植物细胞工程考试重点资料.doc

植物细胞工程一、名词解释1、 离体繁殖：是指人工控制的无菌条件下，使植物在人工培养基上繁殖的技术。2、 外植体:取至生物体用于组织培养的活的生物细胞或组织切段、或用于继代培养的组织培养物均称之为外植体。3、 悬浮培养：是指将单个游离细胞或小细胞团在液体培养基中进行培养增殖的技术。4、 互不选择：两个具有不同生理或遗传特性的亲本，在形成杂种细胞时能产生互补作用，根据这一特性进行杂种细胞选择的方法称互补选择。5、 极性：是指植物的器官、组织、甚至单个细胞在不同的轴向上存在的某种形态结构以及生理生化上的梯度差异。它是植物细胞分化中的一个基本现象。6、 体细胞胚：离体培养下没有经过受精过程，但经过了胚胎发育过程所形成的胚的类似物。7、 TE细胞：植物在系统发育中，由根和芽的原形成层或次生形成层细胞分化形成的管状细胞，它在维管系统的形成中具有中心作用。在离体培养条件下，TE细胞由愈伤组织薄壁细胞分化形成，这也是愈伤组织细胞分化器官的前提。8、 人工种子：又称合成种子或体细胞种子，任何一种在离体培养条件下产生的繁殖体，无论是在涂膜胶囊中包裹的、裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整的植株。均称之为人工种子。9、 器官发生：植物的离体器官发生是指培养条件下的组织或细胞团（愈伤组织）分化形成不定根、不定芽等器官的过程。10、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中的过程。11、生长素感应：生物细胞由生长素受体感受生长素信号与其结合，进而使生长素受体被活化的过程。12、转分化：在培养条件下，具有一定分化程度的植物细胞在不经过分裂，但经过类似脱分化过程和再分化过程而转变为另一类分化细胞的过程。13、体细胞无性系：有任何形式的细胞培养所产生的植株。14、玻璃化冻存：是指在超低温保存生物细胞中，通过一定程序使细胞质液体转变为非晶体（玻璃化）的固化过程。15、早熟萌发：幼胚接种后，离体胚不继续胚性生长，而是在培养基上迅速萌发呈幼苗，通常称之为早熟萌发。在大多数情况下，一个幼胚萌发成一个植株，但有时会由于细胞分裂产生大量的胚性细胞，以后形成许多胚状体，从而可以形成许多植株，这种现象就是所谓的丛生胚现象。16、细胞质杂种：指如果得到的杂种只含有亲本一方的核基因组，而含有亲本双方的细胞质基团（叶绿体和线粒体基因），这样的细胞杂种称为细胞质杂种或胞质杂种。17、愈伤组织：是指生物在受伤以后于伤口表面形成的一团薄壁细胞。在组织培养中，则是指外植体在人工培养基上诱导产生的无序生长的薄壁细胞团。18、看护培养：用一块愈伤组织或植物离体组织看护单细胞使其生长增殖的一种单细胞培养方法。19、花药培养：指把发育到一定阶段的花药接种在人工培养基上，使其发育和分化成植株的过程。20、胚胎培养：是指胚或具胚器官在离体无菌条件下发育成幼苗的技术。21、非对称融合：是指利用物理或化学方法使其亲本的核或细胞质失活后再进行的融合。22、再分化：在离体条件下，细胞脱分化以后，无序生长的细胞及其愈伤组织重新进入有序生长即分化状态的过程。23、细胞分化：是指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。24、终端分化细胞：永久失去分裂能力的细胞，如筛管、导管、气孔保卫细胞等特化细胞。25、平板培养：是指将一定密度的悬浮细胞接种到一薄层固体培养基中进行培养的技术。26、对称融合：是指两个完整的细胞原生质体融合，一般在融合子中包含有两个融合亲本的全套染色体和全部的细胞质。27、花粉培养：又称小孢子培养，是从花药中分离出花粉粒，使之成为分散的或游离的状态，通过培养使花粉粒脱分化，进而发育成完整植株的过程。28、核质体：是原核生物所特有的无核膜结构的原始细胞核29、胞质体：利用物理或化学方法，将细胞核去除后所得到的细胞部分。30、体细胞杂交：生物细胞在离体条件下通过诱导发生的质膜融合进而细胞核融合的现象，植物体细胞杂交即为原生质体融合。31、繁殖体：任何可以用于植物繁殖目的植物材料。32、生物技术：是以生物科学为基础，利用生物体的特性和功能，设计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加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性技术体系。33、细胞工程学：是应用细胞生物学和分子生物学方法，在细胞水平上研究改造生物遗传特性，以获得新的有用性状的细胞系或生物体的有关理论和技术方法的学科。34、细胞全能性：一个细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力。35、植物组织培养：利用植物离体器官、组织或细胞（包括原生质体），在适宜的人工培养基上和无菌条件下进行培养，使其生长、增殖、进而发育形成小植株的方法。36、继代培养：对来自于外植体所增殖的培养物（细胞、组织或其切段）通过更新新鲜培养基及不断切断或分离，进行连续多代的培养，就称为继代培养。37、胚性细胞：离体培养中通常把具有类似胚细胞性质、容易调控分化表达全能性的一类细胞称为胚性细胞。由于植物细胞多以细胞团的形式存在，因此，也将该类细胞团称之为胚性愈伤组织。38、体细胞变异：通常是指在离体培养中所发生的遗传变异。39、微繁殖：是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工培养基上繁殖的技术。跟常规的繁殖方法相比它是一种微型操作过程，因为，有时就直接称之为微繁殖。40、胚性发育：植物幼胚接种到培养基上以后，仍然按照在活体内的发育方式发育，最后形成成熟胚（有时甚至可能类似种子），然后再按种子萌发途径出苗形成完整植株，这种途径发育的幼胚一般一个幼胚将来就是一个植株。41、细胞同步化：是指通过一定技术处理使同一悬浮培养体系的所有细胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。42、生物反应器：指用于生物细胞离体大规模培养的装置及其控制系统。43、激发子：也称诱导子，是指能够诱导生物细胞中的一个反应，并形成细胞特征性自身防御反应的分子。44、原生质体：是指除了细胞壁后的裸露的植物细胞。45、亚原生质体：在原生质体分离过程中，有时会引起细胞内含物的断裂而形成一些较小的原生质体，称作亚原生质体。它可以具有细胞核或没有细胞核。46、微小原生质体：近年来利用细胞松弛素B制备形成的、由原生质膜和薄层细胞质所包围的细胞核或部分染色体的小原生质体。仅含部分染色体的微小原生质体一般来源于细胞核正处于分裂过程中的细胞。47、体细胞杂种：由杂种体细胞经培养产生的个体。48、接触抑制：动物细胞培养中，当细胞在基质上分裂增殖，逐渐汇合成片即每个细胞与其周围的细胞相互接触时，细胞就停止增殖，即细胞密度不再增加，这一现象称之为接触抑制或密度依赖抑制现象。49、原代培养：动物细胞培养的起始培养称为原代培养。50、有限细胞系：某些动物细胞在培养中，经继代培养一定代数后即使培养条件均能满足细胞繁殖生长，它们也能继续生存，这种细胞系通常称为有限细胞系。二、基本原理、基本方法及综合能力部分。1、简述细胞学说与细胞全能性的概念。答：细胞学说的内容：细胞具有独立发展的能力，甚至具有全能性 细胞全能性：一个生活细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力。2、简述细胞分化的阶段及细胞结构的变化。答：细胞分化阶段：a) 细胞不分裂，染色体反复复制，DNA差异扩增、基因重排b) 细胞极性出现，细胞不均等分裂3、离体培养过程中人工光照的设置有何规律？答：规律：a) 在培养初期、对于大多数培养类型来讲只需要散射光或弱光照或黑暗条件下。b) 当外植体细胞启动分裂后或进入分化培养阶段，则需要根据植物类型增强光照4、维持实验室环境相对无菌应采取哪些措施？答：其灭菌方法是通过气体熏蒸和紫外线照射或其他方法。a) 气体熏蒸：熏蒸剂常用甲醛加高锰酸钾，可用每100ml甲醛加5g高锰酸钾为一个使用单位，具体的做法是在每20m2的范围内放置1个单位剂量。注意：为避免其气体对人体的危害并达到较好的消毒效果，一般熏蒸期间应将实验室封闭35d。以后在使用过程中，接种室还应定期熏蒸。b) 紫外线照射：用紫外线灯照射0.5h，以保证接种室的无菌环境。c) 其他：实验室每次使用前还可喷洒75%的酒精、过氧乙酸或2%的新洁而灭溶液进行接种室消毒。其他操作室的环境控制可根据情况选用紫外灯定期照射或其他方法5、试述PEG融合法和电融合法的基本原理。答： PEG融合法的基本原理：原生质体融合首先必须使两个原生质体紧密接触，质膜之间的距离要小于10。由于PEG分子有带负电荷的醚键，具有轻微的负极性，故可以与具有正极性基团的水、蛋白质和碳水化合物等形成氢键，在原生质体之间形成分子桥，其结果是使原生质体发生黏连。当用高Ca2+和高PH溶液清洗后，Ca2+和PEG被清洗掉，打破了电荷平衡，使原生质体某些正电荷与另一些原生质体和负电荷连接起来，进而促使原生质体的融合。另外，PEG能增加类似脂膜的流动性，这也是原生质体的核和细胞器发生融合成为可能。 电融合法的基本原理：根据原生质体的融合过程设计的，实质上它是借助于电场和电脉冲的作用来加速原生质体的融合过程，即给予了原生质体融合一个更有利的外部条件。融合程序包括细胞膜的接触和膜的击穿6、体细胞胚与合子胚有何异同？合子胚体细胞胚生殖类型有性无性细胞来源性细胞体细胞均经过最初的胚性细胞不均等分裂以及以后的球形期、心形期、鱼雷期等主要发育时期形态结构胚柄有、明显无真正胚柄子叶规范不规范胚体积大小生理生化特征贮藏物高低含水量低高休眠有无7、试述激素在细胞分化中的调控作用。答：激素在植物生长发育中具有重要的调控作用，也是离体培养条件下调控细胞脱分化和再分化的主要因素。其中生长素和细胞分裂素是两类主要的调控培养条件下细胞生长和分化的植物激素。此外赤霉酸、脱落酸和乙烯等也在细胞分化中起到一定的调控作用。a) 生长素：能刺激木质部的发生；能有效地诱导维管组织的分化等调控作用b) 细胞分裂素：能促使木质部的发生，与生长素一起对细胞分化与生长具有协同作用；能提高生长素作用的敏感性或能阻断生长素的反馈抑制等调控作用。c) 赤霉酸：对于器官分化具有一定的调节作用d) 脱落酸：促进脱落、抑制生长、促进休眠、引起气孔关闭、调节种子胚的发育、增加抗逆性e) 乙烯：促进果实成熟；促进脱落和衰老；促进某些植物的开花与雌花分化。8、离体培养物的遗传与变异有何特点？答：特点：a) 遗传稳定性：一般有较高的遗传稳定性；b) 变异的普遍性：各种植物离体培养中变异普遍发生c) 变异局限性d) 变异的嵌合性：同一个有机体重同时存在有遗传组成不同的细胞。9、任选一培养技术叙述从外植体到再生植株的完整实验过程。答：微滴培养法：选择合适的外植体，并进行灭菌，灭菌后使用酶解法得到原生质体，对原生质体进行纯化和收集，制成悬浮液。将0.1ml左右的原生质体悬浮液用滴管滴于培养皿底部，在6cm培养皿中可滴57滴，密封后进行培养，经培养得到愈伤组织，将其转到分化培养基上诱导器官形成或胚胎发生，使其长成完整植株。10 、分析经过愈伤组织的器官发生过程。答：一般要经过3个生长阶段：第一阶段是外植体经过诱导形成愈伤组织。第二阶段是“生长中心”形成第三阶段是器官原基及器官形成。11、试述植物离体培养的环境条件及其对培养的影响。答：植物离体培养条件主要包括光照、温度、培养基的PH和培养环境的空气流通程度等A、 光照：黑暗有利于愈伤组织的诱导和增值，高强度光有利于器官分化；不同植物种所需光照强度和光周期不同。B、 温度：植物组织培养的温度范围一般在20300C，低于150C或高于350C均会影响培养物的生长。在大多数情况下，1、适宜的温度有利于细胞分裂，即可以提高细胞分裂速率；2、适当提高温度，则有利于细胞生长；3、在一定范围内降低温度，可能使细胞分裂和生长均减缓，而使细胞的质量增加C、培养基的PH：一般使用范围在5.56.0，PH在4.0以下或7.0以上培养物就不能正常生长。培养物的代谢产物和高温灭菌引起PH变化D、气体调节：培养室的透气程度和培养容器的封闭程度均会影响培养过程中的气体交换，其中振荡培养是常用的改善通气条件的培养方法12、为什么茎尖分生组织培养能够能够除去植物病毒？答：原因：病毒在植物体内的分布不均匀性，在分生组织中不带或很少带有病毒。其中证明病毒的分布不均匀性的假说：能量竞争、转导抑制、激素抑制、酶缺乏、抑制因子13、哪些因素影响茎尖培养的脱毒效果？答：影响因素：a) 母体材料病毒侵染的程度：单一病毒感染的植株脱毒较容易。b) 起始培养的茎尖大小：一般不带叶原基的生长点培养脱毒效果最好c) 外植体的生理状态：顶芽的脱毒效果比侧芽好，生长旺盛季节的芽为外植体脱毒比休眠体芽或快进入休眠的芽的脱毒效果好。14、花药培养中再生植株的形成途径与再生植株倍性有何关系？答：花药通过两种途径再生：一是由花药诱导形成的胚状体途径；二是花药愈伤组织途径。通过胚状体途径产生的花粉植株几乎全是单倍体，而经愈伤组织产生的花粉植株中有不少是二倍体，并且愈伤组织继代培养时间愈长，二倍体的比例愈高。15、幼胚培养时胚的发育方式有哪几种？各有什么特点？答：幼胚培养常见的生长方式有3种：a) 胚性发育 特点：形成成熟胚。一般一个幼胚将来就是一个植株。b) 早熟萌发 特点：可出现丛生胚现象。c) 愈伤组织 特点：大多为胚性愈伤组织，易分化成植株。胚性愈伤组织是很好的遗传受体和分离原生质体的来源16、试述离体培养的一般技术。答：有4个环节包括：a) 无菌培养物的建立：包括外植体的选择、外植体的灭菌、接种和培养等基本过程 b) 培养物的增殖：方式有：芽增殖、不定芽增殖、胚状体增殖、愈伤组织增殖c) 器官分化：如生根培养d) 植株的形成和移栽17、用于建立悬浮细胞系的愈伤组织有何要求？ 答：要求：a) 必须有较好的松散性，使之在悬浮培养的起始阶段细胞容易打散。b) 具备较强的增殖和再生能力18、一个好的悬浮细胞系有哪些特征？答：其特征如下：a) 悬浮培养物分散性良好，细胞团小，一般在3050个细胞以下。b) 均一性好，细胞形状和细胞团大小大致相同，悬浮系外观为大小均一的小颗粒，培养基清澈透亮，细胞色泽呈鲜艳的乳白或淡黄色。c) 细胞生长迅速，悬浮细胞的生长量一般23d甚至更短时间便可增加1倍。19、细胞悬浮系培养基群体生长有何规律？答：其规律是： 在一个周期不添加培养基的悬浮培养系统中，细胞数量开始随着时间的变化，其扩增生长呈S形曲线。在细胞接种最初的时间内细胞很少分裂，经过一个延迟期，然后进入指数生长期和细胞迅速增值的直线生长期，接着是细胞增值减慢的减缓期和停止生长的静止期。静止期的细胞数量和质量均会下降，如果继代不及时，长期处于停止期的细胞往往会出现死亡和下降，从而影响整个悬浮细胞系的状态。通常状态下，当细胞进入减缓期时就要及时继代。20、哪些因素会影响原生质体培养？答：影响因素有：a) 浓度：激素的浓度、无机盐的浓度、有机成分的浓度b) 渗透压c) 营养成分完全性d) 培养基的条件： PH、激素等e) 培养条件：光照、温度21、为什么胚乳培养物及其再生植株的倍性常发生紊乱？答：由于胚乳细胞发生的不均等分裂和核融合造成倍性发生紊乱。22用于制备人工种子的繁殖体主要有哪些？答：主要有体细胞胚、微型营养变态器官和芽繁殖体23、体细胞胚诱导与培养在培养基和生长素应用上有何特点？答：生长素方面特点：a) 在较高浓度下诱导胚性细胞的形成，然后在降低2,4-D的浓度下产生早期胚胎b) 球形胚形成后，除去生长素则有利于体细胞胚的继续发育c) 不同植物之间培养初期的感受态细胞对生长素的敏感性可能不同培养基方面特点：a) 要求培养基中含有一定浓度的还原态氮。b) 培养基含有低浓度的无机盐时，才能形成体细胞胚24、通过离体培养获得单倍体的途径有哪些？答：途径：a) 助细胞或胚囊的无配子生殖产生单倍体b) 卵细胞、助细胞和反足细胞发育成单倍体c) 非正常发育的大孢子四分体产生单倍体d) 通过子房或花药培养得到单倍体25、幼胚培养的关键技术是什么？答：关键技术是幼胚剥离：需借助解剖镜，且注意保湿，和操作迅速。26、建立悬浮细胞系的关键技术有哪些？答：关键技术有：愈伤组织的诱导、悬浮系的建立与继代培养及细胞生长状态调控27、目前用作原生质体分离的材料有哪些？答：有根、茎、叶、花、果实、种子、子叶、下胚轴及其愈伤组织。双子叶植物叶肉细胞是分离原生质体较好的材料。28、细胞大规模培养有哪些培养系统？答：主要包括：a) 成批培养：指在一个培养体积中接种细胞和添加培养基后，中途不再添加培养基也不更换培养基的方法b) 连续培养：在培养过程中，不断向反应器中以一定的流量添加新鲜培养基，同时以相同的流量从系统中取出培养基，从而维持培养系统内在细胞密度、产物浓度以及物理状态上的相对平衡。c) 半连续培养：在完成上诉成批培养的一个周期后，只从反应器中取出大部分细胞悬液，保留小部分细胞悬浮液作为下一培养周期的种子细胞，然后加入新鲜培养基进行培养。29、原生质体纯化有哪些方法？答：方法有：a) 沉降法：在酶解处理中用相对分子质量较小的甘露醇作为渗透压调节剂时，将收集的滤液低速离心，使原生质体沉降于管底。b) 漂浮法：在酶解处理中用相对分子质量较大的蔗糖作为渗透压调节剂时，将收集的滤液于1000r/m的转速下离心10min，原生质体将漂浮于溶液表面，细胞碎片等杂质将下沉到管底。c) 梯度离心法：利用比重不同的溶液，经过离心后使完整无损的原生质体处在两液相的界面之间，而细胞碎片等杂质则下沉到管底。30、体细胞杂交和原生质体融合有哪些类型？其产物和再生个体有何特点？答：细胞杂交类型有：体细胞-体细胞杂交、配子-体细胞杂交、配子间杂交、微细胞杂交原生质体融合有：对称融合、非对称融合（A细胞核+B细胞质、A完整细胞+B细胞质、A完整细胞+B细胞质和部分核物质）其产物和再生个体特点：a) 对种质资源的开发和利用具有深远的意义b) 克服了远缘杂交不亲和c) 产生了新的核外遗传系统31、哪些类型的外植体适宜用作建立悬浮细胞系起始培养物？答：叶肉细胞和根尖细胞的愈伤组织32、如何检测再生植株的脱毒效果？答：再生植株后，一般在18个月以内进行病毒鉴定，因为病毒的潜伏期一般为612个月以上。通过指示植物鉴定和血清学鉴定及其他方法鉴定：a) 指示植物鉴定法：常用指示植物有：千日红、曼陀罗和心叶烟。将待测植物的汁液接种到指示植物上，如果被测植株带毒，则指示植物会出现特定症状。b) 血清法：可分为试管沉淀法（抗原-抗体沉淀反应）、免疫双扩散（同左）、酶联免疫吸附测验（抗原-抗体反应及酶的催化反应结合）c) 电镜检测技术：分汁液提取染色、免疫吸附电镜、病毒粒子修饰等d) 核酸杂交 e）聚合酶链式反应33、使细胞核失活的途径有哪些？答：使细胞核失活的方法有物理和化学方法：a) 物理方法：常用射线处理，如X射线、射线等b) 化学方法：常用试剂有碘乙酰胺（IOA）、碘乙酸34、原生质体的培养方法有哪些？各有何优缺点？优点缺点液体浅层培养法操作简便，对原生质体的伤害较小，通气性好，代谢物易扩散，易于补充新鲜培养基，形成细胞团或小愈伤组织后易于转移。原生质体在培养基中分布不均匀，常常发生原生质体之间的黏连现象，或造成局部原生质体的密度过高，从而影响了原生质体再生细胞的进一步生长发育，并且难以定点观察和跟踪单个原生质体的生长发育过程悬滴培养法所需材料少，生长快，容易添加新鲜培养基，不易污染，并且由于微滴的体积小，在一个培养基中可以做很多种培养基的对照实验，有利于原生质体的低密度培养原生质体分布不均匀，容易集中在小微中央。另外由于微滴与空气的接触面积大，水分容易蒸发而造成培养基成分浓度变高。微滴培养法可用倒置显微镜观察原生质体的发育过程，易于添加新鲜培养基，可用于较多组合的实验或进行融合体及单个原生质体的培养与悬浮培养法相似，原生质体易于聚集在小滴的中央，微滴容易挥发。固体培养法原生质体被彼此分开并固定了位置，可以避免细胞间有害代谢产物的影响，并便于定点观察，有利于跟踪观察单个原生质体发育过程，易于统计原生质体的分裂频率和植板率对操作要求较严格，在原生质体悬浮