转基因和组培综述论文

1、植物组织培养技术与转基因技术综述新乡医学院 生科院2011级69班摘要： 植物组织培养在过去的40多年中得到了迅速的发展，已渗透到生物学科的各个领 域，成为生物工程技术中的一个重要组成部分和基本研究手段之一。现如今，植物组织培养 技术具有保持花卉优良性状、培育脱毒苗木、保存种质资源等优势，因而在花卉种苗繁殖生 产中得到广泛应用。转基因技术是生命科学研究中最有效、最令人振奋的新技术之一，已广 泛应用于生命科学的基础研究（基因功能研究）和应用研究方面，并取得了可喜的成就。转 基因动物是解决特殊生物学问题常用的独特模型，它的研究成果标志着现有重组DNA技术与 动物细胞、胚胎培养和操作技术的集成。研究

2、和利用转基因动物已成为当代生物技术研究与 开发领域中的热点之一。关键字：植物组织培养；组织栽培，转基因技术，基因工程、植物组织培养技术1.1植物组织培养的生理依据细胞全能性（cell totipotency）：植物体的每一个细胞都携带有一套完整的基因组， 并具有发育成为完整植株的潜在能力。植物生长调节物质对于植物细胞组织的分化和决定具 有关键性作用。它包括：生长素类、细胞分裂素类、赤霉素、脱落酸、乙烯等。生长素类主 要用于愈伤组织的形成，体细胞胚的产生及试管苗的生根。常用的有2,4-D、NAA （萘乙酸）、 IBA （吲哚丁酸）、IAA （吲哚乙酸）等。其作用强弱为2,4-DNAAIBAIAA

3、。细胞分裂素类 则有促进细胞的分裂与分化，延迟组织的衰老，促进芽的产生等作用。常用的有Zip、KT（氯 毗脲）、6-BA（6-苄氨基腺嘌吟）、ZT （玉米素）等作用强弱顺序为。ZipKT6-BAZT。赤霉素则有促进已分化的芽伸长生长，打破种子休眠的作用。常用的为GA3。1.2植物组织培养的类型组织培养按培养对象可分为组织或愈伤培养、器官培养、植株培养、细胞和原生质体 培养等。（organ culture）即离体器官的培养，根据作物和需要的不同，可以包括分离根尖、叶片、叶原基、子叶、花瓣、雄蕊、雌蕊、胚珠、胚、子房、果实等外组织或愈伤组织培养（tissue, callus culture）为狭义

4、的组织培养，是对植物体的各 部分组织进行培养，如茎尖分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄 壁组织等等；或对由植物器官培养产生的愈伤组织进行培养，二者均通过再分化诱导形成植 株。（organ culture）即离体器官的培养，根据作物和需要的不同，可以包括分离根尖、叶片、叶原基、子叶、花瓣、雄蕊、雌蕊、胚珠、胚、子房、果实等外器官培养茎尖、茎段、植体的培养（plant culture）是对完整植株材料的培养，如幼苗及较大植株的培养。（cell culture）是对由愈伤组织等进行液体振荡培养所得到的能保持较好分（plant culture）是对完整植株材料的培养，如幼苗及较大

5、植株的培养。（cell culture）是对由愈伤组织等进行液体振荡培养所得到的能保持较好分细胞培养 散性的离体单细胞或花粉单细胞或很小的细胞团的培养。原生质体培养（protoplast culture）是用酶及物理方法除去细胞壁的原生质体的培养。1.3植物组织培养过程A、培养材料的采集组织培养所用的材料非常广泛，可采取根、茎、叶、花、芽和种子的子叶，有时也利用 花粉粒和花药，其中根尖不易灭菌，一般很少采用。对于木本花卉来说，阔叶树可在一、 二年生的枝条上采集，针叶树种多采种子内的子叶或胚轴，草本植物多采集茎尖。在快速繁殖中，最常用的培养材料是茎尖，通常切块在0.5厘米左右，如果为培养无病 毒

6、苗而采用的培养材料通常仅取茎尖的分生组织部分，其长度在0.1毫米以下。B、培养材料的消毒先将材料用流水冲洗干净，最后一遍用蒸馏水冲洗，再用无菌纱布或吸水纸将材料上 的水分吸干，并用消毒刀片切成小块。在无菌坏境中将材料放入70%洒精中浸泡30-60秒。再将材料移入漂白粉的饱和液或0.01%升汞水中消毒10分钟。取出后用无菌水冲洗三、四次。C、制备外植体将已消毒的材料，用无菌刀、剪、镊等，在无菌的环境下，剥去芽的鳞片、嫩枝的外皮 和种皮胚乳等，叶片则不需剥皮。然后切成0.2-0.5厘米厚的小片，这就是外植体。在操 作中严禁用手触动材料。D、接种和培养接种在无菌坏境下，将切好的外植体立即接在培养基上

7、，每瓶接种4-10个。封口接种后，瓶、管用无菌药棉或盖封口，培养皿用无菌胶带封口。温度培养基大多应保持在25 r左右，但要因花卉种类及材料部位的不同而区别对待。增殖外植体的增殖是组培的关键阶段，在新梢等形成后为了扩大繁殖系数，需要继代培养。 把材料分株或切段转入增殖培养基中，增殖培养基一般在分化培养基上加以改良，以利于增 殖率的提高。增殖1个月左右后，可视情况进行再增殖。根的诱导继代培养形成的不定芽和侧芽等一般没有根，必须转到生根培养基上进行生根培养。1 个月后即可获得键壮根系。E、组培苗的练苗移栽试管苗从无菌到光、温、湿稳定的环境进入自然环境，必须进行炼苗。一般移植前，先 将培养容器打开，于

8、室内自然光照下放3天，然后取出小苗，用自来水把根系上的营养基冲 洗干净，再栽入已准备好的基质中，基质使用前最好消毒。移栽前要适当遮荫，加强水分管 理，保持较高的空气湿度（相对湿度98%左右），但基质不宜过湿，以防烂苗。1.4植物组织培养特点及前景应用a.培养条件可以人为控制。组织培养采用的植物材料完全是在人为提供的培养基质和 小气候环境条件下进行生长，摆脱了大自然中四季、昼夜的变化以及灾害性气候的不利影响， 且条件均一，对植物生长极为有利，便于稳定地进行周年培养生产b.生长周期短，繁殖率 高。植物组织培养是由于人为控制培养条件，根据不同植物不同部位的不同要求而提供不同 的培养条件，因此生长较快

9、。另外，植株也比较小，往往20-30d为一个周期。所以，虽然 植物组织培养需要一定设备及能源消耗，但由于植物材料能按几何级数繁殖生产，故总体来 说成本低廉，且能及时提供规格一致的优质种苗或脱病毒种苗C.管理方便，利于工厂化生 产和自动化控制。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、防治病虫害等一系列繁杂劳动，可以大大节省人力、物力及田间种植所需要的土地。现阶段植物组织培养技术主要应用于以下几个方面，1脱

10、毒，植物脱毒和离体快速繁 殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方面。2快繁。由于运用组织培养法繁殖植 物的明显特点是快速，每年可以数百万倍的速度繁殖，因此，对一些繁殖系数低、不能用种 子繁殖的名、优、特植物品种的繁殖，意义尤为重大。4在植物育种上的应用，植物组织培 养技术对培育优良作物品种开辟了新途径。目前，国内外以把植物组织培养普遍应用于作物 育种。二、转基因技术2.1转基因技术基本操作程序2.L1目标获取从基因文库中获取基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各 个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。基因文库的种类：1、基因组文库；2、部

11、分基因文库。利用PCR技术扩增目的基因PCR含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核糖合成技术。全称是多聚酶链 式反应。PCR原理：DNA双链复制。前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。扩增过程：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合， 在DNA聚合酶的作用下进行延伸，如此重复循环多次。结果：每次循环后的目的基因的量增加一倍，即成指数形式扩增。如果基因较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。2.1.2载体构建组成，、目的基因；b、启动子；c、终止子：d、标记基因。功能1、使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可

12、以遗传给下一代；2、使目的基因 能够表达和发挥作用。步骤、用一定的限制酶切割质粒，使之出现一个黏性末端切口。、用同种限制酶切割目的基因，产生相同的黏性末端。、将目的基因片段插入质粒切口，加入适量DNA连接酶，使目的基因与质粒形成重 组质粒。、基因表达载体的构成：目的基因+启动子+终止子+标记基因2.1.3日标导入转化目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。受体种类、微生物：细菌细胞、植物细胞：卵细胞、受精卵、体细胞、动物细胞：受精卵、胚胎细胞导入方法、微生物：感受态细胞法、感受态细胞：指细菌细胞经过Ca2+处理后，细胞壁透性增强，能够吸收周围环境中DNA 分子的生理状态。

13、、过程：Ca2+处理细胞一感受态细胞一表达载体与感受态细胞混合一感受态细胞吸 收DNA分子。、植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、农杆菌：土壤微生物，易感染双子叶植物和裸子植物；对大多数单子叶植物没有感染力。、Ti质粒的T_DNA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体DNA上。、过程：目的基因插入T_DNA，T_DNA进入农杆菌，将农杆菌导入植物细胞。、动物细胞：显微注射法、目的基因表达载体经过提纯备用，取得受体动物的卵（或受精卵）备用。、采用显微注射技术将目的基因表达载体注射到卵（或受精卵）中。、培养液培养成为早期胚胎。、将早期胚胎移植到雌性动物子宫内，发育成新个体。2.1.4

14、检测鉴定、检测：、导入检测：检测受体细胞染色体DNA上是否含有目的基因。DNA分子杂交法（DNA探针法）。、表达检测：检测目的基因是否完成转录出mRNA。分子杂交法检测RNA。检测目的基因是否完成表达翻译成蛋白质。提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原一一抗体杂交。、鉴定：个体生物学水平鉴定，鉴定抗性等。2.2转基因技术应用及前景转基因微生物应用1转有凝乳酶基因（生产奶酪）的菌株，可避免了小牛的无辜死亡， 也降低了生产成本。2导入人类胰岛素基因的菌株，由于胰岛素制备。3导入人类干扰素基因 的菌株。4用于改善酱油、酒等食品风味的菌株。转基因动物应用，作为人类疾病发病及治 疗研究的动物模型1用于发育生物

15、学的研究2提高动物产品的质量3作为生物反应器。三转基 因植物的应用举例1抗虫或抗病毒农作物2抗除草剂3抗逆4含特殊营养或药用成分5其它特殊用途,如特色花卉。尽管转基因产品有点众多,但由于转基因食品潜在危害，包括：食物内所产生的新毒素 和过敏原，不自然食物所引起其它损害健康的影响，应用在农作物上的化学药品增加水和食 物的污染，抗除草剂的杂草会产生，疾病的散播跨越物种障碍，农作物的生物多样化的损失， 生态平衡的干扰。转基因作物的安全性在全球范围引起了激烈争论，许多人反对转基因植物 和转基因技术进行生物性状改良。但不论争论如何激烈，无可否认的是转基因技术的利大于弊，且可以在确保我们在可持 续发展方面

16、发挥重要作用。西方发达国家已充分意识到转基因食品的发展前景，并投入了大 量资金。而在我国，人多地少情况突出，为解决粮食产量，提高粮食质量，对转基因技术的 研究开发也会继续下去，新的转基因食品也仍然会不断问世，转基因食品商业化的步伐也将 不断加快。参考文献：【1】转基因作物利弊分析钱迎倩【2 】 John E.Smith, Biotechnology(4th ed),Originally publishied by Cambridge Univ ersity Press in 2004,Authorized translation from the English language edition publi shed by the Syndicate of the Press of the University Cambridge, England, Th