細胞工程是指應用細胞生物學、分子生物學和發育生物學等多學科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品的一門綜合性的生物工程。第2章細胞工程|

科技探索之路

|細胞工程的發展歷程1902年，哈伯蘭特(G.Haberlandt，1854一1945)提出了細胞全能性的理論，但相關的實驗嘗試沒有成功。1958年，斯圖爾德(EC.Steward，1904一1993)等發現胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提供了強有力的支持。1960年，科金(E.C.Cocking，1931一）用真菌的纖維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了原生質體。1964年，古哈(S.Guha，1938-2007)等在培養毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉粒發育而來的胚。1971年，卡爾森（PS.Carlson，1944一2017)誘導煙草種間原生質體融合，獲得了第一株體細胞種間雜種植株。1974年，土壤農桿菌的Ti質粒被發現。之后，該質粒應用于植物分子生物學領域，促進了植物細胞工程與分子生物學技術緊密結合。植物細胞工程動物細胞工程（含胚胎工程）1890年，希普(W.Heape，1855-1929）將安哥拉兔的胚胎移入比利時兔的輸卵管內，得到了兩只安哥拉兔，這是世界上胚胎移植成功的首例。1907年，哈里森（R.G.Harrison，1870一1959)用一滴淋巴液成功地培養了蝌蚪的神經元，首創了動物組織體外培養法。1951年，張明覺(1908-1991)）等發現了哺乳動物精子的獲能現象。1958年，格登(J.Gurdon，1933一)用非州爪蟾進行體細胞核移植實驗，成功培育出性成熟個體。同一時期，我國科學家童第周(1902一1979)等開展了魚類細胞核移植工作1959年，試管家免誕生。之后，多種試管動物相繼出生。1975年，米爾斯坦(C.Milstein，1927一2002)和科勒(G.K6hler，1946一1995)等創立了單克隆抗體技術。1978年，小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科學家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。1981年，埃文斯(M.Evans，1941一)等城功分離和培養了小鼠的胚胎干細胞。1996年，世界上第一只體細胞克隆羊多利在英國誕生。隨后多種克隆動物相繼問世。2006年，山中伸彌(S.Yamanaka，1962一)等獲得了誘導多能干細胞。我國科學家用這種細胞培育出了小鼠。2014年，世界上第一例經單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒在我國誕生。2017年，我國科學家首次培育了體細跑克隆猴。第一節植物細胞工程（一）

“其芽茸茸，其葉青青，猶綠衣郎，挺節獨立，可敬可慕。迨夫花開，凝晴露，萬態千妍，薰風自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！”這是我國歷史上第一部蘭譜中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養蘭花。但是蘭花種子通常發育不全，在自然條件下萌發率極低；傳統分株繁殖的方式，又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？一、植物細胞工程的基本技術細胞的全能性細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。生長發育過程中細胞沒有表現全能性的原因在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。例如，芽原基的細胞只能發育為芽，葉原基的細胞只能發育為葉。（一）植物組織培養技術1、植物組織培養的概念2、菊花的組織培養（１）原理（２）培養基（３）步驟（４）注意（５）結果分析與評價（６）進一步探究1、植物組織培養的概念指將離體的植物器官、組織或細胞（稱為外植體）等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術。2、菊花的組織培養（1）原理①原理（理論基礎）植物細胞的全能性②技術路線③激素的作用植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發育方向。外植體脫分化愈傷組織再分化長出根、芽等完整植株胚狀體④相關概念愈傷組織：在一定的激素和營養條件的誘導下，已經分化的細胞可以經過脫分化，即失去其特有的結構和功能，轉變成未分化的細胞，進而形成不定形的薄壁組織團塊，這稱為愈傷組織。脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變為未分化的細胞，進而形成愈傷組織的過程。再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。適宜的培養條件：離體、無菌條件、種類和比例適宜的營養物質、植物激素（主要是生長素和細胞分裂素）的誘導和調節、適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）。見課本116頁附錄一。（２）培養基①消毒用酒精擦拭雙手和超凈工作臺臺面。將流水充分沖洗后的外植體（幼嫩的莖段）用酒精消毒30s，然后立即用無菌水清洗2~3次；再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2~3次。（3）步驟②切割外植體將消過毒的外植體置于無菌的培養皿中，用無菌濾紙吸去表面的水分。用解剖刀將外植體切成0.5~1cm長的小段。③接種在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養瓶上作好標記。④脫分化將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18～22℃的培養箱中培養。在培養過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。⑤再分化培養15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉接到誘導生芽的培養基上。長出芽后，再將其轉接到誘導生根的培養基上，進一步誘導形成試管苗。⑥移栽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養箱內生長幾日。用流水清洗掉根部的培養基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時澆水、施肥，直至開花。（４）注意①無菌操作。實驗中使用的培養基和所有器械都要滅菌。操作必須在酒精燈火焰旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌。②極性。接種時注意外植體的方向，不要倒插。③光照。誘導愈傷組織期間一般不需要光照，在后續的培養過程（即再分化過程）中，每日需要給予適當時間和強度的光照。（５）結果分析與評價①接種3～4d后，檢查外植體的生長情況，統計有多少外植體被污染，有多少能正常生長，試分析它們被污染的原因。用于植物組織培養的培養基同樣適合某些微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長。培養物一旦受到微生物的污染，就會導致實驗前功盡棄，因此要進行嚴格的無菌操作。導致外植體被污染的原因可能有：培養基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。（５）結果分析與評價②你培養出愈傷組織了嗎？如果培養出來了，從剛接種的外植體到長出愈傷組織經歷了多少天？這些愈傷組織進一步分化出芽和根了嗎？觀察實驗結果，看看是否培養出了愈傷組織，記錄多長時間長出了愈傷組織。從剛接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時間。統計更換培養基后愈傷組織進一步分化成芽和根的比例和時間。（５）結果分析與評價③你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎？生根苗移栽技術的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法。培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴酒質量分數為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中。可以在課后統計移栽的成活率，看看移栽是否合格。（６）進一步探究探究生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養的影響。生長素/細胞分裂素

結果比值高(＞1)比值低(＜1)比值適中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進愈傷組織的形成（二）植物體細胞雜交技術1、原理（理論基礎）2、流程3、植物體細胞雜交技術的概念4、成果5、優勢6、意義欲培育地上長番茄和地下結馬鈴薯的“超級作物”。你有什么好妙招？？？利用傳統有性雜交方法能實現嗎？為什么？不能。因為不同種生物之間存在著生殖隔離1、原理（理論基礎）細胞膜的流動性（原生質體融合）植物細胞具有全能性（雜種細胞培養成雜種植株）2、流程A細胞B細胞正在融合的原生質體再生出細胞壁脫分化再分化移栽植物細胞融合植物組織培養雜種植株愈傷組織A原生質體B原生質體移栽后的植株去壁去壁融合再生1）酶解法去壁：細胞壁纖維素酶、果膠酶原生質體2）理化法融合：物理法：電融合法、離心法化學法：聚乙二醇融合法、高Ca2+—高PH融合法等3）融合的原生質體再生出細胞壁為雜種細胞，可誘導形成