植物細(xì)胞工程版

1、 5/5植物細(xì)胞工程版 植物細(xì)胞工程 （名詞解釋2*5=10 填空10 簡(jiǎn)答20 論述10） 名詞解釋 1.細(xì)胞工程(cell engineering)：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方法，借助工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法或技術(shù)，在細(xì)胞水平上研究改造生物遺傳特性和生物學(xué)特性，以獲得特定的細(xì)胞、細(xì)胞產(chǎn)品或新生物體的有關(guān)理論和技術(shù)方法的學(xué)科。 2.細(xì)胞全能性（cell totipotency）：一個(gè)生活細(xì)胞所具有的產(chǎn)生完整生物個(gè)體的潛在能力。 動(dòng)植物細(xì)胞都有全能性。 3.脫分化（dedifferentiation)：培養(yǎng)條件下使一個(gè)已分化的細(xì)胞回復(fù)到原始無(wú)分化狀態(tài)或分生細(xì)胞狀態(tài)的過(guò)程。 4.細(xì)胞分化（differ

2、entiation）：導(dǎo)致細(xì)胞形成不同結(jié)構(gòu)，引起功能改變或潛在發(fā)育方式改變的過(guò)程。 5.再分化（redifferentiation）：離體條件下，細(xì)胞脫分化后，無(wú)序生長(zhǎng)的細(xì)胞及其愈傷組織重新進(jìn)入有序生長(zhǎng)再生為個(gè)體的過(guò)程。 6.體細(xì)胞胚somatic embryo（胚狀體embryoid）：離體培養(yǎng)下沒(méi)有經(jīng)過(guò)受精過(guò)程，但經(jīng)過(guò)了胚胎發(fā)育過(guò)程所形成的胚的類(lèi)似物。 7.體細(xì)胞無(wú)性系變異（Somaclonal variation）：經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)循環(huán)出現(xiàn)的再生植株變異。 8.嵌合體(mosaic)：同一有機(jī)體中同時(shí)存在有遺傳組成不同的細(xì)胞。 9.快繁（rapid propagation）或微繁（micro

3、propagation）技術(shù)：利用組培進(jìn)行快速營(yíng)養(yǎng)繁殖的技術(shù)。 10.游離小孢子培養(yǎng)（isolated microspore culture），又花粉培養(yǎng)（pollen culture）：把小孢子從花藥中分離出來(lái)，進(jìn)行人工培養(yǎng)。 11.胚胎拯救（embryo rescue)：種間或?qū)匍g雜交時(shí)，兩個(gè)基因組表達(dá)不協(xié)調(diào)，多數(shù)情況下胚乳最先敗育，胚仍然健康，可通過(guò)離體胚培養(yǎng)將雜種幼胚培養(yǎng)成植株，稱(chēng)為胚胎拯救。 12.細(xì)胞懸浮培養(yǎng)（cell suspension culture）：將單個(gè)游離細(xì)胞或小細(xì)胞團(tuán)在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)增殖的技術(shù)。 13.次生代謝產(chǎn)物（secondary metabolito）：

4、由初生代謝產(chǎn)物經(jīng)過(guò)一些獨(dú)特的代謝途徑派生出來(lái)的小分子化合物，在保持植物抗逆性、抗病性和抗蟲(chóng)性及擔(dān)當(dāng)信號(hào)分子方面起重要作用。 14.原生質(zhì)體（protoplast）：植物細(xì)胞中，除細(xì)胞壁以外的成分。 15.FDA（Fluorescein diacetate，熒光素雙醋酸鹽） 活體染色：FDA 能透過(guò)原生質(zhì)體膜，在內(nèi)酯酶作用下水解為不能排出的，累積在質(zhì)膜內(nèi)的熒光素。在熒光顯微鏡下觀察時(shí)，凡發(fā)淡綠熒光的都是活的原生質(zhì)體。 16.滋養(yǎng)培養(yǎng)/看護(hù)培養(yǎng)（nurse culture):利用能分泌生物活性物質(zhì)的細(xì)胞或組織培養(yǎng)物作為滋養(yǎng)者，促進(jìn)原生質(zhì)體的分裂和生長(zhǎng)。 17.植物體細(xì)胞雜交（somatic hyb

5、ridization）：完全不經(jīng)過(guò)有性過(guò)程，只通過(guò)體細(xì)胞融合制造雜種的方法。又稱(chēng)為原生質(zhì)體融合（protoplast fusion），是指將植物不同種、屬，甚至科間的原生質(zhì)體通過(guò)人工方法誘導(dǎo)融合，然后進(jìn)行離體培養(yǎng)，使其再生雜種植株的技術(shù)。 18.異核體（hetrokaryon）：不同來(lái)源原生質(zhì)體融合形成的雜種原生質(zhì)體。 19.胞質(zhì)雜種（cybrid）：利用不對(duì)稱(chēng)細(xì)胞融合技術(shù)，有可能使一個(gè)親本的原生質(zhì)體和另一個(gè)親本的細(xì)胞質(zhì)結(jié)合在一起，這種具有一個(gè)親本的細(xì)胞核和兩個(gè)親本的細(xì)胞質(zhì)的體細(xì)胞雜種叫做胞質(zhì)雜種。 填空 1.植物細(xì)胞工程發(fā)展： 1839，Schwann、Schleiden細(xì)胞學(xué)說(shuō) 1902，

6、Haberlandt植物細(xì)胞離體培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) WhiteB族維生素的應(yīng)用 Skoog 和Tsui（崔澂）腺嘌呤的發(fā)現(xiàn) Miller激動(dòng)素的發(fā)現(xiàn) 1958，Steward單個(gè)胡蘿卜細(xì)胞形成體細(xì)胞胚 中國(guó)羅士韋最早研究莖尖培養(yǎng) Morel and Martin將莖尖培養(yǎng)應(yīng)用于脫毒，形成最早的植物細(xì)胞工程產(chǎn)業(yè) 2. 合子及早期胚胎細(xì)胞均為胚性細(xì)胞。 3. 激素是離體培養(yǎng)的必須條件，與植物激素相關(guān)的基因表達(dá)是啟動(dòng)細(xì)胞脫分化的關(guān)鍵。 4. 先生長(zhǎng)素后分裂素，利于細(xì)胞分裂；反之，利于分化。 5. 植物細(xì)胞離體培養(yǎng)再生兩條途徑:器官發(fā)生、體細(xì)胞胚胎發(fā)生 6. IAA與KT比例高時(shí)利于根的形成，低時(shí)利于芽的形成；

7、 植物多肽PSK可極大加強(qiáng)基本激素的作用效果。 7. 外源2,4-D效果好：細(xì)胞內(nèi)高濃度的游離形式，對(duì)內(nèi)源激素沒(méi)有反饋抑制。 8. 分化水平高的組織產(chǎn)生的無(wú)性系比分生組織產(chǎn)生的更易變異。 9.清洗器皿的酸液（洗液）：濃硫酸加重鉻酸鉀 10.母液配制：配制時(shí)加一個(gè)溶解一個(gè)，最后加鈣。 11. 螯合鐵使得培養(yǎng)基pH升高至68時(shí)，鐵離子仍保持二價(jià)，可被很好地吸收利用。 12.過(guò)濾消毒：0.45或0.22m微孔濾膜進(jìn)行過(guò)濾。 13.滅菌sterilization方法：高壓滅菌、干熱滅菌、過(guò)濾滅菌、藥劑滅菌（0.1%升汞）、火焰滅菌、熏蒸滅菌、紫外滅菌 14. 生長(zhǎng)素：組培中生長(zhǎng)素添加為了促進(jìn)離體細(xì)胞分

8、裂形成愈傷組織，或誘導(dǎo)試管苗生根。 15.細(xì)胞分裂素：赤霉素、乙烯、脫落酸 脫落酸: 組培中主要用于胚胎或胚狀體發(fā)育的后期，抑制胚胎的過(guò)早萌發(fā)，促進(jìn)胚胎成熟，使胚胎長(zhǎng)成形態(tài)正常的植株。 16. 20世紀(jì)40年代，中國(guó)羅士韋世界上最早研究莖尖培養(yǎng) 1952，Morel和Martin 通過(guò)莖尖培養(yǎng)獲得無(wú)病毒大麗花 17.我國(guó)花藥研究： a.朱至清：低銨離子濃度和過(guò)濾消毒的單糖顯著促進(jìn)禾谷類(lèi)花粉胚的發(fā)育 b.歐陽(yáng)俊聞：確立單核中期的小麥花粉最適于產(chǎn)生花粉植株 c.衛(wèi)志明：碳饑餓可大幅度提高花粉胚的產(chǎn)率。 d.孫敬三：發(fā)現(xiàn)花粉中質(zhì)體DNA降解引起的質(zhì)體RNA和蛋白質(zhì)的匱乏是白化苗形成的原因。 18.花

9、粉的發(fā)育時(shí)期：?jiǎn)魏酥型砥谥岭p核早期的花粉最易形成花粉胚或花粉愈傷。 19.1934，清華的李繼侗和沈同發(fā)現(xiàn)銀杏胚乳提取物可刺激離體胚生長(zhǎng)。 20.ABA可抑制幼胚吸水，使其脫水干燥，發(fā)育成熟。 21.懸浮細(xì)胞的同步化：分選法、饑餓法、抑制劑法、低溫處理法。 22.80年代末，日本實(shí)現(xiàn)紫草和人參的大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，以獲得紫草素和人參皂苷。 23.分離原生質(zhì)體的方法：機(jī)械法、酶法。 24.雙子葉植物的幼葉、子葉、根和下胚軸的切段通常被用來(lái)制備原生質(zhì)體。 禾谷類(lèi)植物，疏松易碎的愈傷或懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞是制備原生質(zhì)體的理想材料。 25.原生質(zhì)體融合的種類(lèi):對(duì)稱(chēng)融合、非對(duì)稱(chēng)融合。 簡(jiǎn)答與論述 1.細(xì)胞脫分化過(guò)

10、程中的生理活動(dòng)與細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化： （1）細(xì)胞質(zhì)顯著變濃，大液泡消失 （2）核體積增加并逐漸移位至細(xì)胞中央 （3）細(xì)胞器增加 2.細(xì)胞脫分化的3個(gè)階段： （1）啟動(dòng)階段：細(xì)胞質(zhì)增生，開(kāi)始向細(xì)胞中央伸出細(xì)胞質(zhì)絲，液泡蛋白體出現(xiàn)。 （2）演變階段：細(xì)胞核向中央移動(dòng)，質(zhì)體轉(zhuǎn)變?yōu)樵|(zhì)體。 （3）脫分化終結(jié)期：回復(fù)到分生細(xì)胞狀態(tài)，細(xì)胞分裂即將開(kāi)始。 3. 體細(xì)胞無(wú)性系變異的特點(diǎn)： （1）體細(xì)胞無(wú)性系變異是組培中較普遍現(xiàn)象 （2）體細(xì)胞無(wú)性系變異可遺傳 （3）體細(xì)胞無(wú)性系變異頻率顯著高于自然突變 （4）體細(xì)胞無(wú)性系變異與外植體來(lái)源及培養(yǎng)時(shí)間有關(guān) 4.獲得較高頻率的體細(xì)胞無(wú)性系變異： 以分化程度高的組織或細(xì)胞為

11、外植體，在一定植物激素濃度下誘導(dǎo)愈傷，并經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的繼代培養(yǎng)，然后誘導(dǎo)分化再生植株，有可能得到較高頻率的體細(xì)胞無(wú)性系變異。 5. 染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)變異： （1）染色體斷裂、缺失、易位、基因重復(fù)和突變 植物組織和細(xì)胞進(jìn)入離體培養(yǎng)環(huán)境后，細(xì)胞分裂的不規(guī)則性顯著增加，導(dǎo)致染色體和分子水平的變異。最常見(jiàn)是染色體數(shù)目變化。 （2）染色體結(jié)構(gòu)變異 結(jié)構(gòu)變異根本原因在于染色體斷裂，斷裂會(huì)造成染色體缺失及重接后重復(fù)、倒位、易位。 在農(nóng)作物和近緣屬的遠(yuǎn)緣雜種中異源染色體之間的易位系利用價(jià)值最大，因?yàn)榭梢砸胗杏玫耐庠椿颉?6.離體培養(yǎng)細(xì)胞染色體易于斷裂原因： 細(xì)胞離體培養(yǎng)時(shí)分裂周期縮短，分裂速度加快，異染色質(zhì)

12、復(fù)制落后于真染色質(zhì)，形成染色體橋，造成染色體斷裂。 7.離體培養(yǎng)細(xì)胞異常有絲分裂類(lèi)型： 培養(yǎng)細(xì)胞染色體數(shù)目變化由異常有絲分裂產(chǎn)生，異常有絲分裂有以下類(lèi)型： （1）有絲分裂失敗或進(jìn)行無(wú)絲分裂（2）核內(nèi)有絲分裂（3）核內(nèi)再?gòu)?fù)制（4）有絲分裂時(shí)形成多極紡錘體 8.轉(zhuǎn)座子活化可解釋無(wú)性系變異的一些特點(diǎn)： （1）轉(zhuǎn)座子活化可造成基因表達(dá)的廣泛變化，因此無(wú)性系變異頻率才如此之高； （2）轉(zhuǎn)座子具有使不活動(dòng)的結(jié)構(gòu)基因活化特點(diǎn)，因此會(huì)有顯性基因；（3）轉(zhuǎn)座子可使多拷貝基因中那些不表達(dá)的拷貝活化，提高基因表達(dá)的強(qiáng)度，即基因放大。 9. 生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的協(xié)同作用: 較高濃度的生長(zhǎng)素單獨(dú)或與細(xì)胞分裂素結(jié)合使用可

13、有效刺激培養(yǎng)細(xì)胞的增殖和連續(xù)生長(zhǎng)，形成愈傷組織。 培養(yǎng)基中KT濃度高于IAA濃度時(shí)，培養(yǎng)物形成芽，不形成根；兩者濃度大致相等時(shí)，只誘導(dǎo)愈傷組織發(fā)生，基本沒(méi)有器官發(fā)生；當(dāng)IAA濃度高于KT時(shí)，培養(yǎng)物分化出根，不形成芽。 10.外植體褐變 （1）褐變?cè)?植物中含有多酚，創(chuàng)傷會(huì)激活多酚氧化酶，將多酚氧化為棕褐色的醌類(lèi)，使得外植體切口發(fā)生褐變，并滲透入培養(yǎng)基，嚴(yán)重影響培養(yǎng)物的生長(zhǎng)和分化，甚至致其死亡。 （2）影響褐變因素：木本植物外植體易褐化，尤其成年樹(shù)；培養(yǎng)基中過(guò)高濃度的無(wú)機(jī)鹽和肌醇會(huì)加劇褐變；6-BA和KT有誘導(dǎo)褐化作用；強(qiáng)光和高溫會(huì)促進(jìn)褐化。 （3）外植體褐變防治：a.選取酚類(lèi)含量低的實(shí)驗(yàn)材料

14、b.選擇無(wú)機(jī)鹽含量低，不加肌醇的培養(yǎng)基c.在弱光線(xiàn)或黑暗條件下培養(yǎng)d.培養(yǎng)基中加入抗氧化劑e.在培養(yǎng)基中加入0.5%1%活性炭，吸附醌類(lèi)，注意同時(shí)提高培養(yǎng)基中激素濃度f(wàn).不斷地更換新培養(yǎng)基 11. 莖尖脫毒原理： 病毒通過(guò)植物的維管束和細(xì)胞壁上的胞間連絲擴(kuò)散到所有的組織和器官，但植物莖尖分生組織由分生細(xì)胞構(gòu)成，分生區(qū)域內(nèi)無(wú)維管束，細(xì)胞壁的胞間連絲也不發(fā)達(dá)，病毒很難進(jìn)入，所以生長(zhǎng)點(diǎn)往往不含病毒或含極少量病毒，因此采用莖尖可進(jìn)行脫毒快繁。 12. 與植物花藥培養(yǎng)相比，小孢子培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)： （1）排除了花藥壁和絨氈層的影響，便于分析研究結(jié)果（2）需要的器皿和培養(yǎng)空間較小，大大提高了生產(chǎn)單倍體的效率（3

15、）小孢子本身也可能成為基因工程的受體 13.成功的懸浮細(xì)胞系條件： （1）懸浮培養(yǎng)物分散性良好，細(xì)胞團(tuán)較小； （2）均一性好，細(xì)胞形狀和細(xì)胞團(tuán)大小大致相同； （3）細(xì)胞生長(zhǎng)迅速。 14.植物細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)需滿(mǎn)足的條件： （1）培養(yǎng)的細(xì)胞遺傳上穩(wěn)定，得到產(chǎn)量恒定的產(chǎn)物； （2）細(xì)胞生長(zhǎng)及生物合成的速度快，短時(shí)間內(nèi)得到較高產(chǎn)量的終產(chǎn)物； （3）代謝產(chǎn)物要在細(xì)胞內(nèi)積累而不被迅速分解，最好釋放到培養(yǎng)基中。 13.酶溶液的配制：為保持釋放出的原生質(zhì)體的活力和膜穩(wěn)定性，要求酶液滿(mǎn)足以下條件： （1）酶液滲透壓必須與處理細(xì)胞的滲透壓相似 同一種植物，子葉和下胚軸游離原生質(zhì)體時(shí)需要的滲透壓最高，愈傷次之，胚性

16、懸浮細(xì)胞要求最低?？捎迷|(zhì)體培養(yǎng)基做溶劑，其滲透壓合適。 （2）酶液添加CaCl2 2H2O, KH2PO4和葡聚糖硫酸鉀以提高原生質(zhì)體膜的穩(wěn)定性。還可加入AgNO3減少酶解產(chǎn)生的乙烯，加入過(guò)氧化物歧化酶減輕O2自由基對(duì)細(xì)胞膜損傷，從而提高原生質(zhì)體植板率。 （3）MES（嗎啉乙基磺酸）作為pH緩沖調(diào)節(jié)劑對(duì)于保持酶解物的酸堿環(huán)境起緩沖作用，增加原生質(zhì)體的釋放量和穩(wěn)定性。 （4）酶溶液最適pH范圍為5.45.8。酶液配好后，過(guò)濾滅菌備用。14. 原生質(zhì)體培養(yǎng)培養(yǎng)基： 無(wú)機(jī)鹽：大幅度降低銨離子濃度，可以只用硝態(tài)氮，同時(shí)附加有機(jī)氮源。 碳源和滲透壓：葡萄糖最適合。 有機(jī)附加物和激素：VB1、VB6、

17、煙酸是必需的。很多時(shí)候，只需要生長(zhǎng)素，尤其2,4-D 常用基本培養(yǎng)基：KM8p和NT。 15. 精細(xì)胞分離： （1）三細(xì)胞花粉：禾本科與十字花科植物，花粉中含有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和兩個(gè)游離在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的精細(xì)胞，為三細(xì)胞花粉. （2）二細(xì)胞花粉：茄科和百合科植物，花粉中有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和一個(gè)生殖細(xì)胞，為二細(xì)胞花粉。花粉萌發(fā)后，生殖細(xì)胞在花粉管中分裂形成兩個(gè)精子。 （3）三細(xì)胞花粉，可以直接從成熟花粉中分離精子；二細(xì)胞花粉，需要先進(jìn)行花粉的離體培養(yǎng)，待精子形成后，再?gòu)幕ǚ酃苤蟹蛛x精子。16.原生質(zhì)體融合：首選電融合，其次PEG法 （1）NaNO3處理：異核體形成的頻率不高 （2）高pH-高濃度鈣離子處理