植物组织培养技术：

1、植物组织培养过程：
（1）原理：植物细胞具有全能性。
（2）过程：

2、用途：
(1)微型繁殖
微型繁殖就是用于快速繁殖优良品神的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。
(2)作物脱毒
作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织，进行微型繁殖，所获幼苗是无毒的。
(3)人工种子：通过组织培养技术，可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体，也叫作体细胞胚。这种体细胞胚有于叶、根、茎分生组织的结构。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构，使其具备种子机能。所以，人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体，可以直接播种于田间。
①制作方法：人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人丁种皮就形成了人工种子，如图：

②优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。 周期短，易储存和运输，不受气候和地域的限制。
(4)细胞产物的工厂化生产：从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，如紫草素、香料等。

 知识点拨：

1、植物组织培养的注意事项：
（1）接种时应注意的事项：①接种室要消毒；②无菌操作；③接种时要防止交叉污染；④接种完立刻盖好瓶口。
（2）外植体接种前，需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒的操作：
①接种前一天，将接种室的四个角落用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
②接种前1小时，在接种室内用喷雾器喷洒来苏水；桌椅也用来苏水擦拭；接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
③将灭菌室和接种箱内用紫外灯灭菌。
④接种前，操作者用肥皂清洗双手，擦干，再用酒精棉球擦拭双手。
⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒。
2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，需要的条件：①消毒灭菌；②一定浓度的植物激素；③适宜的温度；④充足的养料。
3、影响植物组织培养的因素：①培养基配制；②外植体选取；③激素的运用；④消毒；⑤温度、pH、光照。
4、植物组织培养中植物激素使用：物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素；同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向；先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂5、植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽，移栽时，应先将培养瓶的封口膜打开一段时间，让试管苗在培养间生长几日；移栽时需用流水清洗根部的培养基；最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。

知识拓展：

1、植物细胞的全能性
(1)概念：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。
(2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
2、作物新品种培育
（1）单倍体育种：
①过程：植株（AaBb）通过减数分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四种类型）；对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养）；得到单倍体植株；对其幼苗时期进行秋水仙素处理；得到了正常的纯合二倍体植株（AABB、Aabb、aaBB、aabb四种类型）。
②优点：明显缩短育种年限
（2）突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体）
3、细胞产物的生产：通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养，从而让它们能够产生大量的细胞产物。地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
4、植物组织培养的优点：
①不受生长季节限制地繁殖植物。
②不携带病毒。
③培养周期短。
④可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品。
⑤可短时间大量繁殖，用于拯救濒危植物。
⑥可诱导之分化成需要的器官，如根和芽。
⑦解决有些植物产种子少或无的难题。如将香蕉进行组培得到人工种以方便移种。
5、培养基的制作：制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。肉汤培养基以有机营养为主，MS培养基则需提供大量无机营养。制备MS固体培养基操作过程：配制母液时，无机物中大量元素浓缩10倍，微量元素浓缩100倍；激素类、维生索类以及用量较小的有机物一般可按1mg/mL的质量浓度单独配制成母液；将分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌。
6、消毒和灭菌：外植体可以用酒精消毒；操作前手需用酒精消毒；培养基需用高压蒸汽灭菌。

 

植物细胞工程的实际应用：

植物细胞工程的实际应用：植物微型繁殖、作物脱毒、人工种子、单倍体育种、突变体的利用、细胞产物（蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等）的工厂化生产等。
1、微型繁殖
（1）概念：是指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。
（2）实质：植物组织培养
（3）原理：植物细胞的全能性
（4）完成植物的微型繁殖技术的生理过程：细胞分裂和细胞分化。
（5）优点：保持亲本的优良性状；可以快速大量培育出新个体，有利于工厂化培育；选材少、培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。
（6）成功应用举例：优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等。
2、培育无病毒的植株
（1）原理：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而导致品种的严重退化、减产和降低品质。利用植物分生组织（刚刚产生，病毒很少，甚至无毒）进行培养可以使新长成的植株脱去病毒。
（2）常选用部位：茎尖组织。
（3）操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
（4）成功应用举例：马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等。
利用微型繁殖和作物脱毒都是离体快繁技术，离体快繁技术的优点：繁殖速度快；幼苗遗传背景均一，重复性好；不受季节和地区限制。
3、制备人工种子
（1）概念：人工种子是指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。
（2）人工种子的结构：由胚状体、作为保护外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。
（3）与天然种子相比较，其优越性有：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；固定杂种优势；是一种快捷高效的繁殖方式；可人为控制植物的生长发育和抗逆性等。
（4）成功应用举例：芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备的人工种子。
（5）结构：

4、单倍体育种
单倍体育种：
①过程：植株（AaBb）通过减数分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四种类型）；对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养）；得到单倍体植株；对其幼苗时期进行秋水仙素处理；得到了正常的纯合二倍体植株（AABB、Aabb、aaBB、aabb四种类型）。
②优点：明显缩短育种年限
5、突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体）。
6、细胞产物的工厂化生产：
（1）种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
（2）技术：植物组织培养。
（3）工厂化生产人身皂苷的基本流程：
第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人身皂苷含量高的细胞株，其中一部分作为种子保存，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。
第二步，将第一步选择到得细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行发酵生产。
第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人身皂苷。

动物细胞培养：

1、动物细胞的培养：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
2、动物细胞培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
3、动物细胞培养液的特点：液体培养基含动物血清。
4、动物细胞培养需要满足以下条件
(1)充足的营养供给——微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。
(2)适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。
(3)无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(4)气体环境：95%空气+5%CO₂。O₂是细胞代谢所必需的，CO₂的主要作用是维持培养液的pH。
5、动物细胞培养的过程：
取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。




植物组织培养和动物细胞培养：

项目		植物组织培养	动物细胞培养
理论基础		植物细胞的全能性	细胞增殖
培养基	类型	（半）固体培养基	液体培养基
	成分	水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂	葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材		植物幼嫩部位或花药等	动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
结果		新的组织或植株个体，可以体现全能性	新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性
应用		①植株快速繁殖 ②脱毒植株的培育 ③人工种子 ④生产药物、杀虫剂等 ⑤转基因植物的培育	①蛋白质坐物制品的生产 ②皮肤移植材料的培育 ③检测有毒物质 ④生理、病理、药理学研究
相同点		①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂 ②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件

知识点拨：

1、细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
2、动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
3、细胞株传至50代后，不能再传下去，但有部分存活的细胞一般能够传到40～50代，这种传代细胞叫做细胞株。
4、细胞株细胞的遗传物质没有发生改变。当细胞株传至50代以后又会出现“危机”，不能再传下去。但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，而且带有癌变的特点，有可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞成为细胞系。

 知识拓展：

1、动物细胞培养技术的应用
(1)生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。
(2)利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接触抑制的特点，可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞，以供植皮所需。
(3)培养的动物细胞用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。
2、用胰蛋白酶处理组织块，可使细胞分散开，这样做的目的是使细胞与组织液充分接触，这也说明了细胞间的主要物质是蛋白质。
3、当动物细胞培养超过50代后，少数细胞发生突变而持续分裂成为癌变细胞。癌细胞失去了接触抑制，可以在培养瓶中形成多层细胞。
4、动物细胞培养基成分特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分．
5、植物组织培养最终产生新个体，体现全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现全能性。