農(nóng)業(yè)高新技術(shù)概論期末復(fù)習(xí)資料

1、農(nóng)業(yè)高新技術(shù)概論期末復(fù)習(xí)資料1、 緒論-農(nóng)業(yè)發(fā)展與高新技術(shù)綠色革命n 20世紀(jì)60年代，設(shè)在菲律賓的國(guó)際水稻研究所和設(shè)在墨西哥的國(guó)際玉米小麥改良中心，育成矮桿（半矮桿）高產(chǎn)水稻和小麥品種。這些品種在發(fā)展中國(guó)家迅速推廣應(yīng)用，并配合灌溉、施肥技術(shù)的改進(jìn)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這種以推廣良種（矮桿化）為主要內(nèi)容的技術(shù)進(jìn)步，被譽(yù)為第一次“綠色革命”（矮桿育種）。第二次綠色革命 -雜種優(yōu)勢(shì)利用n 雄性不育現(xiàn)象的利用n 1970年，我國(guó)發(fā)現(xiàn)“野敗”，并成功育成“三系”配套的秈型雜交水稻，并迅速向全世界推廣。n 雜交水稻取得舉世矚目的成就第三次綠色革命 -生物技術(shù)育種(分子育種)n 細(xì)胞工程育種n

2、 染色體工程育種n 分子育種四、農(nóng)業(yè)發(fā)展與高新技術(shù)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的概念及范疇 農(nóng)業(yè)高新技術(shù)指農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的高技術(shù)。以農(nóng)業(yè)高技術(shù)為主體的產(chǎn)業(yè)叫農(nóng)業(yè)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 農(nóng)業(yè)高新技術(shù)n 農(nóng)業(yè)生物工程n 水肥條件和環(huán)境工程n 農(nóng)業(yè)機(jī)械和設(shè)施工程n 農(nóng)業(yè)信息和遙感工程1農(nóng)業(yè)生物工程在種植業(yè)方面： 植物雜種優(yōu)勢(shì)利用是應(yīng)用最廣、成效最大的一種育種技術(shù)。 植物種苗組培快繁脫毒技術(shù)已在蔬菜、花卉、果樹(shù)經(jīng)濟(jì)和觀賞林木上應(yīng)用和進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，美國(guó)的蘭花工廠年產(chǎn)值已近美元；我國(guó)在這方面也開(kāi)始了商業(yè)化。 植物基因工程育種在改善品質(zhì)、提高質(zhì)量、改善抗性，特別是抗病蟲(chóng)、耐旱、耐鹽和耐低溫冷害方面大有作為。在養(yǎng)殖業(yè)方面： 家畜胚胎

3、工程。胚胎分割、核移植、性別控制技術(shù)等都有突出進(jìn)展； 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究進(jìn)展迅速，目前已經(jīng)得到多例多代生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)移成功的轉(zhuǎn)基因綿羊、豬、兔等。美、英、澳等國(guó)正在實(shí)施“超級(jí)豬”、“超級(jí)?！庇?jì)劃。 動(dòng)物反應(yīng)器，即利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)醫(yī)用多肽藥物、疫苗、人型抗體、人造血液等。我國(guó)863計(jì)劃在這個(gè)生物技術(shù)前沿上也取得了很好的進(jìn)展，轉(zhuǎn)基因豬計(jì)劃素體系已經(jīng)建立，生產(chǎn)效率居世界先進(jìn)水平。 單克隆抗體技術(shù)的發(fā)展使畜禽疾病的鑒別和診斷進(jìn)入了一個(gè)新階段； 基因工程疫苗得到迅速發(fā)展，對(duì)畜禽疾病的預(yù)防將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。單抗制劑和基因工程疫苗已經(jīng)成為動(dòng)物醫(yī)藥市場(chǎng)發(fā)展的熱點(diǎn)。 生物性農(nóng)（獸）藥和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)已成為全球性

4、的發(fā)展趨勢(shì)，并將繼續(xù)擴(kuò)大其市場(chǎng)份額。生物農(nóng)藥主要通過(guò)自然微生物或基因工程株，應(yīng)用微生物發(fā)酵工程技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。 2水肥條件和環(huán)境工程 輸水系統(tǒng)中防滲、灌溉方式以及設(shè)施（如低壓地下管道輸水、噴灌、微灌、滲灌等）和材料是目前節(jié)水灌溉中攻克的重點(diǎn)。 減少農(nóng)田土壤表面蒸發(fā)是節(jié)水的另一主攻方面。地膜中，光降解膜、淀粉基生物降解膜、天然高分子降解膜均取得突破，日本、美國(guó)等已商品生產(chǎn)，但效果較差，價(jià)格偏高。 3設(shè)施農(nóng)業(yè) 設(shè)施農(nóng)業(yè)是指用人工設(shè)施為動(dòng)植物提供最佳生產(chǎn)環(huán)境，是現(xiàn)代化技術(shù)的高度綜合和集成，可控制程度高，可實(shí)行工業(yè)化科學(xué)生產(chǎn)和管理，產(chǎn)量可較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式提高數(shù)倍和數(shù)十倍，并且可以節(jié)約大量水土資源。n 對(duì)溫

5、度和射線具有良好調(diào)控能力的玻璃和塑料材料以及各類(lèi)輕型、耐腐蝕的金屬材料；n 環(huán)境、結(jié)構(gòu)和工程設(shè)計(jì)；n 對(duì)光照、溫度、濕度以及灌溉、施肥等栽培飼養(yǎng)過(guò)程的自控或半自控；n 適應(yīng)設(shè)施栽培飼養(yǎng)的動(dòng)植物品種和栽培飼養(yǎng)技術(shù)。4農(nóng)業(yè)信息與遙感工程 農(nóng)業(yè)的多要素、綜合性、分散性和時(shí)空變異大的特點(diǎn)決定了農(nóng)業(yè)信息的重要性，農(nóng)業(yè)信息的內(nèi)容有生產(chǎn)狀況的形勢(shì)類(lèi)、資源環(huán)境類(lèi)、災(zāi)情類(lèi)、經(jīng)濟(jì)類(lèi)。3S：RS、GIS、GPS 航空遙感可用于專(zhuān)項(xiàng)目標(biāo)。我國(guó)已成功地利用遙感技術(shù)作災(zāi)情檢察、產(chǎn)量預(yù)報(bào)、水資源探察。中科院長(zhǎng)春地理所采用衛(wèi)星遙感發(fā)現(xiàn)大安地區(qū)古河道地下水資源，從而科望開(kāi)拓處數(shù)十萬(wàn)畝的水稻產(chǎn)區(qū)。 “三色農(nóng)業(yè)”“三維農(nóng)業(yè)”2、

6、植物組培快繁和脫毒技術(shù)一、細(xì)胞學(xué)說(shuō)細(xì)胞學(xué)說(shuō)的三個(gè)含義：一、細(xì)胞是有機(jī)體，一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而成，并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成；二、每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位，既有它“自己的生命”，又是整體生命的一部分；三、新細(xì)胞由老細(xì)胞產(chǎn)生。 二、細(xì)胞分化現(xiàn)象 一個(gè)生物體的上百億細(xì)胞，都是由受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的，每個(gè)細(xì)胞的內(nèi)部雖然具有形態(tài)和數(shù)目相同的染色體，但細(xì)胞的形態(tài)、大小和執(zhí)行的功能卻并不完全一樣，這種由同一受精卵產(chǎn)生的細(xì)胞相不同方向發(fā)展的現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)胞分化。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)在于：一個(gè)全能性的細(xì)胞是通過(guò)什么方式使其大部分的遺傳信息不再表達(dá)，而僅有小部分特點(diǎn)的基因活化和表達(dá)（往往表現(xiàn)為合成不同的酶和蛋

7、白質(zhì)），最終使細(xì)胞表現(xiàn)出執(zhí)行特定的功能。三、全能、多能和專(zhuān)能細(xì)胞 根據(jù)細(xì)胞分化的程度，可以把細(xì)胞分為:全能能像受精卵一樣形成一個(gè)完整個(gè)體的細(xì)胞。多能多能細(xì)胞是指那些能轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N類(lèi)型細(xì)胞的細(xì)胞。專(zhuān)能只能通過(guò)細(xì)胞分裂形成某種特定的細(xì)胞。 細(xì)胞分化的程度越高，其全能性的實(shí)現(xiàn)越困難。四、細(xì)胞全能性（Cell Totipotency） 細(xì)胞全能性： 一個(gè)植物細(xì)胞能產(chǎn)生一個(gè)完整植株的固有能力稱(chēng)為植物細(xì)胞的全能性。換言之，細(xì)胞全能性是指植物細(xì)胞具有全套遺傳信息，不管是性細(xì)胞還是體細(xì)胞，在特定環(huán)境下仍能進(jìn)行表達(dá)，而產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立完整的個(gè)體。 植物細(xì)胞具有全能性，這是植物組織培養(yǎng)的原理。從理論上說(shuō)，只要條件合適，

8、每一個(gè)植物細(xì)胞都能發(fā)育形成一個(gè)與原來(lái)植物相同的完整植物體。事實(shí)上，較之動(dòng)物細(xì)胞而言，植物細(xì)胞實(shí)現(xiàn)全能性容易得多。而動(dòng)物細(xì)胞要實(shí)現(xiàn)其全能性，要求的條件要苛刻的多。這也是動(dòng)物克隆比植物克隆更引人注目的原因之一。第二節(jié) 植物組織培養(yǎng)和細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn) 一、概念 植物組織培養(yǎng)：簡(jiǎn)言之，是指在無(wú)菌條件下培養(yǎng)植物的技術(shù)。具體的說(shuō)，是指在無(wú)菌條件下將離體的植物器官（根、莖、葉、花、果實(shí)等）、組織（形成層、花藥組織、胚乳、皮層等）、細(xì)胞（體細(xì)胞和生殖細(xì)胞）以及原生質(zhì)體，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件，使其長(zhǎng)成完整的植株，統(tǒng)稱(chēng)為植物組織培養(yǎng)。由于培養(yǎng)的是脫離植物母體的培養(yǎng)物，在試管內(nèi)培養(yǎng)，所以也叫

9、離體培養(yǎng)（Culture in vitro）或試管培養(yǎng)（In test-tube culture）。二、實(shí)現(xiàn)植物細(xì)胞全能性所需的條件1、植物細(xì)胞自身生理及分化狀態(tài)（內(nèi)因） 一個(gè)細(xì)胞向分生狀態(tài)回復(fù)過(guò)程所能進(jìn)行的程度，取決于它在原來(lái)所處的自然部位上已經(jīng)達(dá)到的細(xì)胞和生理狀態(tài)。2、離體培養(yǎng)中提供的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件（外因）內(nèi)因 植物細(xì)胞，只要有一個(gè)完整的膜系統(tǒng)和一個(gè)有生命力的核，即使是已高度成熟和分化的細(xì)胞，也還保持著恢復(fù)分生狀態(tài)的能力。其恢復(fù)過(guò)程取決于該細(xì)胞原來(lái)所處的自然部位及生理狀態(tài)。周期細(xì)胞莖尖、根尖及形成層細(xì)胞，這類(lèi)細(xì)胞始終保持分裂能力，從一個(gè)周期進(jìn)入另一個(gè)周期終端分化細(xì)胞篩管、導(dǎo)管、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞

10、等特化細(xì)胞，他們?yōu)橛谰檬シ至涯芰Φ募?xì)胞Go細(xì)胞表皮細(xì)胞及各種薄壁細(xì)胞，這類(lèi)細(xì)胞在通常情況下不分裂，但在受到外界刺激后可重新啟動(dòng)分裂外 因 培養(yǎng)基提供離體條件下的生存條件（物質(zhì)能量） 培養(yǎng)環(huán)境條件提供全能性實(shí)現(xiàn)的條件培養(yǎng)基（一）、培養(yǎng)基的成分及其作用 1 無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 2 有機(jī)化合物 3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 4 固化劑和懸浮劑3、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 植物激素是在植物體內(nèi)合成的，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有顯著調(diào)節(jié)作用的微量有機(jī)物，而植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是外源的調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的物質(zhì)。 只有加入植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，才能誘導(dǎo)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化。1）、生長(zhǎng)素類(lèi)生長(zhǎng)素的生理作用1、促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂2、誘導(dǎo)受傷組織

11、表面細(xì)胞恢復(fù)分裂能力3、形成愈傷組織，促進(jìn)生根4、與一定量的細(xì)胞分裂素配合共同誘導(dǎo)不定芽的分化、側(cè)芽的萌發(fā)與生長(zhǎng)、胚狀體的誘導(dǎo)。2）、細(xì)胞分裂素控制植物細(xì)胞分化 分裂素/生長(zhǎng)素的比例是控制芽和根形成的一個(gè)重要條件 比例高時(shí)產(chǎn)生芽,比例低時(shí)產(chǎn)生根（二）培養(yǎng)環(huán)境條件   培養(yǎng)中溫度、光照、濕度等各種物理?xiàng)l件1.光照的影響2.溫度的影響3.濕度的影響4.pH值5.滲透壓6.氣體影響三、植物細(xì)胞全能性實(shí)現(xiàn)的途徑 脫分化（Dediffentitation）一個(gè)已停止分裂的成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)并形成未分化的愈傷組織的現(xiàn)象叫脫分化。再分化（Redifferentitation ）原已分化的細(xì)胞經(jīng)

12、脫分化培養(yǎng)后再次分化的現(xiàn)象叫再分化。 第三節(jié) 、植物離體快速繁殖技術(shù)植物離體快繁又叫微型繁殖（Micropropagation）或試管繁殖，它是把植物材料放在試管內(nèi)，給予人工培養(yǎng)基和合適培養(yǎng)條件，達(dá)到高速增殖，屬離體無(wú)性繁殖。其特點(diǎn)是快速，每年能以千百萬(wàn)倍的速度繁殖后代，比常規(guī)繁殖方法快萬(wàn)倍到數(shù)十萬(wàn)倍。 離體快繁的一般技術(shù) 培養(yǎng)材料選擇及消毒 材料的初代培養(yǎng)(無(wú)菌母株制備) 試管苗的增殖與繼代培養(yǎng)（不定芽增殖） 試管苗的生根與移栽（完整植株形成） 再生植株鑒定愈傷組織發(fā)生 愈傷組織（Callus） 組織培養(yǎng)中外植體經(jīng)脫分化形成的一種無(wú)組織結(jié)構(gòu)的團(tuán)塊組織，由于這種組織以往常見(jiàn)于受創(chuàng)傷的植物器官和

13、基干表面，故叫愈傷組織（Wound Callus）。第四節(jié) 植物的組培脫毒技術(shù) 為什么要脫毒？ 病毒不僅使人患病，同樣也侵害植物，使植物出現(xiàn)皺葉、黃葉、落葉，以致品質(zhì)變劣、花色變淡、花數(shù)減少、產(chǎn)量降低。 多數(shù)農(nóng)作物，特別是無(wú)性繁殖作物，都易受到一種或多種病原菌的周身浸染。病原菌的浸染不一定都會(huì)造成植物的死亡，很多病毒甚至可能不表現(xiàn)任何可見(jiàn)癥狀。但在植物中病毒的存在會(huì)減少作物的產(chǎn)量和降低作物的品質(zhì)。 植物病毒多經(jīng)無(wú)性繁殖而傳遞，有性繁殖的植物除豆類(lèi)一部分作物外，種子均不會(huì)傳遞病毒。若使用未受侵染個(gè)體的種子進(jìn)行繁殖，就有可能得到無(wú)病毒植株。不過(guò)有性繁殖后代常表現(xiàn)遺傳變異性。 由于依賴(lài)營(yíng)養(yǎng)繁殖的作物

14、很多，植物的快速繁殖技術(shù)也正是建立在無(wú)性繁殖的基礎(chǔ)上，因而脫毒方法就顯得尤為重要。怎樣脫毒？一、 快速繁殖中去除病毒的方法1、莖尖培養(yǎng)脫毒 2、物理學(xué)方法脫毒 3、化學(xué)療法脫毒 4、其他方法脫毒 愈傷組織培養(yǎng)脫毒 珠心胚培養(yǎng)脫毒 莖尖微體嫁接（MGST）為什么莖尖培養(yǎng)能夠脫毒？1、  莖尖培養(yǎng)脫毒分生組織能逃避病毒浸染的原因： 在植物體內(nèi)，病毒易于通過(guò)維管系統(tǒng)而移動(dòng)，但在分生組織中不存在維管系統(tǒng)。 病毒在細(xì)胞間的移動(dòng)只能通過(guò)胞間連絲，但它的速度很慢，趕不上細(xì)胞不斷分裂的生長(zhǎng)速度； 在旺盛分裂的分生細(xì)胞中，代謝活性很高，使病毒無(wú)法復(fù)制；在莖尖中存在高水平的生長(zhǎng)素，可抑制病毒的增殖。 怎

15、樣鑒定無(wú)病毒植株？ 二、無(wú)（特定）病毒植株的鑒定 每一莖尖或愈傷組織分化產(chǎn)生的植株，在作為母本生產(chǎn)無(wú)病毒原種以前，必須對(duì)特定病毒進(jìn)行鑒定。 由于許多病毒具有延遲的恢復(fù)期，所以在最初18個(gè)月中每隔一定時(shí)間仍須進(jìn)行鑒定，只有顯示持續(xù)陰性反應(yīng)的無(wú)病毒植株，才能供生產(chǎn)上應(yīng)用。 無(wú)病毒植株易被再感染，因此在繁殖的不同階段仍需重復(fù)進(jìn)行鑒定。 鑒定方法1、直觀測(cè)定法2、指示植物法 利用病毒在其他植物上出現(xiàn)癥狀的特征，作為鑒別病毒種類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，這種專(zhuān)門(mén)用以生產(chǎn)癥狀的寄主植物即為指示植物，又稱(chēng)鑒別寄主。 3、抗血清鑒定法4、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）5、電子顯微鏡檢查法6、免疫吸附電鏡法胚狀體形成 胚狀體概念：

16、離體培養(yǎng)下起源于非合子細(xì)胞，經(jīng)歷了胚胎發(fā)生和胚胎發(fā)育過(guò)程所形成的類(lèi)胚結(jié)構(gòu)。3、大規(guī)模培養(yǎng)植物細(xì)胞生產(chǎn)有用次生代謝產(chǎn)物1.愈傷組織 最初是1939年Gautheret報(bào)道胡蘿卜根外植體當(dāng)接種在含礦物鹽、葡萄糖、細(xì)胞分裂素、硫胺素和生長(zhǎng)素IAA的培養(yǎng)基上會(huì)增殖，形成大塊無(wú)組織結(jié)構(gòu)的團(tuán)塊，這種組織，以往常見(jiàn)于受創(chuàng)傷的植物器官和基干表面，故叫愈傷組織。它能通過(guò)繼代培養(yǎng)而保持。 2.愈傷組織的特點(diǎn) 由受傷和激素等誘導(dǎo)產(chǎn)生 可由任何組織通過(guò)脫分化過(guò)程產(chǎn)生 細(xì)胞呈未分化的分生組織狀態(tài) 細(xì)胞之間聯(lián)系較少，無(wú)胞間連絲 經(jīng)幾次繼代培養(yǎng)可得到疏松型愈傷，容易獲得單細(xì)胞 具多型性：多類(lèi)型、多色澤、多質(zhì)地最低有效密度

17、在一定體積培養(yǎng)液中應(yīng)接種多少細(xì)胞（稱(chēng)之為接種量）使之達(dá)到一定的密度（起始密度）對(duì)繼代培養(yǎng)十分重要。接種量很少或起始密度過(guò)低，它生長(zhǎng)的條件要求也嚴(yán)格，不能良好地生長(zhǎng)，因此在原種培養(yǎng)時(shí)，每個(gè)培養(yǎng)容器應(yīng)接種足夠數(shù)量的細(xì)胞。 又稱(chēng)起始密度。指使培養(yǎng)懸浮細(xì)胞能夠增殖的最少接種量。它是一個(gè)臨界濃度，一旦低于這個(gè)細(xì)胞密度，細(xì)胞生長(zhǎng)就不好。如假挪威槭細(xì)胞在標(biāo)準(zhǔn)合成培養(yǎng)基中，臨界起始密度為915×105細(xì)胞/ml，而煙草、胡蘿卜細(xì)胞則為2.5×105細(xì)胞/ml。看護(hù)培養(yǎng) 存在最低有效密度的原因，可能是細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，細(xì)胞生長(zhǎng)存在一種群體效應(yīng)，即細(xì)胞不但從培養(yǎng)液中吸收養(yǎng)料而且也把生物合成的某種

18、產(chǎn)物釋放到培養(yǎng)液中，而這種物質(zhì)或各種物質(zhì)的復(fù)合體對(duì)于單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)是必需的。細(xì)胞起始密度太低，這種物質(zhì)太少，細(xì)胞不能生長(zhǎng)分裂。這種觀點(diǎn)可通過(guò)看護(hù)培養(yǎng)得到證明。 單細(xì)胞直接培養(yǎng)，細(xì)胞很難生長(zhǎng)和分裂。若將濾紙先放在一塊愈傷組織上，讓它先吸收養(yǎng)料，再將單細(xì)胞放在濾紙上進(jìn)行培養(yǎng)，則可誘導(dǎo)單細(xì)胞分裂。這說(shuō)明多細(xì)胞組織塊在培養(yǎng)過(guò)程中向培養(yǎng)基釋放了某種物質(zhì)，而這種物質(zhì)對(duì)單細(xì)胞生長(zhǎng)是必需的。如果向培養(yǎng)基中加入了這種代謝物，那么最低有效密度就會(huì)大大降低。Stuart等1969設(shè)計(jì)了一種方法，制備了一種條件培養(yǎng)基，使最低有效密度從915×105細(xì)胞/ml下降到1.01.5×103細(xì)胞/ml。也

19、可用透析袋或多孔套管內(nèi)裝高密度的培養(yǎng)液，再放入新鮮低密度培養(yǎng)液中，管外低細(xì)胞密度中的懸浮細(xì)胞就能良好生長(zhǎng)和分裂。生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)（S曲線） 細(xì)胞懸浮培養(yǎng)過(guò)程，根據(jù)細(xì)胞數(shù)目變化，將一個(gè)培養(yǎng)時(shí)代（培養(yǎng)周期）分為五個(gè)時(shí)期（指成批培養(yǎng)，接種細(xì)胞分散在一定體積的培養(yǎng)液中）： 1）、延遲期（或誘導(dǎo)期）：log phase 2）、指數(shù)（對(duì)數(shù)）生長(zhǎng)期：exponential growth phase 3）、直線生長(zhǎng)期：Liner growth phase 4）、速度減慢期：Progressive deceleration phase 細(xì)胞生長(zhǎng)速度越來(lái)越慢。 5）、靜止期：Stationary phase懸浮培養(yǎng)細(xì)胞同

20、步法 實(shí)現(xiàn)的方法有兩種，即饑餓法和抑制法。 饑餓法：在這種方法中，先對(duì)細(xì)胞斷絕供應(yīng)一種進(jìn)行細(xì)胞分裂所必需的營(yíng)養(yǎng)成分或激素，使細(xì)胞停滯在G1或G2期，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的饑餓后，當(dāng)重新在培養(yǎng)基中加入這種限制因子時(shí)，靜止細(xì)胞就會(huì)同步進(jìn)入分裂。如長(zhǎng)春花懸浮培養(yǎng)中，先使細(xì)胞受到磷酸鹽饑餓4天，然后再轉(zhuǎn)入到含有磷酸鹽的培養(yǎng)基中，結(jié)果獲得了同步性；煙草、胡蘿卜細(xì)胞先經(jīng)過(guò)細(xì)胞分裂素饑餓可取得同步化的效果。 抑制法：使用DNA合成抑制劑如5氨基尿嘧啶、FudR、羥基脲和胸腺嘧啶等。 生物轉(zhuǎn)化和植物細(xì)胞反應(yīng)器1、生物轉(zhuǎn)化 利用植物培養(yǎng)細(xì)胞為酶源使某種化合物生成相應(yīng)產(chǎn)物的技術(shù)稱(chēng)為生物轉(zhuǎn)化或植物細(xì)胞轉(zhuǎn)化。 植物細(xì)胞內(nèi)含有

21、催化酯化、氧化、還原、皂化、羧基化、異構(gòu)化、甲基化、羥基化、環(huán)氧化、葡萄糖基化及去甲基化等反應(yīng)的酶類(lèi)，可使相應(yīng)原料生產(chǎn)有用化合物。 如毛地黃細(xì)胞培養(yǎng)物可使甲基毛地黃毒素轉(zhuǎn)化為甲基地高辛；毛地黃配基及菱毒配基可經(jīng)胡蘿卜細(xì)胞分別轉(zhuǎn)化為杠柳配基和5-羥基菱毒配基。2、植物細(xì)胞反應(yīng)器 雖然植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的基本條件類(lèi)似于微生物，但用于微生物培養(yǎng)的發(fā)酵罐并不適合于植物細(xì)胞培養(yǎng)，因?yàn)閮深?lèi)細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)上存在顯著差異。因此，建立植物細(xì)胞反應(yīng)器應(yīng)考慮：1）、培養(yǎng)液中的供氧能力和氣泡分布密度；2）、生物反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的水脅迫強(qiáng)度及其對(duì)植物細(xì)胞系統(tǒng)的影響；3）、在高密度細(xì)胞時(shí)培養(yǎng)液混合程度；4）、能夠控制細(xì)胞團(tuán)聚

22、大?。?）、方便擴(kuò)大培養(yǎng)規(guī)模；6）、簡(jiǎn)化長(zhǎng)期培養(yǎng)的無(wú)菌操作過(guò)程。 當(dāng)前植物細(xì)胞培養(yǎng)主要采用懸浮培養(yǎng)和固定化細(xì)胞系統(tǒng)。 懸浮培養(yǎng)所用生物反應(yīng)器主要有機(jī)械攪拌罐和非機(jī)械攪拌罐，非機(jī)械攪拌罐又分為鼓泡式、氣升式和旋轉(zhuǎn)鼓式。 固定化細(xì)胞反應(yīng)器有充床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和膜反應(yīng)器等類(lèi)型。4、植物細(xì)胞融合和細(xì)胞雜交 原生質(zhì)體的概念及獲得 細(xì)胞雜交的意義和方法 融合體的類(lèi)型及特征原生質(zhì)體 由于植物細(xì)胞外具有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，對(duì)細(xì)胞行使保護(hù)和信號(hào)識(shí)別等功能，其存在對(duì)不同物種間遺傳物質(zhì)的融合是一個(gè)極大的障礙，因此，科學(xué)家們利用去壁的植物細(xì)胞原生質(zhì)體來(lái)進(jìn)行融合，從而能有效地將不同物種的基因有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成自然界所

23、不存在的新物種。酶法制備原生質(zhì)體：材料培養(yǎng)-葉片-分離切割-酶解-原生質(zhì)體-純化 體細(xì)胞雜交是指兩個(gè)離體細(xì)胞通過(guò)一定誘導(dǎo)技術(shù)使質(zhì)膜接觸而融合在一起隨后導(dǎo)致兩個(gè)細(xì)胞核物質(zhì)融合的技術(shù)。 根據(jù)融合時(shí)細(xì)胞的完整程度，原生質(zhì)體融合可分為兩大類(lèi)： 對(duì)稱(chēng)融合（asymmetric fusion）即兩個(gè)完整的細(xì)胞原生質(zhì)體融合。 非對(duì)稱(chēng)融合（symmetric fusion）利用物理或化學(xué)方法使某親本的核或細(xì)胞質(zhì)失活后再進(jìn)行融合. 原生質(zhì)體(protoplast) 亞原生質(zhì)體(subprotoplast)：在原生質(zhì)體分離過(guò)程中，有時(shí)會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)含物的斷裂而形成一些較小的原生質(zhì)體就叫做亞原生質(zhì)體。它可以具有細(xì)胞核

24、或沒(méi)有細(xì)胞核。 核質(zhì)體(nuclearplast)：由原生質(zhì)膜和薄層細(xì)胞質(zhì)包圍細(xì)胞核形成的小原生質(zhì)體。也稱(chēng)為微小原生質(zhì)體(miniprotoplast)。 胞質(zhì)體（cytoplast）：不含細(xì)胞核而僅含有部分細(xì)胞質(zhì)的原生質(zhì)體。融合方法自發(fā)融合誘導(dǎo)融合鹽類(lèi)融合法高鈣和高pH值融合法PEG誘導(dǎo)融合法電誘導(dǎo)融合5、單倍體和多倍體育種技術(shù) 單、多倍體的概念、特征。 單倍體育種的優(yōu)勢(shì)。 多倍體在育種上的應(yīng)用。 如何通過(guò)花粉（藥）培養(yǎng)獲得單倍體？ 人工誘導(dǎo)多倍體的方法。單倍體：體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體，叫做單倍體。 多倍體：體細(xì)胞中含有3個(gè)或3個(gè)以上染色體組的生物叫做多倍體。 單倍體植株的特

25、性 從染色體形態(tài)特征上看，單倍體染色體數(shù)只有二倍體的一半，因而其細(xì)胞的核變小，從而導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)器官和繁殖器官變小，如氣孔、葉片、花藥、花較小及植株矮化； 另一方面，單倍體植株的特點(diǎn)還常常是開(kāi)花茂盛、較早、延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、花粉粒顯著不正常，敗育（9099%甚至更高），結(jié)實(shí)極少而籽粒小，所以常將不育性作為鑒別單倍體的標(biāo)志； 單倍體植株的性狀有變化，能形成新的性狀，比如水稻單倍體可以變成無(wú)芒的、叢生性的、葉扭曲的等等。 單倍體育種 由于進(jìn)行簡(jiǎn)單染色體加倍后就可得到純合的二倍體，主要應(yīng)用于育種。 單倍體育種定義：將具有單套染色單倍體育種體的單倍體植物，經(jīng)人工染色體加倍，使其成為純合二倍體。從中選出具有優(yōu)良性狀

26、的個(gè)體，直接繁育成新品種；或選出具有單一優(yōu)良性狀的個(gè)體，作為雜交育種的原始材料，稱(chēng)為單倍體育種。單倍體育種的優(yōu)勢(shì)：1、控制雜種分離，縮短育種周期2、排除顯隱性基因干擾，提高選擇效率3、作誘變材料提高誘變效率4、克服遠(yuǎn)緣雜交不育5、快速純化栽培品種單倍體的獲得1、自然篩選2、人工誘發(fā)：主要有兩種方式： 孤雄生殖：花藥（粉）培養(yǎng)，誘發(fā)小孢子單性發(fā)育形成植物體。 孤雌生殖：未受精子房或胚珠培養(yǎng)，誘發(fā)卵細(xì)胞單性發(fā)育形成植物體。3、花藥培養(yǎng)技術(shù)單倍體植株的鑒定 形態(tài)鑒定 細(xì)胞學(xué)鑒定 分子標(biāo)記鑒定 如等位酶、RFLP、RAPD等進(jìn)行分子標(biāo)記。染色體的加倍自然加倍 人工加倍 第二節(jié) 多倍體育種多倍體 多倍體

27、 是指細(xì)胞中含有兩套以上染色體的生物體。 多倍體的特點(diǎn) 巨大性 育性低 抗逆性強(qiáng) 營(yíng)養(yǎng)成分高 多倍體的產(chǎn)生 歸根到底是細(xì)胞正在分裂時(shí)，受到外界環(huán)境條件激烈變化的影響，從而促使多倍體細(xì)胞的產(chǎn)生。 多倍體在育種上的應(yīng)用 1、培育無(wú)籽果實(shí) 如利用三倍體植物（由自然發(fā)生的及由四倍體與二倍體雜交獲得）的不育性，培育出三倍體的無(wú)籽西瓜。 2、培育大型植物提高產(chǎn)量，如多倍體草莓。 3、克服遠(yuǎn)緣雜交的不孕性 4、克服遠(yuǎn)緣雜種不實(shí)性 多倍體的獲得 （一） 芽變 自然界極端的氣候條件等可能誘發(fā)體細(xì)胞的變異，從而產(chǎn)生多倍體 （二）有性雜交法 利用2n配子 利用多倍體親本 （三）人工誘導(dǎo) 物理方法 化學(xué)方法 組織培養(yǎng)

28、法 育成作物新類(lèi)型 多倍體的鑒定 a) 外部形態(tài)比較 b) 氣孔鑒定 c) 花粉粒鑒定 d) 梢端組織發(fā)生層細(xì)胞鑒定 e) 小孢子母細(xì)胞分裂的異常行為 f) 染色體記數(shù)（直接鑒定法） 6、植物雄性不育和雜種優(yōu)勢(shì)利用 雜種優(yōu)勢(shì)的概念及類(lèi)型。 雜種優(yōu)勢(shì)的利用。 雜種優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè)。 三系雜交水稻指哪三系？各有何特征？ 水稻如何利用三系進(jìn)行育種？ 植物的雜種優(yōu)勢(shì) 雜種優(yōu)勢(shì)：是指兩個(gè)遺傳組成不同（即基因型不同）的親本雜交產(chǎn)生的F1代個(gè)體在生活力、生長(zhǎng)勢(shì)、適應(yīng)性和豐產(chǎn)性等方面都超過(guò)雙親的現(xiàn)象。 雜種優(yōu)勢(shì)從外觀方面表現(xiàn)為生長(zhǎng)勢(shì)增強(qiáng)，產(chǎn)量增加，品質(zhì)變好，抗病性增大等。從內(nèi)部生理代謝方面表現(xiàn)為雜種合成某種物質(zhì)的能

29、力增強(qiáng)（如抗逆能力、光合作用等）。 雜交水稻與三系育種 雄性不育：所謂雄性不育，是指植物雄性部分異常，花藥、花粉不正?；蛲嘶?，有時(shí)即使有花粉，也無(wú)效，不能使雌性卵細(xì)胞受精結(jié)實(shí)，無(wú)生育能力；但其雌性器官正常，只要有正?；ǚ凼谏先?，就會(huì)結(jié)實(shí)，這種現(xiàn)象就叫雄性不育。 不育系 所謂雄性不育系（MALE STERILE LINE），指植物雄性部分異常，花藥、花粉不正?；蛲嘶?，有時(shí)即使有花粉，也無(wú)效，不能使雌性卵細(xì)胞受精結(jié)實(shí)，無(wú)生育能力；但其雌性器官正常，只要有正?；ǚ凼谏先?，就會(huì)結(jié)實(shí)。 保持系 所謂雄性不育保持系（MAINTAINER LINE OF MALE STERILE），指植物雌雄性部分正常

30、的品種，本身正常開(kāi)花結(jié)實(shí)。最重要的是它的花粉授給不育系所得的種子長(zhǎng)成的植株（雜種），仍是雄性不育的，能把不育性保持下來(lái)。有了保持系，不育系才能代代相傳，后繼有種。 保持系是用來(lái)給雄性不育系授粉，使后代繼續(xù)保持雄性不育特性的純合自交系。也叫B系?；蛐蜑镕（msms）。 保持系與它所保持的不育系外貌完全相似，只是一個(gè)雄性能育，一個(gè)雄性不育，所以有人叫它們?yōu)椤半p胞胎兄妹”。 恢復(fù)系 恢復(fù)系是用來(lái)給雄性不育系授粉，使雜種一代恢復(fù)雄性育性的純合自交系。也叫R系。 恢復(fù)系是雜種一代的父本，應(yīng)具有良好的綜合性狀和高配合力。若雜種一代以種子為產(chǎn)品，父本育性恢復(fù)度要高而穩(wěn)定。 不育系繁殖田 雜種制種田 當(dāng)年

31、不育系×保持系 少部分種子 大部分種子   第一年 不育系×保持系 不育系×恢復(fù)系   雜種大田用種 第二年 不育系×保持系 不育系×恢復(fù)系   雜種大田用種 第三年 不育系×保持系 不育系×恢復(fù)系 雄性不育系利用價(jià)值 特點(diǎn)：利用雄性不育系生產(chǎn)雜種一代種子，不必人工去雄，簡(jiǎn)化了制種手續(xù)，大大降低了成本。但是，對(duì)自花授粉植物，仍需人工授粉。對(duì)異花授粉植物，采用天然雜交法即可。利用雄性不育系制種，可使雜種一代純度達(dá)到100%。雄性不育系利用對(duì)降低人工去雄難的十字花科等植物雜種優(yōu)勢(shì)的利用具有更加重大的

32、意義。 雄性不育兩用系制種時(shí)，需拔除系內(nèi)的可育株。常因可育株拔除不干凈，而造成一定量的假雜種。即影響到雜種一代的純度。 原始雄性不育系的獲得 （1）利用自然變異自然變異的不育株發(fā)生頻率因作物種類(lèi)和品種不同而不同。一般是千分之幾到萬(wàn)分之幾。所以應(yīng)在較大的群體中尋找。如蘿卜、甘藍(lán)等利用自然變異的雄性不育株，選育出了雄性不育系和相應(yīng)的保持系。（2）遠(yuǎn)緣雜交遠(yuǎn)緣雜交雜種內(nèi)常會(huì)出現(xiàn)雄性不育株。 （3）人工誘變用電離輻射或化學(xué)誘變劑處理正?？捎闹仓昊蚍N子都有可能誘發(fā)出雄性不育株。 （4）自交和品種間雜交異花授粉植物，基因一般雜合，自交或品種間雜交，可以暴露隱性性狀。而雄性不育性狀多數(shù)情況下為隱性性狀。

33、（5）引種和轉(zhuǎn)育從外地引進(jìn)已經(jīng)育成的雄性不育系或雄性不育兩用系，直接利用。也可將引進(jìn)的雄性不育系轉(zhuǎn)育成符合育種目標(biāo)的不育系。 化學(xué)殺雄 用化學(xué)藥劑噴灑，直接殺傷或抑制植物的雄性器官，造成生理不育叫化學(xué)殺雄或化學(xué)去雄。 化學(xué)藥劑可引起雄性不育，其原因是雌雄配子對(duì)不同藥劑的敏感性不同，也即藥劑對(duì)雌雄配子的殺傷作用有選擇性。 7、作物誘變育種技術(shù) 誘變育種：誘變育種是人為地采用物理、化學(xué)的因素,誘發(fā)有機(jī)體產(chǎn)生遺傳物質(zhì)的突變,經(jīng)選育成為新品種的途徑。誘變育種的特點(diǎn)在于突破原有基因庫(kù)的限制,用各種物理和化學(xué)的方法,誘發(fā)和利用新的基因,用以豐富種質(zhì)資源和創(chuàng)造新品種。 誘變育種方法： 一 輻射誘變?cè)?二化

34、學(xué)誘變育種 誘變育種的特點(diǎn) 1.提高突變頻率，擴(kuò)大變異譜 2.適于進(jìn)行個(gè)別性狀的改良 3.育種程序簡(jiǎn)單、速度快 4.變異的方向和性質(zhì)難以掌握 5.與其它育種方法結(jié)合，效果更好 適宜劑量選擇 適宜劑量與劑量率的選擇是提高誘變效率的重要因子。在一定的范圍內(nèi)增加劑量，可提高突變率和擴(kuò)大變異譜。超過(guò)一定范圍后，增加劑量會(huì)降低成活率和增加不利變異率。 選擇適宜劑量的原則：“活、變、優(yōu)”。 活-后代有一定成活率； 變-指成活個(gè)體中有較大變異效應(yīng)； 優(yōu)-指變異中有較多有利突變。 適宜劑量 輻射育種中，當(dāng)劑量增加到一定限度時(shí)，材料全部死亡，這時(shí)的劑量叫"致死劑量"（LD100）。 適宜劑量

35、一般選“半致死劑量”或“臨界劑量”。 半致死劑量（LD50）：照射后存活率為對(duì)照的50%時(shí)的劑量值。 臨界劑量：照射后存活率為對(duì)照的40%時(shí)的劑量值。實(shí)踐中大多采用臨界劑量作為適宜劑量。 突變體鑒定和選擇 1.形態(tài)鑒定 目測(cè)或借助簡(jiǎn)單工具進(jìn)行觀察、記載等。即從形態(tài)上作直接或間接識(shí)別。如成熟期、株高、粒數(shù)等。但形態(tài)鑒定易受環(huán)境條件的影響而產(chǎn)生誤差。 2. 生理、生化鑒定 用生理、生化指標(biāo)或手段進(jìn)行鑒別。 例.蛋白質(zhì)、氨基酸、糖含量等測(cè)定；同工酶鑒定等。 3. 遺傳學(xué)鑒定 用雜交、回交等確定控制突變性狀的顯隱性及基因數(shù)目和性狀遺傳規(guī)律。 4. 抗性突變體的離體篩選鑒定 通過(guò)改變培養(yǎng)基的成分來(lái)進(jìn)行篩

36、選。如抗病、抗鹽堿等。 太空育種： 也稱(chēng)空間誘變育種，就是將農(nóng)作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無(wú)法模擬的環(huán)境(高真空，宇宙高能離子輻射，宇宙磁場(chǎng)、高潔凈)的誘變作用，使種子產(chǎn)生變異，再返回地面選育新種子、新材料，培育新品種的作物育種新技術(shù)。 太空育種特點(diǎn)： 有益的變異多 變幅大 穩(wěn)定快 高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟 抗病力強(qiáng)等。 變異率較普通誘變育種高3-4倍，育種周期較雜交育種縮短約1倍，由8年左右縮短至4年左右。 8、人工種子及種質(zhì)保存 人工種子，合成種子或體細(xì)胞種：就是將組織培養(yǎng)產(chǎn)生的發(fā)育完全的個(gè)體或繁殖體（體細(xì)胞胚或微器官）包裹在能提供養(yǎng)分的膠囊里，再在膠囊外包上一層具有保護(hù)功能和

37、防止機(jī)械損傷的外膜，形成類(lèi)似于天然種子并代替天然種子進(jìn)行傳播的結(jié)構(gòu)。 種質(zhì)和種質(zhì)資源 種質(zhì)資源又稱(chēng)遺傳資源。 種質(zhì)系：指農(nóng)作物親代傳遞給子代的遺傳物質(zhì)。 它往往存在于特定品種之中。如古老的地方品種、新培育的推廣品種、重要的遺傳材料以及野生近緣植物，都屬于種質(zhì)資源的范圍。 二種質(zhì)保存的方法 原生境保存 是指在原來(lái)的生態(tài)環(huán)境中，就地進(jìn)行繁殖保存種質(zhì)，如建立自然保護(hù)區(qū)或天然公園等途徑來(lái)保護(hù)野生及近緣植物物種； 非原生境保存 指種質(zhì)保存于該植物原生態(tài)生長(zhǎng)地以外的地方，如建立低溫種質(zhì)庫(kù)進(jìn)行種子保存；田園種質(zhì)庫(kù)(種質(zhì)圃、植物園)的植株保存，以及試管苗種質(zhì)庫(kù)的組織培養(yǎng)物保存等(習(xí)慣上種質(zhì)庫(kù)也稱(chēng)為基因庫(kù))。

38、活體保存 離體保存 種子庫(kù) 微繁殖保存 基因庫(kù) 基因庫(kù)保存 離體微繁殖保存 低溫貯藏 冷凍保存 生物體的低溫保存：是指將活的生物體采用特殊的方法冷卻至低溫（一般為零下196攝氏度）后長(zhǎng)期保存。待需要時(shí)，將生物體加熱至正常溫度。 生物體之所以能在低溫下長(zhǎng)期保存，是因?yàn)榈蜏啬芤种粕矬w的生化活動(dòng)，即生物體內(nèi)一切代謝過(guò)程中的化學(xué)變化。當(dāng)溫度降到一定程度時(shí)，機(jī)體的細(xì)胞既不會(huì)衰老，也不會(huì)退化，而是處于“生機(jī)停頓”狀態(tài)，因而使生命得以保存。 生物體雖能在低溫下長(zhǎng)期保存，但卻極易在降溫、復(fù)溫過(guò)程中遭受損傷而死亡。 細(xì)胞在冷凍下受傷害重要原因 A、冰核形成 B、溶質(zhì)濃縮毒害 C、細(xì)胞的收縮 D、胞內(nèi)結(jié)冰 冷凍

39、保存與復(fù)蘇 冷凍保存：就是將體外培養(yǎng)物或生物活性材料懸浮在加有或不加冷凍保護(hù)劑的溶液中，以一定的冷凍速率降至零下某一溫度（一般是低于-700C的超低溫條件），并在此溫度下對(duì)其長(zhǎng)期保存的過(guò)程。 復(fù)蘇：就是以一定的復(fù)溫速率將凍存的體外培養(yǎng)物或生物活性材料恢復(fù)到常溫的過(guò)程。不論是微生物、動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞還是體外培養(yǎng)的器官都可以進(jìn)行凍存，并在適當(dāng)條件下復(fù)蘇。 水在低于零度的條件下會(huì)結(jié)冰。如果將細(xì)胞懸浮在純水中，隨著溫度的降低，細(xì)胞內(nèi)外的水分都會(huì)結(jié)冰，所形成的冰晶會(huì)造成細(xì)胞膜和細(xì)胞器的破壞而引起細(xì)胞死亡。這種因細(xì)胞內(nèi)部結(jié)冰而導(dǎo)致的細(xì)胞損傷稱(chēng)為細(xì)胞內(nèi)冰晶的損傷。如果將細(xì)胞懸浮在溶液中，隨著溫度的降低，細(xì)

40、胞外部的水分會(huì)首先結(jié)冰，從而使得未結(jié)冰的溶液中電解質(zhì)濃度升高。如果將細(xì)胞暴露在這樣高溶質(zhì)的溶液中且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞膜上脂質(zhì)分子會(huì)受到損壞，細(xì)胞便發(fā)生滲漏，在復(fù)溫時(shí)，大量水分會(huì)因此進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞死亡。這種因保存溶液中溶質(zhì)濃度升高而導(dǎo)致的細(xì)胞損傷稱(chēng)為溶質(zhì)損傷或稱(chēng)溶液損傷。當(dāng)溫度進(jìn)一步下降，細(xì)胞內(nèi)外都結(jié)冰，產(chǎn)生冰晶損傷。 三）、影響超低溫保存細(xì)胞生活力的因素 1、降溫速率 2、升溫速率 3、防凍劑 4、保存溫度 5、玻璃化與非玻璃化 9、動(dòng)物細(xì)胞工程 第一節(jié) 動(dòng)物細(xì)胞組織培養(yǎng) 一、動(dòng)物細(xì)胞組織培養(yǎng)：動(dòng)物細(xì)胞組織培養(yǎng)就是從動(dòng)物體上取下某類(lèi)組織或細(xì)胞，例如皮膚組織和 細(xì)胞，在無(wú)菌的營(yíng)養(yǎng)液（培養(yǎng)基）中

41、培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中，小塊組織除逐步增大外，結(jié)構(gòu)和功能不發(fā)生變化。 第二節(jié)、細(xì)胞融合：細(xì)胞融合是細(xì)胞工程技術(shù)的骨干。細(xì)胞融合就是生殖細(xì)胞（精子和卵子）受精過(guò)程原理的擴(kuò)大應(yīng)用。通俗他說(shuō)，細(xì)胞融合就是兩個(gè)不同物種的活細(xì)胞緊密接觸在一起，使接觸部位的細(xì)胞膜發(fā)生融化。這樣，兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器互相交流，最后完全合并成一個(gè)細(xì)胞，通過(guò)科學(xué)的培養(yǎng)技術(shù)，這個(gè)細(xì)胞有可能發(fā)育成完整的生物個(gè)體，即原來(lái)兩個(gè)細(xì)胞所屬的物體的雜種后代，這個(gè)雜種后代有可能兼有兩個(gè)上代的一些優(yōu)良性狀。 動(dòng)物細(xì)胞融合試管動(dòng)物 ：試管動(dòng)物是用人工方法將動(dòng)物的卵子和精子在體外的試管或培養(yǎng)皿這受精并發(fā)育成胚胎，再經(jīng)胚胎長(zhǎng)成的動(dòng)物。 試管動(dòng)物的成功

42、，大大提高了良種家畜的繁殖率。 克隆：克隆除指由同一個(gè)個(gè)體形成的一群遺傳結(jié)構(gòu)相同的群體(無(wú)性繁殖系)外，也指形成無(wú)性繁殖系的過(guò)程或手段，即所謂動(dòng)詞性的克隆，也就是無(wú)性繁殖。 胚胎分割在很多國(guó)家都認(rèn)為是“克隆”，但這并不是嚴(yán)格意義上的克隆，將未著床的早期胚胎用顯微手術(shù)的方法一分為二，一分為四或更多次地分割后，分別移植給受體體內(nèi)讓其妊娠產(chǎn)仔。由一枚胚胎可以克隆為兩個(gè)以上的后代，遺傳性能完全一樣。 （2）胚胎細(xì)胞核移植 胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)要比胚胎分割技術(shù)進(jìn)了一步。它是用顯微手術(shù)的方法分離未著床的早期胚胎細(xì)胞，將其單個(gè)細(xì)胞導(dǎo)人去除染色體的未受精的成熟的卯母細(xì)胞，經(jīng)過(guò)電融合，讓該卵母細(xì)胞質(zhì)和導(dǎo)入的胚胎細(xì)

43、胞核融合、分裂、發(fā)育力胚胎。把該胚胎移植給受體，讓其妊娠產(chǎn)仔。 （5）體細(xì)胞核移植 把動(dòng)物體細(xì)胞經(jīng)過(guò)抑制培養(yǎng)，使細(xì)胞處于休眠狀態(tài)。采用以上核移植的方法，將其導(dǎo)人去除染色體的成熟的卵母細(xì)胞克隆胚胎，經(jīng)移植受體，妊娠產(chǎn)仔，克隆出動(dòng)物。比如克隆綿羊“多利”。它是從一只成年母綿羊的乳腺中取出一個(gè)本身并沒(méi)有繁殖功能的普通細(xì)胞，將這個(gè)細(xì)胞的基因分離出來(lái)備用；然后，再取出另一只母綿羊的未受精的卵細(xì)胞，將這個(gè)卵細(xì)胞的基囚取出，換上第一只母綿羊乳腺細(xì)胞的基因，再將這個(gè)基回已被“調(diào)包”的卵細(xì)胞放電激活，使其開(kāi)始像正常的受精卵那樣進(jìn)行細(xì)胞分裂；當(dāng)細(xì)胞分裂進(jìn)行到一定階段。胚胎已經(jīng)形成后，再將這個(gè)胚胎植到第三只母綿羊，

44、經(jīng)過(guò)正常的妊娠后產(chǎn)下“多利”。 多利的出生過(guò)程： 第一步 取妊娠期的6歲母綿羊（Finn Dorset白品種母羊）的乳腺細(xì)胞作核供體細(xì)胞，用饑餓法使其進(jìn)入休眠狀態(tài)而使全部基因具有活性。 第二步 注射促性腺激素，促使母羊（Sottish Blackface黑面母綿羊）排卵，2833小時(shí)取其未受精卵，快速去核，放入10%FCS、1%FCS和0.5%FCS連續(xù)5天，使其進(jìn)入G0期做受體細(xì)胞。 第三步 乳腺細(xì)胞與無(wú)核卵放入同一培養(yǎng)皿中，在微電流的作用下，將乳腺細(xì)胞融入卵中，形成一個(gè)含有新的遺傳物質(zhì)的卵細(xì)胞。 第四步 新的卵細(xì)胞植入羊的結(jié)扎的輸卵管內(nèi)，6天后發(fā)育為桑椹胚或囊胚（816個(gè)細(xì)胞）。 第五步

45、將此早期胚胎移入假孕母羊子宮中，產(chǎn)下多利即為6歲母羊的復(fù)制品，也為白色。 單克隆抗體 如果能選出一個(gè)制造一種專(zhuān)一抗體的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，就可得到由單細(xì)胞經(jīng)分裂增殖而形成細(xì)胞群，即單克隆。單克隆細(xì)胞將合成一種決定簇的抗體，稱(chēng)為單克隆抗體。 單克隆抗體制備過(guò)程：實(shí)驗(yàn)前數(shù)周分次用特意抗原免疫實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（小鼠），使其脾內(nèi)產(chǎn)生大量處于活躍增殖狀態(tài)的特異B細(xì)胞； 殺鼠取脾制得含有大量B細(xì)胞的脾細(xì)胞；將鼠骨髓瘤細(xì)胞和脾細(xì)胞用PEG法進(jìn)行細(xì)胞融合；篩選出雜合細(xì)胞；篩選出的雜合細(xì)胞高度稀釋后進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng)；單細(xì)胞增殖形成一個(gè)一個(gè)的細(xì)胞群（克?。环謩e檢測(cè)每一克隆產(chǎn)生的抗體；挑出所需單一抗體的雜合細(xì)胞，即雜合瘤細(xì)胞；將

46、單克隆雜交瘤細(xì)胞注射入哺乳動(dòng)物（小鼠）腹腔，從腹水中分離、提取單克隆抗體將單克隆雜交瘤細(xì)胞移到培養(yǎng)瓶或生物反應(yīng)器中培養(yǎng)從培養(yǎng)液中回收產(chǎn)生的抗體 干細(xì)胞：是那些具有無(wú)限的或延長(zhǎng)了的自我更新維持的能力，并且可以產(chǎn)生不止一種類(lèi)型的高度分化的子代細(xì)胞。干細(xì)胞一般認(rèn)為可以分為三類(lèi)： 全能干細(xì)胞（totipotential stem cell） 多能干細(xì)胞(pluripotential stem cell) 專(zhuān)能干細(xì)胞(limited potential stem cell) 干細(xì)胞是能形成其他細(xì)胞、組織和器官的一種骨干細(xì)胞。像受精亂、二裂球時(shí)期的胚胎細(xì)胞都能形成完整個(gè)體，因此是干細(xì)胞，而且稱(chēng)為全能干細(xì)胞

47、。全能的意思是這種細(xì)胞能形成完整的個(gè)體。雜交瘤細(xì)胞和單克隆抗體技術(shù)：人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)與兩類(lèi)淋巴細(xì)胞，即T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，這兩類(lèi)細(xì)胞都具有清除和溶解外來(lái)病原微生物（如病菌）和大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）的能力，這種能力稱(chēng)為免疫。T淋巴細(xì)胞是由于產(chǎn)生淋巴因子（如干擾素）免疫的，B淋巴細(xì)胞是由于產(chǎn)生抗體免疫的。人的動(dòng)物體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞種類(lèi)很多。 據(jù)估計(jì)，人體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞不下1億種，一種淋巴細(xì)胞只產(chǎn)生某異種抗體。如果把一個(gè)淋巴細(xì)胞進(jìn)行人工培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)有絲分裂能形成一團(tuán)細(xì)胞（克?。┑脑挘敲催@個(gè)淋巴細(xì)胞克隆形成的抗體就是純凈一致的單克隆抗體。 很遺憾，淋巴細(xì)胞在體外培養(yǎng)是不能分裂成克隆的。1975年，米

48、爾斯坦和科勒爾在英國(guó)劍橋大學(xué)分子實(shí)驗(yàn)室先用羊的紅細(xì)胞作為外侵的物質(zhì)（抗原）注入小鼠體內(nèi)，小鼠的B淋巴細(xì)胞即刻產(chǎn)生抗體，米爾斯坦等就在此時(shí)把產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞與小鼠的骨髓瘤細(xì)胞（一種能不斷分裂的癌細(xì)胞）按一定比例混合，放進(jìn)加入聚乙二醇（PEG）的培養(yǎng)基中，兩類(lèi)細(xì)胞在共同培養(yǎng)中就合二為一了，這種合二為一的細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞，既能不斷地分裂，又能產(chǎn)生純凈一致的抗體。由雜交瘤細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的抗體就稱(chēng)為單克隆抗體。兩人因此而榮獲1984諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。大牲畜和家禽的單克隆抗體既能診斷疾病，也能治療疾病。因此發(fā)展單克隆抗體的生產(chǎn)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要手段。淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)：實(shí)驗(yàn)前數(shù)周分次用特意抗原免疫實(shí)驗(yàn)

49、動(dòng)物（小鼠），使其脾內(nèi)產(chǎn)生大量處于活躍增殖狀態(tài)的特異 B細(xì)胞殺鼠取脾制得含有大量 B細(xì)胞的脾細(xì)胞將鼠骨髓瘤細(xì)胞和脾細(xì)胞用 PEG法進(jìn)行細(xì)胞融合篩選出雜合細(xì)胞篩選出的雜合細(xì)胞高度稀釋后進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng)單細(xì)胞增殖形成一個(gè)一個(gè)的細(xì)胞群（克?。┓謩e檢測(cè)每一克隆產(chǎn)生的抗體挑出所需單一抗體的雜合細(xì)胞，即雜合瘤細(xì)胞1、將單克隆雜交瘤細(xì)胞注射入哺乳動(dòng)物（小鼠）腹腔從腹水中分離、提取單克隆抗體2、將單克隆雜交瘤細(xì)胞移到培養(yǎng)瓶或生物反應(yīng)器中培養(yǎng)從培養(yǎng)液中回收產(chǎn)生的抗體。71實(shí)驗(yàn)前數(shù)周分次用特意抗原免疫實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（小鼠），使其脾內(nèi)產(chǎn)生大量處于活躍增殖狀態(tài)的特異B細(xì)胞；殺鼠取脾制得含有大量B細(xì)胞的脾細(xì)胞；將鼠骨髓瘤細(xì)胞和

50、脾細(xì)胞用PEG法進(jìn)行細(xì)胞融合；篩選出雜合細(xì)胞；篩選出的雜合細(xì)胞高度稀釋后進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng)；單細(xì)胞增殖形成一個(gè)一個(gè)的細(xì)胞群（克?。环謩e檢測(cè)每一克隆產(chǎn)生的抗體；挑出所需單一抗體的雜合細(xì)胞，即雜合瘤細(xì)胞將單克隆雜交瘤細(xì)胞注射入哺乳動(dòng)物（小鼠）腹腔，從腹水中分離、提取單克隆抗體將單克隆雜交瘤細(xì)胞移到培養(yǎng)瓶或生物反應(yīng)器中培養(yǎng)從培養(yǎng)液中回收產(chǎn)生的抗體10、基因工程及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用基因工程將外源基因通過(guò)體外重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使這個(gè)基因能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)的操作叫做基因工程。完整的基因工程包括基因的分離、 重組、轉(zhuǎn)移；基因在受體細(xì)胞中的保持、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)等全過(guò)程?；蚬こ逃址Q(chēng)重組DNA技

51、術(shù)，其實(shí)施至少要四個(gè)必要的條件：工具酶、基因載體、受體細(xì)胞。重組DNA技術(shù)又稱(chēng)為基因或分子克?。╣ene cloning）技術(shù)，是基因工程的核心技術(shù)。該技術(shù)包括了一系列的分子生物學(xué)操作步驟。 基因工程包含的過(guò)程： 獲得目的基因體外與載體連接形成重組DNA分子 重組DNA轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞篩選鑒定轉(zhuǎn)化子培養(yǎng)轉(zhuǎn)化子，獲得所需要的遺傳性狀或產(chǎn)物基因工程的四個(gè)必要條件：一、基因操作的工具酶所謂“工欲善其事必先利其器”，基因工程需要有一套作為工具的酶，以便從生物體中分離目的基因，然后選擇適合的運(yùn)載體，將目的基因與運(yùn)載體連接起來(lái)，這就是DNA 重組技術(shù)也即是基因工程操作。 重組DNA可以轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞并與宿主染色

52、體整合，亦可在核外保留獨(dú)立的復(fù)制與遺傳。在適當(dāng)條件下，目的基因?qū)?huì)以蛋白質(zhì)的形式表達(dá)?；虿僮鞯墓ぞ呙钢饕邢拗菩院怂醿?nèi)切酶，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)切酶。它能將DNA分子在特定部位切開(kāi)。連接酶，它能將切割位點(diǎn)相同的兩條DNA鏈連接起來(lái)；DNA聚合酶，以母鏈DNA為模板，在引物的指導(dǎo)下，按母鏈核苷酸的序列，將游離的核苷酸結(jié)合到相應(yīng)的位置而形成互補(bǔ)的雙鏈DNA。二、目的基因的獲得目的基因分離或合成是基因工程的關(guān)鍵?；蚬こ汤萌斯し椒◤哪骋环N生物中取得特定的DNA片段，稱(chēng)目的基因。利用內(nèi)切酶可以從大量的基因中切割分離到目的基因。三、基因運(yùn)載體運(yùn)載體它像一條船將目的基因運(yùn)載到宿主細(xì)胞內(nèi)并復(fù)制或與宿主 DNA整合遺傳。常用的運(yùn)載體有：細(xì)菌質(zhì)粒，能獨(dú)立復(fù)制的DNA，存在于細(xì)菌染色體外。分離的細(xì)菌質(zhì)粒經(jīng)過(guò)改造而成為運(yùn)載體，它能與宿主的染色體整合或在宿主細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立遺