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植物细胞工程的基本技术知识点汇总

??一、细胞工程概述

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程等。其中，植物细胞工程主要包括植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术等基本技术。

二、植物组织培养技术

（一）植物组织培养的概念

植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

（二）理论基础（原理）

植物细胞的全能性。细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

（三）植物组织培养的基本过程

1.外植体的选取

选取植物的离体器官、组织或细胞作为外植体。例如，茎尖、根尖、叶片、花药、花粉等都可以作为外植体。外植体的选择直接影响到组织培养的成功率，一般要选取生长健壮、无病虫害的部位。

2.培养基的配制

植物组织培养常用的培养基是MS培养基，其主要成分包括大量元素、微量元素、有机物（如蔗糖、维生素、氨基酸等）以及植物激素（如生长素和细胞分裂素）等。蔗糖为植物组织培养提供碳源和能源，同时维持培养基的渗透压；植物激素在植物组织培养中起着关键作用，生长素和细胞分裂素的比例会影响愈伤组织的生长和分化。例如，生长素含量高于细胞分裂素时，有利于根的分化；细胞分裂素含量高于生长素时，有利于芽的分化。

3.消毒与接种

对外植体进行消毒处理，以防止杂菌污染。常用的消毒剂有酒精、次氯酸钠等。消毒后，将外植体接种到培养基上，接种过程要在无菌条件下进行，一般在超净工作台上操作。

4.培养

将接种后的外植体放在适宜的温度（一般为25℃左右）、光照（根据不同植物和培养阶段而定，有的需要光照，有的需要暗培养）等条件下培养。外植体在培养基上会逐渐脱分化形成愈伤组织。愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的薄壁细胞。

5.再分化

当愈伤组织培养到一定阶段后，给予适当的光照、温度和植物激素等条件，愈伤组织就会重新分化出根和芽，形成完整的小植株。这个过程称为再分化。

（四）植物组织培养技术的应用

1.微型繁殖

微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。它可以高效、快速地大量繁殖植物，保持亲本的优良性状。例如，兰花、草莓等植物的快速繁殖。微型繁殖的优点包括繁殖速度快、不受季节限制、能保持亲本的优良性状等。

2.作物脱毒

长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低、品质变差。利用茎尖分生组织进行组织培养，可以获得脱毒苗。因为茎尖分生组织细胞分裂旺盛，病毒很少或没有病毒，通过组织培养可以培育出无病毒植株，从而提高作物的产量和品质。如马铃薯、草莓等作物的脱毒培养。

3.人工种子

以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。人工种子在适宜条件下能够萌发长成幼苗。与天然种子相比，人工种子的优点有：生产不受季节、气候和地域的限制；可以很方便地贮藏和运输；还可以根据需要在人工种子中加入各种营养物质、植物生长调节剂、有益微生物等。

4.单倍体育种

通过花药离体培养获得单倍体植株，再经过人工诱导（如用秋水仙素处理）使染色体数目加倍，得到纯合子植株。单倍体育种的优点是明显缩短育种年限，因为通过花药离体培养得到的单倍体植株经染色体加倍后就成为纯合子，自交后代不会发生性状分离。

三、植物体细胞杂交技术

（一）概念

植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

（二）过程

1.去除细胞壁

利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。细胞壁的存在阻碍了植物体细胞的杂交，去除细胞壁后才能使不同植物的原生质体融合。

2.原生质体融合

诱导不同植物的原生质体融合，常用的诱导方法有物理法（如离心、振动、电激等）和化学法（如聚乙二醇等）。原生质体融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。融合后形成的杂种细胞含有两个亲本的遗传物质。

3.杂种细胞的筛选与培养

通过特定的筛选方法，选出杂种细胞。然后将杂种细胞培养在适宜的培养