生长和次生代谢产物的合成所需的温度并不一致,因此选择合理的培养温度并进行相应的调控对于细胞生长以及产物合成十分关键,H. J.G. tenHoopen等[1]曾对Catharanthus roseus细胞的培养过程、Toshiya Takeda等[2]对Strawberry细胞的培养过程分别进行温度的阶段性调控,结果都在很大程度上提高了产物的产率;培养基的pH值与细胞生长繁殖以及次生代谢产物的生产关系密切,与培养温度相似,细胞的生长繁殖与次生代谢产物合成时所需的pH 值通常并不一致,需要在不同的阶段控制不同的pH值;目前关于电场的作用机理膜周电泳学说,该学说认为对细胞施加稳定的电场能够导致膜中带电物质的重新分配,最终导致原生质体生长和分化效应。
细胞工程在食品中的应用原理1. 引言细胞工程是一种将分子生物学、生物化学和工程学相结合的技术，通过对细胞的遗传物质进行修改和调控，实现对细胞功能的改变和控制。
近年来，细胞工程在食品科学领域得到了广泛关注和应用。
本文将介绍细胞工程在食品中的应用原理，并探讨其对食品品质和营养价值的影响。
2. 细胞工程在食品领域的应用2.1 基因编辑技术基因编辑技术是细胞工程的重要组成部分，它通过改变细胞中的基因序列来实现对细胞功能的调整。
在食品领域，基因编辑技术被广泛应用于农作物改良和动物育种中。
例如，利用CRISPR-Cas9技术可以精确编辑农作物的基因组，改善其抗病性、耐逆性和产量等特性。
2.2 细胞培养技术细胞培养技术是细胞工程的另一个重要应用领域。
通过培养细胞外胚层和胚珠来获得细胞培养物，并进一步转化为食品原料。
例如，细胞培养技术可以用于生产人工肉，即通过培养肌肉细胞来制造肉制品，以减少对动物的屠宰和资源浪费。
3. 细胞工程在食品中的应用原理细胞工程在食品中的应用原理主要涉及两个方面：基因编辑和细胞培养。
3.1 基因编辑的应用原理基因编辑技术可以通过不同的方法实现细胞基因的编辑，例如CRISPR-Cas9、TALEN和ZFN等。
这些方法都能够精确地切割细胞基因组的特定区域，并替换、插入或删除目标基因。
通过基因编辑，可以改变食品中的基因表达，进而影响食品的品质和营养价值。
3.2 细胞培养的应用原理细胞培养技术主要通过培养外胚层和胚珠等细胞，获得细胞培养物，并进一步转化为食品原料。
具体来说，细胞培养涉及细胞的增殖、分化和组织结构的形成等过程。
通过合适的培养条件和营养介质，可以调控细胞的生长和功能表达，从而获得符合人体需求的食品原料。
4. 细胞工程对食品的影响细胞工程在食品中的应用可以改变食品的品质、营养价值和安全性。
4.1 品质改善细胞工程可以改变食品中的基因表达，从而影响食品的品质。
例如，通过调控果实的糖分合成基因，可以提高水果的甜度和口感；通过改变肉类细胞的脂肪合成基因，可以调整肉品的油脂含量和口感。
细胞工程发展简史所谓细胞工程，就是应用细胞生物学和分子生物学的方法，在细胞水平进行的遗传操作。
它的建立是与细胞融合现象的发现及其研究密切相关的。
最早是由马勒在1838年报道了他在脊椎动物肿瘤细胞中观察到了多核现象。
当时，人们的传统知识是一个细胞只有一个细胞核，因此多核现象的发现虽引起人们广泛的兴趣，但一般认为这只是一种特殊的事例。
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都发现了多核细胞。
这样，自然界中广泛存在着多核细胞的事实，才被生命科学工作者们普遍接受。
为什么在自然界中会出现一个细胞具有多个细胞核的现象呢？1859年A·巴里在研究粘虫的生活史时发现，某些粘虫存在着由单个细胞核融合形成多核的原生质团的情况。
据此，他认为多核细胞是由单个细胞彼此融合而成的。
然而，用实验的方法直接证明细胞融合现象，则是在细胞培养技术建立后才得以实现。
自从哈林1907年介绍了动物细胞的组织培养方法之后，人们运用此种技术对动物组织培养中的细胞融合现象作了许多观察。
其中一个突出的成就是，发现麻疹病毒能够诱导培养的动物细胞融合成多核胞体。
1959年奥凯达的研究工作证明，利用高浓度的HYJ病毒，能够使悬浮培养中的动物肿瘤细胞迅速地融合起来，形成多核的巨细胞。
随后大量的研究证明，培养的动物细胞既能彼此自发地融合，也能通过一些病毒的诱导作用而随机地融合。
尤其是证明了不同来源的（不同细胞株）两种动物细胞，经过混合培养可以产生出新型的杂交细胞，从而为培育具有双亲优良性状的新生命类型的细胞工程奠定了技术基础。
但是，在1965年哈里斯和沃特金斯的经典工作发表之前，科学家们只能在不同小鼠细胞之间观察通过细胞融合而实现的细胞杂交现象。
哈里斯和沃特金斯的工作，则大大地拓展了细胞融合的研究范围。
他们的贡献在于证明了：灭活的病毒在控制的条件下可以用来诱导动物细胞的融合；亲缘关系较远的不同种的动物细胞之间，也可以被诱导融合；形成的融合细胞在适宜的条件下，可以继续存活下去。
植物组织与细胞培养技术摘要本文主要通过实验对外植体、灭菌方式、基本培养基、植物生长调节剂、培养条件等方面来介绍胡萝卜组织与细胞培养技术，提出了一些实验过程中存在的问题，并针对这些问题作了一定的分析。
实验主要包括以下几部分：1、器械清洗与消毒；2、植物组织培养基的配制；3、胡萝卜愈伤组织的诱导与继代；4、植物细胞的悬浮培养与其次生代谢产物β-胡萝卜素的分离检测；5、愈伤组织再分化的诱导。
关键词胡萝卜，组织培养，外植体，愈伤组织，悬浮培养，再分化。
1.引言植物组织细胞培养是以植物细胞的全能性为理论基础，运用无菌操作技术，在附加生长调节剂的人工培养基上，控制培养条件，使植物细胞或组织得以离体生长，快速无性繁殖。
作为实验体系，可以进行植物组织细胞的生长、发育、分化、基因转移、细胞代谢和遗传规律等基础研究。
作为生产方式，可以进行优良种质资源快速繁殖和脱毒苗的工厂化生产，以及大规模次生代谢物的工业化生产。
现代植物组织培养技术还包括原生质体培养，人工种子的制备和应用，优良种质资源的长期低温保存等，并且作为一种生物新技术在农业。
园林。
中药材等领域广泛应用并不断完善和创新。
2.胡萝卜组织和细胞培养的过程2.1器械清洗与消毒细胞培养技术与其他一般实验室工作的主要区别在于要求保持无菌操作，避免微生物及其他有害因素的影响。
一般标准的细胞培养室应包括配液室、准备室和培养室。
三室既相互连接又相对独立，各自完成培养过程中的不同操作。
在组织培养过程中，离体细胞对任何毒性物质都十分敏感。
毒性物质包括解体的微生物及细胞残余物以及非营养的化学物质，因此对新采用和重新使用的培养皿等培养用品都要严格清洗和消毒。
在此主要介绍玻璃器皿的清洗与消毒。
2.1.1 玻璃器皿的清洗步骤：按浸泡→刷洗→浸酸→冲洗等四步程序进行。
①浸泡：新购进的玻璃器皿常带有灰尘，呈弱碱性，或带有铅、碑等有害物质，故先用自来水浸泡过夜、水洗，然后再用2%~5%盐酸浸泡过夜或煮沸30min，水洗。
植物细胞工程技术班级：10生物技术学号：1002021027 姓名：吴文伟摘要：.植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。
随着该技术的不断完善和发展, 植物细胞工程已经在部分经济植物的育种和繁殖中发挥着十分重要的作用。
目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术, 包括植物细胞培养技术、无性快繁技术、制备转基因植物、单倍体育种及胚植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。
随着该技术的不断完善和发展, 植物细胞工程已经在部分经济植物的育种和繁殖中发挥着十分重要的作用。
目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术, 包括植物细胞培养技术、无性快繁技术、制备转基因植物、单倍体育种及胚胎培养等。
这些技植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。
随着该技术的不断完善和发展, 植物细胞工程已经在部分经济植物的育种和繁殖中发挥着十分重要的作用。
目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术, 包括植物细胞培养技术、无性快繁技术、制备转基因植物、单倍体育种及胚胎培养等。
这些技术的发展和应用, 使得植物细胞工程在人类的现代生活中的地位更加突出, 并在经济植物快繁、植物新品种选育和有用次生代谢产物的生产方面发挥了重要的作用。
关键词：植物细胞工程、培养植物细胞、细胞工程的应用、植物遗传转化技术正文1植物细胞工程的概念1.1植物细胞工程的概念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。
它是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。
1.2植物细胞培养植物细胞培养（plant cell culture）是指在离体条件下对植物单个细胞或小的细胞团进行培养使其增殖的技术。
根据培养规模:小规模培养和大批量培养；根据培养方式:悬浮培养、单细胞培养等；根据要求产物:用于诱变的细胞培养和生产次生产物的细胞培养。
1.3植物组织培养植物组织培养植物组织培养包括根、茎、叶、叶柄、花器、茎尖、幼胚、花药、花粉、果实等的无菌培养。
2、培养植物细胞获得生物产品对于人类来说, 植物次生代谢产物一直是药物和工业原料的重要来源, 同时很多植物次生代谢产物又是优良的食品添加剂和名贵的化妆品原料, 有些甚至是生物毒素的主要来源, 可以用于杀虫、杀菌而对环境和人畜无害。
植物细胞培养作为重组蛋白的生产系统, 集合了微生物发酵、动物细胞培养和完整植株培养系统的很多优点。
可以利用植物细胞悬浮培养、固定化培养及各种生物反应器实现次生代谢产物尤其是药用植物成分的大量生产, 这对实现中药技术现代化具有重要意义。
目前, 我国的药用植物细胞培养技术取得了很大进展。
以细胞培养技术为主要手段的商品化生产药用植物天然产物的工业正在迅速崛起。
如人参、毛地黄、萝芙木、紫草、黄连等已实现了工业化生产。
人参根的培养已达到了200升发酵罐。
红花细胞培养的研究也进入了中间试验水平。
除此之外, 我国科研人员还进行了当归、青蒿、长春花、紫背天葵、延胡索等药用植物的细胞工程研究。
新疆紫草、人参的细胞培养进入了工业化生产。
据统计, 现在已经能从400多种药用植物中建立了植物组织和细胞培养物, 从中分离出600 多种代谢产物。
但由于技术上的原因, 与人类所需相比仅有少数的物质可用细胞培养的方法来生产, 主要困难是在一些培养的组织细胞中次生代谢产物的含量极低。
因此开展旨在提高药用有效成分的细胞培养及次生代谢调控工作是一项很有应用前景的探索性研究工作。
3、植物无性快繁技术植物无性快繁技术是指利用离体培养技术, 将来自优良植株的茎尖、腋芽、叶片、鳞片等器官、组织和细胞进行离体培养, 在短期内获得大量遗传性状一致的个体的方法[ 1 ] 。
植物快繁的速率是相当惊人的。
如大花蕙兰的快速繁殖, 在适宜的条件下, 一个大花蕙兰的圆球茎在一个半月里可以增殖出6个圆球茎, 每年可继代培养8次, 一年之内就可以繁殖出85 = 2097152个圆球茎, 这些圆球茎又可以进一步长成有商品价值的试管苗。
植物快速繁殖技术在园艺和农业上有广泛的应用。
首先, 可应用于杂合植物材料的大量繁殖, 许多优良观赏植物和经济植物的所谓! 品种∀都是杂种, 一旦有性繁殖, 后代性状分离则不能得到性状均一的植株, 通过无性繁殖能够保持杂合性, 并且大量生产性状均一的商品苗。
其次可应用于脱病毒种苗生产。
长时期营养繁殖的农作物和果树往往感染和积累了许病毒, 通过茎尖培养可以脱除病毒, 并进行无毒苗的大量生产。
近年来我国出现了许多脱毒试管苗工厂。
广东新会和顺德已建立了两个年产百万株试管苗的工厂。
新会的试管苗厂扩建后, 目前年生产能力达到2000 万株。
同时对香蕉的主要病害香蕉花叶病和束顶病进行了研究。
另外, 内蒙古、黑龙江、湖南、湖北、河南、甘肃等地建立了生产脱毒种薯的原种场。
脱毒马铃薯已经推广了近30 万公顷, 平均增产50% 以上。
目前,草莓、苹果、柑橘、葡萄等经济作物都已建立了脱毒苗技术[ 2] 。
随着快繁技术的发展及细胞工程与发酵工程的结合应用, 出现了植物快繁生物反应器, 为植物快60繁技术带来了根本性变革, 成为快繁技术发展的新方向[ 3] 。
植物快繁技术具有生产规模大、便于自动化控制、显著降低玻璃苗的比例、降低成本和污染及节约人力资源等特点。
目前已在木薯、马铃薯、咖啡、橡胶、菠萝、甘蔗、苹果等作物上获得成功。
利用生物反应器生产大量的繁殖体和制作人工种子, 可以实现人工种子的规模化, 为植物快繁、杂种优势利用和种业发展带来革命性的变化。
4、植物遗传转化技术植物遗传转化是植物细胞工程中一项十分重要的技术。
它是指在人工控制条件下通过某种外源基因转移方法, 将含有目的基因和标记基因的重组质粒或DNA 片段导入植物不同生活状态的细胞、组织或器官中去, 在经过适宜条件的筛选, 以期获得带有特殊遗传性状的细胞株或转基因再生植株的一套系统工程技术。
植物遗传转化技术是目前建立转基因再生植株的重要方法。
可以通过农杆菌转化法、基因枪法、PEG 介导转化法、电孔击穿法、激光微束转化技术、植物生殖细胞转化法、超声波转化法、脂质体介导转化法、病毒介导转化法等方法建立多种转基因再生植株。
例如通过农杆菌介导将甜菜碱醛脱氢酶基因导入豆瓣菜, 使转基因植物中甜菜碱醛脱氢酶活性和甜菜碱含量增高, 通过提高豆瓣菜的调渗能力而增加抗盐性, 使有预防肿瘤功效的豆瓣菜能够生长在盐碱地区。
遗传转化技术对中药现代化也有很大促进作用, 例如石斛具有滋阴清热, 养胃生津, 润肺止咳, 益肾明目的功效,药用价值很高。
石斛的育种一直以自然选育为主,随着转基因技术的发展, 目前可以通过基因枪转化法、PEG 介导转化法、农杆菌转化法、电孔击穿法等对其进行转基因育种, 能够得到更具有经济价值的品种[ 4] 。
5、单倍体育种高等植物的孢子体一般都是二倍体, 而高等植物的配子体, 如被子植物的花粉和胚囊, 其细胞中只含有一套染色体, 为单倍体。
在特定情况下, 被子植物的花粉或卵细胞未经受精作用也可以发育为植株, 是单倍体植株。
单倍体植株经过染色体加倍后就成为加倍单倍体( DH 系) 或者纯合二倍体,不仅可育, 而且在遗传上是纯合的。
由于DH 系或纯合二倍体在遗传上是高度纯合的, 如果在育种工作中把单倍体植株作为一个环节, 就能够很快获得纯系, 加快育种速度,并能创造出植物的新类型。
传统育种杂种自交5代以后可以产生一些同质配子结合的纯合植株, 6- 8代才可选育出新品系。
将单倍体技术应用于常规育种,如花药培养或远源花粉授粉诱导孤雌生殖的方法,产生单倍体植株, 在经过染色体加倍, 就可以得到纯合二倍体。
这样从杂交到获得不分离的纯系, 有些只需要2年时间, 大大缩短了育种年限。
我国是最早利用花药培养和加倍花粉单倍体育成新品种的国家之一, 育成了数十种烟草、水稻、小麦、玉米和辣椒新品种。
例如中国农业科学院李梅芳教授通过花药培养培育出一系列水稻新品种,具有高产、抗病和优质特性。
2000 年以前国家级的科研计划一直支持单倍体诱导技术和单倍体育种的研究, 研究成果也处于世界前列。
目前由于基因工程的安全性受到质疑, 转基因品种的应用受到许多限制。
在这种情况下, 可以预料细胞工程作为一种高效、安全的!绿色生物技术∀仍将受到各国政府, 特别是育种公司的重视。
6、胚胎培养6．1 胚胎拯救在种间杂交和属间杂交时, 杂种的合子和胚乳核均包含两个遗传结构不同的基因组。
在形成胚和胚乳的过程中两个基因组的表达不协调, 导致杂种胚乳和胚发育不正常, 不能形成有萌发能力的种子。
在多种情况下是杂种胚乳最先败育, 而胚仍然是健康的, 此时进行离体胚培养, 可以将杂种幼胚培养成植株, 称为胚胎拯救。
6．2 胚乳培养胚乳培养是研究胚乳的功能、胚乳与胚的关系, 以及获得三倍体植株的一个手段。
胚乳培养再生的植株理论上是三倍体, 实际上由于培乳细胞的分裂的不规则性, 胚乳植株中既有三倍体, 又有许多非整倍体。
即使如此, 胚乳培养作为一种产生三倍体的手段, 仍然受到持续关注。
三倍体植株在经济上有重要价值, 如可产生无子果实、生长速度快、生物量高等。
产生三倍体的常规方法是先用秋水仙素诱导二倍体染色体加倍, 形成四倍体, 然后再用四倍体和二倍体杂交产生三倍体。
但在有些情况下四倍体和二倍体杂交不能成功, 因而三倍体种子的来源就没有保障。
对于木本植物来说, 四倍体经过多年的生长发育才能开花, 需要花费许多年才能配制三倍体, 通常这样做是行不通的。
在这些情况下, 就可以尝试改用胚乳培养的途径产生三倍体植株。
目前, 已有40 多种植物的胚乳培养达到了不同程度的细胞分化和器官分化, 不少植物已得到再生植株。
我国在马铃薯、小麦、苹果、桃、猕猴桃等10多种植物上得到了胚乳再生植株[ 5 ] 。
植物细胞工程技术的应用, 催生了一大批先进实用的研究成果和技术, 培育了一批优良品种。
随着现代农业的不断拓展, 植物细胞工程技术应不断开拓新的应用领域, 如推动植物细胞工程技术与空间技术的结合, 发展空间细胞融合技术, 加强海洋生物技术的应用, 利用植物细胞工程技术培育海藻新品种, 开拓植物细胞工程在环境保护中的应用等。
7细胞工程的应用胚胎拯救已经被广泛应用于各种经济植物的远源杂交育种, 获得了许多用常规方法难以获得的稀有杂种。
禾谷类植物远源杂交在作物育种中具重要作用, 然而其不孕率和败育率都很高, 因此近年来胚胎培养已经成为和谷类远源杂交必不可少的环节。
