细胞工程第一次课

第一节细胞工程概述一、细胞工程概念

细胞工程是指以细胞作为研究对象，应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在细胞水平上进行操作，按照人们意志设计改造细胞一些遗传性状，从而培育出新生物改良品种或经过细胞培养取得自然界中难以取得宝贵产品新兴生物技术。1细胞工程第一次课第1页二、细胞工程发展史上主要事件1902年，Haherlandt预言了植物细胞全能性；1907，美国Harrison培养了蛙胚神经组织；1934，荷兰温特发觉生长素；1960，英国诺丁汗大学科金教授使用酶解方法从番茄幼苗根部制备得到大量原生质体；1972，美国卡尔森等用NaNO3为融合诱导剂，未来自不一样种烟草原生质体进行融合，取得世界上第一个体细胞杂种植株；1977，英国胚胎工程技术，首例试管婴儿；1997，多莉克隆羊；，首例克隆猪…2细胞工程第一次课第2页3细胞工程第一次课第3页4细胞工程第一次课第4页1927-赛瑟·米尔斯坦CésarMilsteinGeorgesKöhler1946-1995乔治·可雷尔5细胞工程第一次课第5页第二节细胞工程基本技术细胞工程分类①按遗传操作对象结构层次分6细胞工程第一次课第6页依据研究对象不一样植物细胞工程动物细胞工程微生物细胞工程7细胞工程第一次课第7页一、细胞培养技术1.概念

细胞培养是将生物体内某一块组织取出，在体外经过表面消毒处理后，用酶消化法将组织块分散成单个细胞，然后放置在人工配制培养基中进行培养，并使它们在体外生长繁殖技术。8细胞工程第一次课第8页2.细胞生长所需培养条件必须供给足够营养主要包含糖、氨基酸、维生素、无机盐等；必须确保一定生长环境，如适当温度、pH值以及无菌条件。9细胞工程第一次课第9页10细胞工程第一次课第10页11细胞工程第一次课第11页12细胞工程第一次课第12页13细胞工程第一次课第13页14细胞工程第一次课第14页15细胞工程第一次课第15页16细胞工程第一次课第16页二、细胞融合技术1.概念

细胞融合又称为体细胞杂交，由法国Barski等于1960年首先创建。它是指在离体条件下用人工方法将两个或多个不一样种细胞经过无性方式融合成一个杂合细胞过程。融合后细胞含有两个或多个不一样细胞核，称为异核体。17细胞工程第一次课第17页融合过程18细胞工程第一次课第18页1、病毒诱导融合：仙台病毒、腺病毒等2、化学诱导融合：PEG、聚赖氨酸等3、物理诱导融合：电场脉冲、激光等细胞融合方法19细胞工程第一次课第19页细胞融合仪电诱导原生质体融合20细胞工程第一次课第20页三、细胞重组技术细胞重组就是在体外条件下利用一定试验技术从活细胞中分离出各种细胞结构或组成“部件”，再把它们在不一样细胞之间重新进行装配，从而得到新生物活性细胞。21细胞工程第一次课第21页1.核移植技术核移植技术是借助显微操作仪，利用微吸管将一个细胞细胞核吸出并移植到另一个去核细胞中，从而可能创造出新生物品种一项技术。2.细胞器移植细胞器种类很多，分离与纯化也比较轻易，不过研究较多是叶绿体和线粒体移植。22细胞工程第一次课第22页第三节植物细胞工程植物组织培养技术植物细胞培养与次生代谢产物生产植物原生质体培养植物原生质体融合技术人工种子单倍体植物诱发与利用体细胞遗传变异及其利用23细胞工程第一次课第23页一、植物组织培养技术1.概念植物细胞全能性细胞分化和脱分化植物细胞和组织培养外植体愈伤组织形态发生24细胞工程第一次课第24页细胞全能性指植物体每个细胞在离体条件下都含有诱导生长分化形成完整植株潜在能力，这是因为每个细胞都含有一套完整基因组。细胞全能性是植物细胞和组织培养主要依据。细胞全能性25细胞工程第一次课第25页细胞分化（differentiation），是指造成细胞形成不一样结构，引发功效改变或潜在发育方式改变过程。细胞脱分化(dedifferentiation)培养条件下使一个已分化细胞回复到原始无分化状态或分生细胞状态过程。细胞分化和脱分化26细胞工程第一次课第26页植物细胞和组织培养植物细胞和组织培养是指将植物器官、组织、细胞或细胞器进行离体、无菌培养，并重新生成细胞或植物过程。植物器官培养植物细胞培养离体胚胎培养原生质体培养花粉培养27细胞工程第一次课第27页外植体植物组织培养中，作为离体培养材料器官或组织片段统称为外植体（explant)，如植物根、茎、叶、花、果、穗、胚珠、胚乳、花药、花粉等均可作为外植体。外植体脱分化因植物种类、器官起源及其生理情况不一样而有很大差异。比如，烟草、胡萝卜等植物脱分化比较轻易，禾本科植物脱分化比较难；花脱分化比较轻易，茎、叶脱分化比较难；幼嫩组织脱分化比较轻易，成熟老组织脱分化比较难。外植体选取合理是否，不但影响培养难易，而且有时甚至影响分化程度和器官类型。28细胞工程第一次课第28页愈伤组织外植体经过培养所形成脱分化植物细胞团称为愈伤组织。在植物组织培养中，主要目标是诱导愈伤组织形成和形态发生，使一个离体细胞、一块组织或一个器官细胞，经过脱分化形成愈伤组织，并由愈伤组织再分化形成植物体。29细胞工程第一次课第29页形态发生植物离体器官发生是指培养条件下组织或细胞团（愈伤组织）分化形成不定根、不定芽等器官过程。植物离体体细胞胚胎发生指各种外植体、培养细胞、原生质体在培养条件下形成胚类似物（不论培养细胞是体细胞还是生殖细胞统称为体细胞胚或胚状体）过程。30细胞工程第一次课第30页2.植物细胞全能性实现条件与过程条件：使植物细胞处于体外条件下（解除植株其余部分影响）一定营养物质和培养条件，适当刺激31细胞工程第一次课第31页外植体愈伤组织生长点根、芽或胚状体小植株脱分化再分化器官发生营养生长过程胚胎发生32细胞工程第一次课第32页3.植物组织/细胞培养营养要求和培养条件（1）培养基成份无机盐碳源和能源维生素氮源生长调整剂诱导子33细胞工程第一次课第33页MS组成配制1升（1000毫升）培养基硝酸铵1.65克硝酸钾1.9克氯化钙0.44克硫酸镁0.37克磷酸二氢钾0.17克碘化钾0.83毫克硼酸5.2毫克硫酸镁22.3毫克硫酸锌3.6毫克钼酸钠0.25毫克硫酸铜0.025毫克氯化钴0.025毫克硫酸铁27.8毫克蔗糖30克琼脂7克。其它生长调整物质要依据花卉种类和培养目标而确定34细胞工程第一次课第34页（2）培养条件要求光照：强度、光质和光周期湿度：容器内湿度几乎是100%相对湿度，二是环境相对湿度普通要求70～80%。温度：通常24-28℃pH值：5.6-6.0之间气体渗透压35细胞工程第一次课第35页4.植物组织培养五阶段预备阶段：培养室、培养容器、接种工具准备，培养基制备，选择适当外植体、表面杀菌。诱导去分化阶段：接种，外植体在含有生长素类激素培养基中形成愈伤组织（光照非必需）继代增殖阶段：将愈伤组织移植到含有细胞分裂素培养基中，愈伤组织细胞数大大扩增生根发芽阶段：将愈伤组织移植到含有细胞分裂素培养基中，使其重新分化成胚状体，继而长成小植株（光照必需）移栽成活阶段36细胞工程第一次课第36页37细胞工程第一次课第37页5.植物组织培养技术应用（1）植物脱毒植物脱毒：马铃薯、大蒜、甘薯、草莓及许多果树和花卉，因为多代营养繁殖，植株体内积累了大量病毒，种性退化严重，表现为作物生长受到抑制，形态畸变，产量下降，品质变劣等；而利用茎尖组织培养辅以化学或高温处理，能够很好地起到植株脱毒作用，培养出来种苗称作脱毒苗。38细胞工程第一次课第38页大田作物：马铃薯、甘薯、甘蔗、烟草蔬菜：白菜、大蒜、葱、番茄、萝卜。果树：柑橘、苹果、草莓、香蕉。花卉：香石竹、各种菊花、天竹葵、紫罗兰等大蒜：留种量占产量五到八分之一。马铃薯：留种量占产量十分之一。贝母：留种量占产量三分之一。39细胞工程第一次课第39页脱毒技术在感染病毒植株中，病毒分布是不一致。在老叶片及成熟组织和器官中，病毒含量较高，但幼嫩和未成熟植物部位，病毒含量较低，而在生长点约0.1～1毫米时，则几乎不含病毒颗粒。这是因为病毒繁殖运输速度与茎尖细胞生长速度不一样所致。在茎尖分生组织中，细胞繁殖十分快速，病毒还来不及侵入，所以就成为植物体相对无病毒`特殊区域。40细胞工程第一次课第40页植物去病毒技术，实质上就是采取不含病毒颗粒或病毒颗粒含量甚少0.1～0.5毫米带1～2个叶原基茎尖作为外植体，进行微繁殖，使其培养成完整无病毒小植株技术。因为所取外植体很小，分离难度大，普通在解剖镜下操作。培养无病毒所用器具必须严格消毒，克服培养中污染也是成败关键。41细胞工程第一次课第41页脱毒效果检测指示植物判定(testplants)所谓指示植物是指含有能够区分某种病毒专化性症状寄主植物。血清判定(serologictest)试管沉淀反应；免疫双扩散；酶联免疫吸附测定(ELISA)。42细胞工程第一次课第42页（2）快速繁殖技术快速繁殖技术：植物一个细胞或很小一块组织经过组织培养就能够长成一株幼苗。因这些幼苗多在试管里形成，人们又经常称它们为“试管苗”。培育出幼苗还能够继续切割再次进行培养，这么一变十，十变百，就可繁殖出大量幼苗。43细胞工程第一次课第43页用于加速一些难繁殖或繁殖速度很低植物，或一些需要需要加速繁殖特殊基因型，如名贵花卉、优良资源、果树芽变分离、工程植株等等。用于自然繁殖极易感染病毒植物，如马铃薯、甘薯、甘蔗、香蕉、石竹、百合等。用于有性繁殖变异范围过大而自然条件下