西南大学细胞工程重点.doc

1.细胞工程：是应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的实验方法或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法。广义：包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术。狭义：指细胞融合和细胞培养技术。 2.植物细胞工程在农业上的应用。 （1）在植物育种上的应用：将常规植物育种技术与植物组织培养技术相结合，可以获得常规技术难以获得或无法获得的种质材料，缩短育种周期，提高育种效率。 ①快速获得特殊倍性材料：采用花药和花粉培养可以很快获得单倍体。 ②克服远缘杂交不亲和：采用原生质体融合技术可以获得亲缘关系相差很远的两亲本间的细胞杂种，不仅可以克服远缘杂交不亲和，而且有可能创造新物种。 ③克服杂种胚早期夭折：远缘杂种胚和某些果树的胚常常早期夭折，利用幼胚培养技术就可以加以克服。 ④导入外源基因：用细胞工程技术可以进行细胞器转移、基因转移、染色体转移等，从而实现外源基因的导入。 ⑤突变体筛选：在细胞培养和原生质体培养中，时常会发生各种自发的遗传突变，这是十分广泛的变异来源。同时，在细胞和原生质体水平上的人工诱变，其变异频率将会大大提高，为突变体的筛选提供了更多的机会。 ⑥种植资源保存：采用组织培养技术保持植物种质，不仅可以节约人力、物力和耕地，同时亦可避免不可预测因素对种质资源造成的损失。 （2）种苗脱病毒与快速繁殖：病毒在植物体内具有不均匀分布的特点，越靠近生长点，病毒含量越低，由此而发展了茎尖分生组织培养的脱毒技术。 （3）细胞培养产生有用次生产物：植物几乎能生产人类所需的一切天然有机化合物，这些化合物的生物合成均是在细胞内进行的，因此，利用细胞的大规模培养，就有可能生产这些化合物。 第一章 细胞全能性与形态发生 1.细胞全能性：一个生活细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力。 2.细胞分化：是指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。 3.生长素感应：指通过生长素受体和生长素分子相结合，使生长素受体被活化，从而植物细胞感受生长素的信号的过程。 4.极性：是指植物的器官、组织，甚至单个细胞在不同的轴向上存在的某种形态结构以及生理生化上的梯度差异，是植物细胞分化中的一个基本现象。 5.同源框基因：是涉及到多细胞生物组织形态建立的一类同源异性基因，编码一保守的DNA结合同源异型域，这些同源异型域蛋白作为转录因子调控相关基因的表达。 6.体细胞胚：指在离体培养下没有经过受精过程，但经过了胚胎发育过程所形成的胚的类似物（不管培养的细胞是体细胞还是生殖细胞），统称为体细胞胚或胚状体。 7.激素对器官分化的调控。 （1）生长素（IAA）：细胞分裂素（6-BA） 决定根和芽的形成 比值高 有利于根的形成 比值低 有利于芽的形成 （2）赤霉素（GA）：有一定的调节作用，在适宜的浓度下有利于芽的伸长生长。 （3）植物多肽PSK：不仅促进细胞分裂，而且参与器官分化调控 （4）激素需要以活化形式才能发挥作用。细胞分裂素自由碱基形式是活化形式，而核苷形式是钝化形式。生长素与氨基酸形成复合体是钝化形式，游离形式是活化形式。植物激素对生长发育的调控是通过信号转导途径实现。 8.器官发生的基因调控。 器官发生是多种培养因子调控及表达的结果，与芽分生组织形成相关的基因已分离，并研究其调控作用。同源框（homebox）基因是涉及到多细胞生物组织形态建立的一类同源异性基因，编码一保守的DNA结合同源异型域，这些同源异型域蛋白作为转录因子调控相关基因的表达。例如，Kn1是从玉米中鉴定出来的第一个植物homebox基因，研究表明，它在植物发育过程中起到了重要的调节作用。 多细胞生物的器官分化伴随着细胞分裂和生长。研究显示，某些细胞分裂周期基因可能参与了发育调控。植物编码的细胞周期依赖性激酶的基因cdc2，在离体培养中对调节细胞进入分裂状态的过程起着关键性作用。同时， cdc2基因对分生组织的形成和维持分生组织状态均有重要作用。 9.脱分化的调控机理。 细胞脱分化调控的实质是G0期细胞回复到分裂周期的调控过程。细胞通常在G1期通过某些机制来决定是否进入S期。真核生物细胞中存在有复杂的调节细胞周期的关键分子，cyclin(细胞周期蛋白)和CDK(周期蛋白依赖激酶)是两类主要的调控分子。细胞周期运行的动力主要来自CDK，其活性则主要通过cyclin调节。同时，为了保证细胞在分裂时各环节的正确性，CDK的活性还受到另外一类蛋白质的负向调节。 10.影响体细胞胚发生的因素。 （1）外源激素对体细胞胚发生的调控 ：生长素对体细胞胚发生具有重要的调控作用，较高浓度先形成胚性细胞,再降低浓度形成早期胚胎。细胞分裂素在促进细胞分裂、维持细胞活跃生长中具有重要的生