植物细胞工程为什么无菌（植物细胞工程的原理）

什么是植物细胞组织培养

组织培养是应用无菌操作技术，培养植物的体外器官、组织或细胞，使其在人工控制的条件下进行生长和发育，即分离植物体的一部分，如茎尖、芽尖、根尖、胚芽、叶片、鳞片等，接种在人工配置的培养基上进行培养，利用植物细胞的再生能力，在无菌的适宜条件下，长出不定芽和不定根，使之重新形成一个完整的植株。是一种先进的植物繁殖技术。

什么是植物细胞工程

所谓细胞工程，是指以细胞为基本单位进行培养、增殖或按照人们的意愿改造细胞的某些生物学特性，从而创造新的生物和物种，以获得具有经济价值的生物产品。 细胞工程根据研究材料的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程，均主要由两部分构成。 其一是上游工程，包含细胞培养、细胞遗传操作和细胞保藏三个步骤。 第二则是下游工程，是将已转化的细胞应用到生产实践中去，以生产生物产品的过程。 其中细胞培养是细胞工程的技术基础。 顾名思义，植物细胞工程，是在细胞水平上针对植物细胞的细胞工程，它是细胞工程的一个重要组成部分。

植物细胞工程涉及诸多理论原理及实际操作技术，最重要的自然是培养技术，也就是将植物的器官、组织、细胞甚至细胞器进行离体地、无菌的培养。它是对细胞进行遗传操作及细胞保藏的基础。此类技术发展起步较早，相对而言已比较成熟，各种培养基制备及很多操作方法已经基本规范化。针对植物的培养主要有植物组织培养、植物细胞培养、花药及花粉培养、离体胚培养以及原生质体培养这几个大类，每一种都还可可以继续细分为更具体的小类。组织培养首先将外植体分离出来，然后在无菌及适当条件下培养以诱导出愈伤组织，另外在愈伤组织随外植体生长一段时间后还需要进行继代培养，以避免代谢产物积累及水分散失等因素的影响。细胞培养可分为悬浮细胞培养、平板培养、饲养层培养和双层滤纸植板几类，它们都是将选定的植物细胞于适当的条件下进行培养，以得到大量基本同步化的细胞，为遗传操作提供材料。花粉及花药培养主要是使花粉改变正常发育途径而转向形成胚状体和愈伤组织，从而产生单倍体植株。离体胚培养有幼胚与成熟胚培养两类，通过使用相应的培养基使离体胚正常的萌发生殖，以供研究和操作使用。原生质体的培养则是一切利用原生质体进行遗传操作的基础，它是将取得的植物细胞去除细胞壁形成原生质体后进行培养，具体方法与细胞培养有一定的相似之处。作为后继操作的基础，培养技术的选择是非常重要的。采用适当的培养方法可以更好地进行遗传操作和保存细胞，而错误的选择是有可能影响结果甚至导致试验和生产失败，造成时间和金钱的浪费。

改造细胞

仅仅对细胞进行培养是不够，要使培养的细胞能为人类服务，就要对其进行一定的改造，这就涉及到了细胞的遗传操作。可以说，遗传操作是整个细胞工程中最为重要也最具挑战性的一环。它极大的依赖于理论原理、操作技术以及设备的发展。随着基因组学的发展，各项基因组计划正在紧锣密鼓地进行，由于DNA序列分析方法的革新，诸如高效毛细管自动化测序、DNA芯片法以及大规模平行实测法的应用大大加快了基因组计划的进程。拟南芥基因组计划将于2004年完成，水稻、番茄和玉米基因组的测序也正在进行。是类计划所提供的信息将不断定位大量有价值的基因，而最近的研究还表明影响作物产量的可以是单基因的改变而不仅仅是多基因决定。所有这一切的基础研究都为遗传操作提供了更多、更准确的理论依据。实验技术的发展则使精确、高效的遗传操作变得更加方便。将外源DNA导入靶细胞的方法不断完善，除了以前经常使用的质粒载体、病毒载体、转座因子和APC（酵母人工染色体）等途径外，通过lipoplex\polyplex介导、裸DNA、"基因枪"、超声波法和电注射法等非病毒方式转换细胞的方法也开始被广泛的使用；细胞融合方法已被不断的改进，融合率增大；细胞诱变也取得了较大的进展，诱变方式不断增加。这些理论和技术的发展都为更好的改造细胞创造了条件。 培养或改造好的细胞是进行研究和生产的基本材料，为了使其不致死亡并尽量保持优良的特性，就需要进行适当的保藏。一般是根据细胞的特点，人工创造条件使其生长代谢活动尽量降低，处于休眠状态，以抑制增殖和减少变异。作为世界上最大的细胞库，ATCC早在92年就已经有了三千两百多个细胞系入库，而且数量还在不断增加。此外还有CSH(美)、NCTC(英)、NRRL(英)、KCC(日)等著名的保藏机构，国内也有一些较为大型的机构，足见各国对细胞保藏的重视。由于植物细胞有其自身的特点，因而其保藏方法不可能与微生物完全相同。通常采用的方法是液氮超低温保藏方法。这种方法利用液氮的温度可以达到-196，远远低于一般细胞新陈代谢作用停止的温度（-130℃）从而使细胞的代谢活动停止，化学作用随之消失，达到长期保藏的目的。操作时要注意从常温到低温的过渡，以使细胞内的自由水通过膜渗出，避免其产生冰晶而损害细胞。另外还有低温冻藏法及其他一些保藏方法，但多用于短期保藏。

编辑本段细胞工程的目的

细胞工程的目的，是得到人们所需要的生物产品。要使已经改造好的细胞产生大量具有经济价值的产物，就必须依靠下游加工过程，也就是我们常说的下游工程。它的作用就是大量培养细胞，并从培养液中分离、精制出有关的生物化工产品。由于植物细胞的高度易碎性，对剪切力的敏感、细胞有去分化和聚集作用，增殖时间长等独特性，使其大规模培养技术明显比微生物和动物细胞的发展缓慢。但通过不懈的努力，现在已经具备在2万升规模的生物反应器中培养烟草细胞的能力。而日本的三井石化也已经在使用750L发酵罐通过培养植物细胞而生产紫草宁，且产量较高，可满足全日本百分之四十上的需要。相信随着理论以技术的不断完善，植物细胞的大规模的培养将会很快的成为一种常规的生产手段。培养后的培养物经过处理后被分离、提纯。分离和精制过程所需的费用在整个生产过程中的占有很大的比例，一般为60%，有些甚至高达80-90%，而且还有继续加剧的取向。因此该过程的落后也可能阻碍细胞工程的发展。世界各国现在已经都比较重视这个问题，英国早在83年就发起了生物分离计划(BIOSEP)，专门研究分离与精制，我国也曾经召开过专门会议。分离与精制的困难是由于培养液自身的理化特性所决定，这就需要在上游工程时就考虑到这方面的问题，同时不断推出新的分离纯化技术及方法，从而简化过程、降低成本，这在实际生产中是很重要的。

编辑本段植物细胞工程的实际应用

植物繁殖的新途径：

1、微型繁殖技术 2、作物脱毒 3、人工种子

作物新品种的培育：

1、单倍体育种 2、突变体的利用 3、细胞产物的工厂化生产

你认为植物细胞工程制药技术由哪些方面的技术方法,阐述其技术原理与特点。

植物细胞工程制药技术由哪些方面的技术方法，其技术原理与特点如下：

1、植物细胞工程的基本技术：植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术、植物细胞的全能性。植物细胞工程指已经分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。

2、原因特点：生物体的任何一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。

植物组织培养技术

植物组织培养愈伤组织是由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组成。薄壁组织细胞具有潜在的细胞分裂能力，在一定的外界因素刺激下可再生，使植物的创伤愈合或形成不定根、不定芽等。

这个培养必要条件是离体、一定的营养物质、激素、其他外界条件(无菌环境、一定的温度、适合的PH、适时光照等)，植物体细胞杂交定义是将不同的植物体细胞，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。

生物植物细胞工程工程里消毒和灭菌不一样吗

消毒是指杀死病原微生物、但不一定能杀死细菌芽孢的方法。灭菌是指采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力。两者为分别真对不同的对象的无菌操作。

比如人的手就只能消毒，而超净工作台就务必灭菌。

植物细胞工程进行无菌操作时,应注意哪些方面的问题？

用于进行组织培养的组织、器官和细胞称为外植体。在组织培养中，外植体如果是带菌的，在接种前都必须进行表面消毒，这是取得培养成功的最基本的和重要的前提。常用消毒剂对外植体进行消毒。从室外取的材料，一般先用自来水冲洗数分钟，对表面不光滑或长有绒毛等结构不容易洗净的材料，自来水冲洗的时间要长，几个小时或过夜，并且用洗衣粉或洗洁精洗涤，必要时用毛刷刷洗。洗后的材料用滤纸擦干，然后浸泡在消毒溶液中。接种材料使用消毒剂后，要用无菌水洗涤3～5 遍，最后用无菌纸擦干净。使用消毒剂的原则是既要达到消毒目的，又不能损伤植物组织和细胞，还要符合就地取材的原则。对一些容易污染、较难灭菌的外植体进行表面消毒时，用单一消毒剂不能收到好的效果，所以常选用两种消毒剂交替浸泡法。一般，首先用75％乙醇浸泡外植体数秒钟至30s，然后置于0.1％氯化汞溶液5～10min 或含有2％活性氧的次氯酸钠溶液5～30min，然后用无菌水洗涤。有时在氯化汞或次氯酸钠灭菌后，用无菌水洗，进一步剥去几层组织或器官如叶片后，再用次氯酸钠灭菌3～5min，无菌水漂洗3 次后，切割、用于接种。

用消毒剂对接种材料进行灭菌处理时，可以在灭菌溶液中加入1～2 滴表面活性剂，如吐温80或吐温20，它们可以湿润外植体整个组织，促进灭菌液充分接触表面组织，达到较好的消毒效果。有时还可以用磁力搅拌、超声振动等方法使消毒杀菌剂进入外植体。消毒溶液对外植体消毒是在超净工作台上进行。完成表面消毒的接种材料要尽快放置于培养基中。

植物外植体消毒和接种(以胡萝卜为例)：

1 ．接种前，用75 ％乙醇棉球或用2％苯扎溴铵溶液擦拭超净工作台台面，将培养基及用具放入工作台，开超净工作台紫外灯照射至少20 min，然后开送风开关，之后关闭紫外灯，通风10 min后，再开日光灯进行无菌操作。

2 ．将胡萝卜块根在自来水下冲洗干净，用小刀切去外围组织，切成小块分别放100 mL 烧杯中，用75％乙醇溶液浸泡30s，然后用0.1%氯化汞溶液分别浸泡2 、5 、10 min ，用无菌水洗涤3 次，无菌纸吸干水分。取出培养皿，剪刀和镊子使用前插入90％乙醇溶液中，使用镊子时在酒精灯火焰上炽烧片刻，冷却后，切取髓部组织0.5cm 。以上操作都要在试管口靠近火焰旁。

3 ．将培养容器斜面向上，并使它们拉于水平位置，也可将培养容器放在左手中。将塞盖用右手拧转松动，以便接种时拔出。用火焰灼烧管口，灼烧时应不断转动试管口（靠手腕的动作，使试管口沾染的少量菌得以烧死）。将烧过的接种针（环）触动培养基部分，使其冷却，以免烧死被接种的外植体，然后轻轻接触外植体，慢慢将接种针（环）抽出试管，打开培养容器盖，将外植体放在培养基上，每瓶放3 块。封口，贴标签，注明姓名，标明时间和材料名称。整理好接种室（箱）的台面，搞好清洁卫生。

4 ．用水洗干净非洲澎蜞菊叶片，用滤纸擦干后置于100 mL 烧杯中，在超净工作台上加入75％乙醇溶液浸泡30s，然后用0.1％氯化汞溶液浸泡3 、5 、7 min，用无菌水洗涤3 次，将叶片切成长1cm ,按照上述同样的步骤接种于培养基上。

5 ．绿豆种子用75％乙醇溶液浸泡30 s，然后用0.1％氯化汞溶液（加入吐温2 滴）浸泡3 、5 、10 min ，期间不断搅拌溶液，用无菌水洗涤5～6 遍，洗干种子外围水分，按照上述同样的步骤接种于培养基上。

请论述植物细胞工程在植物基因工程和种子工程中的作用和意义

在植物细胞工程中，只有高度分化的组织才能培育出新的植株

植物的组织培养属于无性生殖，是指在无菌的条件下，将植物的茎尖、茎段和叶片等切成小块，培养在特制的培养基上，通过细胞的增值和分化，使它逐渐发育成完整的植物体的技术．

A、种子植物具分裂能力的细胞限制在植物体的某些部位，这些部位的细胞在植物体的一生中持续的保持强烈的分裂能力，一方面不断增加新细胞到植物体中，另一方面自己继续“永存”下去，这种具持续分裂能力的细胞群称分生组织，在植物体的根尖、茎、芽中都有分生组织，根尖中的分生组织是分生区；茎中的分生组织是形成层；芽中分的生组织是生长点．可用作组织培养．

B、保护组织一般位于植物体各器官的表面，由表皮细胞构成，具有保护内部柔嫩部分的功能．

C、输导组织有运输物质的作用．

D、营养组织的细胞壁薄，液泡大，有储存营养物质的功能，含有叶绿体的营养组织还能进行光合作用合成有机物．

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