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细胞工程 第2章细胞工程基础
这是一篇关于第2章细胞工程基础的思维导图，主要内容包括：2.8细胞培养，2.7细胞重组，2.6生殖与发育，2.5组织与器官，2.4细胞分化与脱分化，2.3细胞死亡，2.2细胞周期与细胞分裂，2.1细胞组成。
编辑于2024-10-08 16:10:34- 细胞工程
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第1章细胞工程简介
1.1生物工程
以生命科学为基础，利用生物体系和工程学原理生产生物制品和创造新物种的一门综合技术
生物工程发展历程
第一代生物工程
19世纪末到20世纪30年代，乳酸、酒精、丙酮、柠檬酸、淀粉酶等发酵产品问世，以工业微生物生产发酵产品为代表的生物工程正式诞生了
第二代生物工程
抗生素生产的经验促进了20世纪50年代的氨基酸发酵工业、60年代的酶制剂工业的发展
第三代生物工程
微生物工程是最古老的生物工程技术，其对象除天然微生物外，还包括基因工程菌
酶工程
酶工程( enzyme engineering) 是利用酶的催化作用, 生产人类所需的产品或达到某一特殊目的的技术。
生物化学工程
生物化学工程( biochemical engineering) 简称生化工程, 主要研究将实验室研究成果转化为产品的过程中带有共性的工程技术问题
基因工程
基因工程( genetic engineering) 是指对生物的遗传基因进行切割、拼接或重新组合，再转入生物体内生产出人们所期望的产物，或创造出具有新遗传性状的生物类型的一门技术
蛋白质工程
蛋白质工程( protein engineering) 是指在基因工程的基础上, 通过对基因的人工定向改造，对蛋白质进行修饰或改造，生产出新型蛋白质的技术
1.2细胞工程
细胞工程( cell engineering) 是应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术
细胞工程发展历史
探索期
细胞工程的历史可以追溯到19世纪
诞生期
体外受精、植物组织培养等技术的初步建立，推动了20世纪70年代前后细胞工程学科的形成。
快速发展期
20世纪70年代开始，随着细胞生物学、发育生物学、生物化学、分子生物学、遗传学等学科的发展和研究的日益深入，细胞工程进入快速发展阶段
20世纪70年代初，加拿大华裔科学家高国楠发现聚乙二醇可以促使植物原生质体融合，植物细胞融合技术初步建立
细胞工程的应用领域
优良动、植物快速繁殖
品种改良与新品种培育
细胞工程生物制品
干细胞与组织工程
第2章细胞工程基础
2.1细胞组成
细胞的分子组成
组成细胞的基本元素有: O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg, 其中O、C、H、N 四种元素占90%以上
无机物
构成细胞的无机物一般指不含碳元素的化合物，但一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等简单的含碳化合物也属于无机物
有机物
构成细胞的有机物一般是指含碳化合物或碳氢化合物及其衍生物
细胞的结构组成
原核细胞与真核细胞
原核细胞( prokaryotic cell) 内脱氧核糖核酸(DNA) 区域没有被膜包围，没有典型的细胞核和细胞器
真核细胞( eucaryotic cell)结构比原核细胞复杂，由细胞膜、细胞质和细胞核三个基本部分组成
细胞膜
动物、植物和微生物的细胞膜和内膜具有相同的超微结构
细胞核
染色质与染色体
染色质( chromatin) 是指细胞分裂间期遗传物质的存在形式
染色体( chromosome) 是指细胞有丝分裂或减数分裂过程中由染色质聚成的棒状结构
线粒体
线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所，有细胞“动力工厂”之称
叶绿体
叶绿体( chloroplast) 是完成能量转换的细胞器，它能利用光能同化二氧化碳和水，合成糖，同时产生氧气
核糖体
核糖体是细胞内合成蛋白质的场所
2.2细胞周期与细胞分裂
细胞周期
细胞周期( cellcycle) 也称细胞分裂周期，是指一个细胞经生长、分裂增殖成两个细胞的全过程
细胞周期包括分裂期(M期)与间期，间期由DNA合成前期(G₁期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G₂期)三个阶段组成
无丝分裂
无丝分裂( amitosis)是最简单的细胞分裂方式，大多以横裂或纵裂方式由一个细胞变成两个细胞
有丝分裂
有丝分裂( mitosis) 是染色体经过复制变成双份，再平均分配到两个子细胞中去的分裂方式
间期( interphase)：细胞分裂间期是新的细胞周期的开始，主要是完成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成。这个时期为细胞分裂期准备条件
前期( prophase)：细胞中出现染色体。每一个染色体包括两个并列着的姐妹染色单体，由一个共同的着丝粒连接。核膜逐渐解体，核仁逐渐消失。从细胞的两极发出许多纺锤丝。
前中期( prometaphase): 核膜破裂, 染色体排列在赤道上, 最终形成纺锤体
中期( metaphase)：纺锤体清晰可见。每个染色体的着丝点两侧都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引染色体运动，使每个染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上
后期( anaphase)：连接在同一个着丝粒上的两个姐妹染色单体分离开来，并由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，使细胞的两极各有一套形态和数量相同的。
减数分裂
减数分裂( meiosis)是生殖细胞成熟时特有的分裂方式，染色体复制一次后经过两次分裂，子细胞染色体数目比亲代细胞减少了一半
2.3细胞死亡
细胞凋亡
细胞凋亡( apoptosis)也叫程序性细胞死亡( programmed cell death, PCD), 机体维持环境稳定、由基因控制的、细胞自主的有序性死亡。
细胞坏死
细胞坏死( necrosis)是细胞受到化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)和生物因素(如病原体)等环境因素伤害而引起的细胞死亡现象
2.4细胞分化与脱分化
细胞分化
细胞分化( differentiation) 是指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程，包括时间上和空间上的分化
细胞脱分化
脱分化( dedifferentiation) 又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能，变为具有未分化细胞特性的过程，即分化的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重新获得分裂能力的过程
细胞再分化
再分化( redifferentiation) 是指在离体条件下，无序生长的脱分化的细胞在适当条件下重新进入有序生长和分化状态的过程
2.5组织与器官
植物
分生组织
有些分生组织经常处于活跃状态，不断分裂产生新细胞，如茎尖、根尖内的分生组织
有些分生组织经常处于潜伏状态，只有在条件适宜时才活跃起来，如腋芽内的分生组织。
器官
器官( organ) 是由不同的组织按照一定规律和空间布局形成的特定形态结构
以动物骨骼为例，其由骨髓、软骨、皮质骨、松质骨组织群以及羟基磷灰石等组成
被子植物具有典型的根、茎、叶、花、果实和种子等器官。
2.6生殖与发育
无性生殖（asexual reproduction )
有性生殖( sexual reproduction) 是两个配子融合为一, 成为合子或受精卵,再发育成为新一代个体的生殖方式
有性生殖( sexual reproduction)
是两个配子融合为一, 成为合子或受精卵,再发育成为新一代个体的生殖方式
受精( fertilization ) 是卵子和精子融合为一个合子的过程，是有性生殖的基本特征。卵子受精后启动发育程序，形成胚胎的过程叫做胚胎发生( embryogenesis)
2.7细胞重组
核体与胞质体
核体( karyoplast)是与细胞质分离后得到的带有少量细胞质并包有细胞膜的细胞核，因此也称为小型细胞( minicell)。核体能重新再生其细胞质部分
微细胞
微细胞又称为微核( micronucleus)，是指含有一条或几条染色体，外有一薄层细胞质和一个完整细胞膜的核质体。与核体不同的是，微细胞仅含有一条或数条染色体
核体、胞质体和微细胞的组装
以分离得到的核体、胞质体、微细胞为原料可以重新装配成新的细胞
细胞器及细胞组分分离
细胞器转移
细胞器转移( organelle transfer) 是将一个物种的细胞器转移到另外一个物种细胞中的技术。一般采用类似细胞核移植的方法实现细胞器的转移
胞质杂种
细胞核是遗传信息的主要携带者，细胞质内的线粒体基因也决定着生物的一些性状。采用细胞工程技术有可能获得细胞核、叶绿体、线粒体基因的不同组合，培育出胞质杂种
人造细胞
2.8细胞培养
定义
细胞培养( cell culture) 是指从体内组织分离细胞，模拟体内环境，在无菌、适当条件下使其生长繁殖的一种技术。
细胞培养方式
分批培养
分批培养( bat ch culture) 是指细胞和培养基一次性加入培养容器或生物反应器内进行培养，在培养过程中培养液体积不变，不添加营养成分，待细胞增长和产物积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物和培养液的培养方法
流加培养
流加培养( fed bat ch culture) 是指在分批培养过程中, 间歇或连续地补加一种或多种营养成分的培养方法
半连续培养
半连续培养( semi- continuous culture) 又称为重复分批式培养或换液培养
连续培养
连续培养( continuous culture) 是在细胞达到最大密度之前, 以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养液，同时含有细胞的培养液以相同的速度连续从生物反应器流出，以保持培养体积的恒定的培养方式
灌注培养
灌注培养( perfusion culture) 是把细胞和培养液一起加入生物反应器后，在细胞增长和产物形成过程中，不断地将部分培养液取出，同时又连续不断地补充新的培养液
第3章植物组织与器官培养
3.1植物组织培养
植物组织培养再生植株途径
植物组织培养再生植株可以通过两条途径完成：①器官发生途径； ②体细胞胚发生途径
器官发生途径
器官发生( organogenesis) 是指离体培养的植物组织或细胞团(愈伤组织)分化形成不定根、不定芽等器官的过程
体细胞胚发生途径
体细胞胚( somatic embryo) 又叫胚状体，是指离体培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。
生长素对体细胞胚发生具有重要的调控作用
分裂素在促进细胞分裂、维持细胞活跃生长方面具有重要作用
植物组织培养的培养基
无机盐
一般只含无机盐的培养基称为基本培养基
培养基中无机盐的浓度通常为25mmol/L 左右
有机物
常用的有机物成分包括糖类、氨基酸、维生素、醇类等
糖类是离体培养植物细胞所必需的，既可以作为碳源，又可以维持渗透压
氨基酸通常采用蛋白质水解产物(包括酪蛋白水解物)、谷氨酰胺或氨基酸混合物
维生素直接参与酶的合成，还参与蛋白质和脂肪的代谢。尽管在培养过程中细胞能合成必需的维生素
肌醇在糖类的相互转化、维生素和激素的利用等方面具有促进作用
腺嘌呤是合成细胞分裂素的前体物质之一
调节物质
植物激素( phytohormone) 是自然状态下产生的、对生长发育有显著作用的微量有机物
生长素
生长素( auxin)是一类含有一个不饱和芳香环和一个乙酸侧链的内源激素
细胞分裂素( cytokinin)是一类促进细胞分裂、诱导芽的形成并促进其生长的激素
赤霉素是一种高效的植物生长调节剂，能促进种子发芽、植物生长和提早开花
常用培养基
富盐平衡培养基
高硝态氮培养基
中盐培养基
低盐培养基
3.2植物胚胎培养
成熟胚培养
成熟胚培养( mature embryo culture) 一般是指子叶期至发育成熟的胚的培养
幼胚培养
幼胚培养( imma ture embryo culture) 是指早期原胚、球形期胚、心形期胚、鱼雷期胚的培养。
胚乳培养
胚乳培养( endosperm culture) 是指处于细胞期的胚乳组织的离体培养。胚乳是独特的组织，其功能是为胚发育和种子萌发提供营养
胚珠培养和子房培养
胚珠培养( ovule culture) 是指未受精或受精后的胚珠的离体培养。未受精胚珠培养可为离体受精提供雌配子体，也可诱发大孢子发育成单倍体植株
子房培养( ovary culture) 是指授粉和未授粉的子房的离体培养
第4章人工种子与植物脱毒
4.1人工种子
人工种子( artificial seed) 又称合成种子( synthetic seed) 或体细胞种子( somatic seed)，是指将植物离体培养的胚状体或芽包裹在含有营养成分并有保护功能的人工胚乳( artificial endosperm) 和人工种皮( artificial seed coat) 中的类似种子的颗粒
结构
①人工种皮外层，保护胚状体中的水分免于丧失和防止外部力量冲击
②人工胚乳，含有必需的营养成分和某些植物激素
③胚状体或芽
人工种子的制作
胚状体同步发育
抑制剂法：在细胞培养初期加入细胞分裂抑制剂，去除抑制剂后细胞可以同步发育
低温法：低温处理抑制细胞分裂，再恢复正常温度使细胞分裂同步化
渗透压法：不同发育时期的胚状体对渗透压的要求不同，用一定的渗透压使胚状体发育停止在某一阶段，然后再使其同步发育
通气法：细胞分裂旺盛时有大量气体(如乙烯等)生成，可以通过在培养基中通入乙烯或氮气控制细胞同步分裂
分离筛选法：用不同孔径的筛网将不同发育时期的胚状体分离，也可以采用密度梯度离心法来选择不同大小的胚状体
人工种皮制作
人工种皮起着保护胚状体的作用，需具有无毒、良好的通气性、抗污染、适合运输等特点
人工胚乳配制
人工胚乳主要包括无机盐、碳水化合物、蛋白质等，为胚胎发育提供营养保证
包埋
干燥法：将胚状体置于23℃、相对湿度70%左右、黑暗条件下逐渐干燥，然后用聚氧乙烯等种皮材料包埋
水凝胶法：利用海藻酸钠等水溶性凝胶与 进行离子交换后凝固的特点包埋单个胚状体或芽。种子硬度由凝胶浓度与络合时间控制
人工种子的储存
人工种子一般储存在4~7℃低温、相对湿度小于67%的条件下。采用添加防腐剂、抗生素或控制糖含量或种皮外包裹滑石粉、液体石蜡等措施，可以延长储存时间，保证种子质量
4.2植物脱毒
植物脱毒( virus elimination) 是利用物理、化学或生物学方法脱除植物所感染的病毒，在无菌条件下培养不带病毒的植株，进行快速繁育无病毒种苗的技术
植物脱毒方法
物理方法
高温处理
温汤处理
将材料浸于50℃左右热水中数分钟至几小时，可使病毒失活。优点是简便易行，适于离体材料和休眠器官的处理，缺点是易伤害材料
热风处理
将盆栽植物移入室内或生长箱中，以35~40℃温度处理几十分钟至数天
低温处理
低温处理又称冷疗法，降低温度能使病毒活力下降
化学方法
利用化学药品处理患病植物可以抑制植物体内病毒的复制
生物学方法
茎尖培养
茎尖培养是有效的植物脱毒方法，具有周期短、效率高的特点
微体嫁接法
将极小的茎尖(0.14~1.0mm)嫁接到不带病毒的种子实生苗砧木上也可得到无病毒苗
愈伤组织诱导脱毒
由无病毒细胞产生的愈伤组织可以获得无病毒苗
珠心胚培养法
珠心胚由珠心组织细胞分化形成，具有和母体相同的遗传特性
花药培养脱毒
花药培养获得单倍体植株，再通过染色体加倍可获得无病毒植株
第5章原生质体培养与变异
5.1原生质体培养
原生质体具有以下特征
无细胞壁障碍，能摄取DNA、质粒、病毒、细菌、细胞器等外源物质，是植物细胞进行遗传操作、诱变育种的良好材料
对于植物，适合作为材料进行细胞融合形成杂种细胞，克服不同种细胞间的不亲和障碍，培育新品种
具有全能性，可再生细胞壁并发育成完整植株
原生质体的分离纯化
原生质体的分离
酶解法具有条件温和，原生质体完整性好、活力高、得率高等优点。经常采用的酶包括琼脂酶、果胶酶、蜗牛酶、纤维素酶等，需要根据不同的细胞来源选择合适的酶
酶解法大量制备原生质体一般包括取材消毒、酶解制备、原生质体收集三个环节
原生质体的纯化
原生质体酶解结束后，首先要将原生质体与细胞碎片及酶液分离，然后经过洗涤再进行培养。如果所得原生质体用于细胞融合，还需要进一步纯化
方法
过滤-离心法
多采用40~100μm的网筛过滤除去未消化的细胞、细胞团、细胞碎片，在适当溶剂内低速离心使原生质体沉于离心管底部，细胞碎片留在上清液中，反复3~4次，收集得到原生质体
漂浮法
原生质体密度较小，能在具有一定渗透压的溶液(如25%的蔗糖溶液)中漂浮，然后用吸管收集
过滤-离心法和漂浮法结合
将原生质体酶解液低速离心，倾去上清液； 将沉降得到的原生质体重新悬浮于纯化液中离心，吸取表面的原生质体。再将原生质体重新悬浮于洗涤液中，离心，收集沉于底部的原生质体
原生质体的鉴定与活力测定
原生质体的鉴定
低渗爆破法
把原生质体放入低渗溶液中，在显微镜下观察原生质体从低渗溶液中吸水胀破的过程
荧光染色法
原生质体放入离心管中，加入0.01%荧光增白剂(用0.3mol/L甘露醇配制)染色5~10min，离心，洗涤除去多余的染料
原生质体的活力测定
染色法
二乙酸荧光素(FDA)法
酚藏花红染色法
伊文思蓝染色法
胞质环流法
渗透压法
氧电极法
原生质体培养与植株再生
经原生质体培养的植株再生一般经过细胞壁再生、细胞分裂成细胞团、愈伤组织(或胚状体) 形成、植株再生这几个过程
5.2原生质体变异
自发变异
原生质体在离体培养条件下非常容易受到外界因素影响而发生自发遗传性状改变，主要表现在染色体数目和结构上的变异与基因突变，导致由原生质体再生的植株在形态特征或性状上不同于母体植株，包括生长习性、抗病性、发育特性等
诱导变异
采用人工诱变剂对离体培养的原生质体进行处理，再生植株后，从中筛选正突变体，可以得到遗传性状改良的植株。
诱变剂
物理诱变剂：包括X射线、γ射线、β射线和中子等。按照突变频率大小，一般顺序为中子>γ射线(或X射线)>β射线。近年来，激光、离子束、电子束、微波等诱变剂也开始在植物原生质体育种中应用
化学诱变剂：主要有5-溴(氟)尿嘧啶、2-氨基嘌呤、亚硝基胍、甲基磺酸乙酯，以及羟胺、亚硝酸等。
第6章细胞融合与体细胞杂交
6.1细胞融合
细胞融合( cellfusion) 是指使用人工方法使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的技术
同核体( homokaryon) 是基因型相同的细胞融合成的融合细胞
异核体( heterokaryon) 是来自不同基因型的融合细胞
分类
对称融合( symmetric fusion): 两个完整的细胞间的融合
不对称融合( asymmetric fusion): 利用物理或化学方法使某亲本的细胞核或细胞质失活后再与另外一个完整的细胞进行融合
主要步骤
①两个原生质体或细胞互相靠近；②细胞膜融合，形成细胞桥； ③细胞质渗透； ④细胞核融合
生物法
化学法
NaNO₃诱导融合
高pH的高浓度 Ca²⁺ 诱导融合
聚乙二醇诱导融合
高pH、高浓度Ca²⁺的聚乙二醇诱导融合
物理法
电融合法( electrofusion) 是指利用电场来诱导细胞彼此连接成串，再施加瞬间强脉冲，促使细胞膜发生可逆性电击穿诱发细胞融合的技术
6.2体细胞杂交
体细胞杂交( somatic hybridization) 是指将不同来源的体细胞融合, 并使之分化再生成新品种的技术
融合细胞筛选
植物体细胞杂交一般在亲本选择时就要考虑到融合细胞的筛选，找到合适的筛选标记。
融合细胞筛选一般有两大类方法，一类是根据遗传和生理生化特性的互补选择法，另一类是根据可见标记性状的选择法
抗药性筛选法
营养互补筛选法
物理特性筛选法
荧光标记法
杂种植株鉴定
方法
形态学鉴定
根据茎、叶、花等组织的形态、颜色来鉴别杂种。两亲本的亲缘关系较远时，杂种植株的形态倾向于亲本之一，但存在差异
细胞学鉴定
原生质体融合的亲本材料一般为二倍体，融合细胞的染色体应该为双二倍体
同工酶鉴定
根据亲本和杂种植物同工酶( isoenzyme)谱的差异可以鉴别杂种植株
DNA 分子标记鉴定
在分子水平对亲本和杂种植株遗传性状差异进行鉴定，能正确揭示出生物个体间核苷酸序列的差异
第7章植物离体受精
7.1植物离体受精简介
植物离体受精( plant in vitro fertilization) 是指在体外无菌条件下培养未受精的子房、胚珠和花粉，使花粉萌发进入胚珠完成受精的技术
自交不亲和植物在受精过程中的障碍通常发生在柱头或花柱中，由于花粉与柱头识别反应导致花粉管生长受到抑制，不能进入柱头或在花柱中生长停滞，以致受精失败
获得体细胞杂交植物的主要困难是杂种细胞培养困难，具体表现在亲缘关系较远的体细胞杂交中常出现一方亲本染色体被排除的现象
7.2离体传粉
房离体授粉
通过人工方法将花粉引入子房，使花粉粒在子房腔内萌发并完成受精过程。可以使花粉管不经过柱头和花柱直接进入子房的胚珠，从而获得远源杂种
胚珠试管受精
直接在胚珠表面授予无菌的花粉
预先培养花粉，将花粉撒在培养基表面，再接种带有胚座的裸露的胚珠于花粉培养基上共培养。
7.3体外受精
精细胞分离
研磨法
利用玻璃匀浆器的机械力使经过预处理(如消毒、一定浓度介质温育等)的花粉壁破裂而释放出精细胞
渗透压冲击一步法
将花粉置于适宜渗透压条件下任其吸水后自行破裂，释放出精细胞
渗透压冲击二步法
先将花粉在一定浓度蔗糖溶液或其他介质中水合一段时间，再加入等量蒸馏水造成渗透压骤降，促使花粉大量并较为同步地破裂而释放出精细胞
活体-离体技术
卵细胞分离
酶解法
依靠水解酶的作用分离出胚囊，延长酶解时间，将单个胚囊内的细胞相互分开，可得到离散的游离卵细胞，再通过微吸管挑选卵细胞
酶解-压片法
酶解胚珠，再轻压挤出卵细胞
酶解-解剖法
胚珠先经酶解处理，再在倒置显微镜下从胚珠中解剖分离卵细胞
体外受精方法
植物体外受精可采用与植物原生质体融合类似的方法进行人工诱导融合，如采用化学药剂(聚乙二醇，高pH、高( Ca² 溶液等)、电融合法使精细胞与卵细胞发生融合
第8章多倍体与单倍体植株
8.1染色体工程
染色体工程( chromosome engineering) 是按照一定的设计, 有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性状和选育新品种的一种技术
8.2多倍体植株
多倍体( polyploid)是指体细胞中含有超过正常染色体组数的个体
多倍体植株特点
巨大性
果实、种子、叶、茎、细胞、气孔、花粉等一般比普通二倍体植株大
育性低
同源多倍体由于在减数分裂时同源染色体间配对不正常，联会发生紊乱，致使多数配子含有不正常染色体数，不能形成正常的配子，因而表现出高度不育性，结实率低
抗逆性强
多倍体新陈代谢旺盛，适应环境能力一般比较强。相对于二倍体，其具有较高的抗病、抗旱及耐寒能力
营养成分高
多倍体的碳水化合物、蛋白质、维生素等含量会增加
多倍体植株培育
化学诱导法
一些化学物质可以阻止细胞分裂(有丝分裂或减数分裂) 或动物卵母细胞第二极体的释放而产生多倍体
常用的化学物质主要有：细胞松弛素 B、秋水仙素、N₂O、CHClF₂和聚乙二醇等。细胞松弛素 B( cytochalasin B) 能抑制肌动蛋白聚合成微丝
生物法
杂交法
获得染色体组加倍个体后，再与未加倍个体杂交可以培育出多倍体植株
胚乳培养法
胚乳中的染色体组数是植物中染色体组数1.5倍
多倍体植株鉴定
核体积测量法
染色体计数法
DNA含量测定法
8.3单倍体与纯合二倍体植株
单倍体植株
花药培养( anther culture) 是指离体培养花药，使小孢子改变原有的配子体发育途径，转向孢子体发育途径，形成花粉胚或花粉愈伤组织，最后形成花粉植株，从中鉴定出单倍体植株再经染色体加倍后获得纯合的二倍体植株
花粉分离
自然释放法
把花药接种在含有聚蔗糖( ficoll)的液体培养基上，花药漂浮于液体表面，培养1~7d，花药壁开裂，过滤收集花粉
花药或花粉植株
将花药或花粉接种到培养基后，在适宜条件下，经过一段时间的培养，小孢子发生脱分化，改变原来发育途径，通过器官发生途径或胚状体发生途径再生成单倍体植株
器官发生途径
胚状体途径
直接胚状体发生：从离体培养的花药或花粉直接产生胚状体
间接胚状体发生：离体培养的花药或花粉先形成胚性愈伤组织，然后再由胚性愈伤组织分化出胚状体
单倍体植株鉴定
形态鉴定
通过观察花药和花粉植株的形态特征进行染色体的倍性鉴定。具有简单直观的优点，但是由于形态标记数量少，鉴定的准确性低
结实性鉴定
不同染色体数目的植株在结实性方面有不同表现
染色体数目鉴定
染色体数目是花药或花粉植株倍性的直接证据。植株染色体数目的鉴定通常采用涂片法(或压片法)检查根尖或茎尖染色体数目
生化标记鉴定
生化标记是指以基因表达产物蛋白质为主的一类标记系统，常用的是同工酶标记
第9章转基因植物
9.1转基因植物简介
转基因植物( transgenic plant) 是指将外源基因转入植物的细胞或组织中获得具有新的遗传性状的植物。
受体
转基因方法
直接导入法
直接导入法采用物理或者化学方法直接将外源目的基因导入植物细胞
载体介导法
载体介导法将目的基因插入农杆菌的质粒或病毒的DNA分子，随着质粒或病毒DNA 的转移进入受体
病毒感染法
病毒可以感染植物组织，不受双子叶和单子叶限制，因此病毒DNA可以作为载体转化植物细胞。较常采用的是花椰菜花叶病毒(CaMV)和番茄金花叶病毒(TGMV)
种质系统法
种质系统法是以植物自身的种质细胞为载体实现基因转移，在植株水平导入目的DNA的技术
转基因植物鉴定
一般情况下，受体只有少部分获得了外源目的基因，而目的基因被整合到受体基因组并实现表达的更少
9.2基因改良植物
抗虫害植物
昆虫对农作物的危害非常大
可将该蛋白质中与毒性有关的N端1~615位氨基酸对应的基因克隆到植物细胞中培育出抗虫害转基因植物。
抗除草剂植物
目前使用的除草剂或多或少会对植物产生影响，可以通过转入相关外源基因抑制农作物对除草剂的吸收、降低敏感性靶蛋白对除草剂的亲和性、表达对除草剂具有灭活能力的产物来增强植物对除草剂的耐受性
高品质植物
转基因技术还是提高植物营养等品质的有效途径
①植物细胞内的颗粒结合型淀粉合成酶( granule- bound starch synthase, GBSS) 控制直链淀粉的合成, 通过将GBSS反义基因导入马铃薯使GBSS的酶活性降低，从而获得低直链淀粉含量的淀粉
②硬脂酰-酰基载体蛋白(ACP)脱饱和酶是质体中脂肪酸合成途径的第一个脱饱和酶，催化18碳的硬脂酸转变为油酸，决定了植物油中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例
9.3转基因植物生物制药
将药用蛋白或多肽在植物中进行表达是一种新型的生物制药技术