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1、1生物技术（biotechnology ）生物技术是以生物科学为基础，利用生物个体或生物器官、组织、细胞的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系（包括细胞系） ，以及与工程原理相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。细胞工程的概念(Cell engineering) 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，在细胞水平上研究和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的科学。植物细胞工程的概念 plant cell engineering 植物细胞工程是以植物细胞和组织为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为
2、的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获得有用物质的过程。细胞全能性学说（cell totipotency）高等植物的组织、器官可以不断分割，直到单个细胞。每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体”。细胞全能性概念(cell totipotency) 一个生活细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力称之为细胞的全能性离体条件下细胞的脱分化(De-differentiation )：在植物离体培养下,使一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生细胞状态的过程, 称为细胞的脱分化。愈伤组织
3、(Callus or Cancerous Tissue) 在植物细胞组织离体培养过程中，由于细胞的旺盛分裂，在外植体切口表面逐渐向内形成的一团无分化细胞组成的组织，这种组织具有再分化成器官和个体的能力。细胞分化（differentiation)的概念 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。细胞的再分化(redifferentiation) 概念: 脱分化后的分生细胞(或胚性细胞), 停止旺盛分裂,在特定的条件下重新恢复细胞的分化能力,并经历器官发生(organogenesis)或经历胚胎发生(embryogenesis)过程,进一步发育成完整植株。管家基因(house k
4、eeping genes)： 是维持细胞最低生命活动的基因，是细胞基本活动不可缺少的，如组蛋白基因。奢侈基因 ( luxury genes)： 是与细胞行使特殊功能相关的基因，这类基因功能的丧失与细胞生存不会有直接影响，但在特殊组织、器官内或特定发育时期内导致细胞不能行使正常功能，常常在一定条件下大量表达。极性（polarity) 极性是植物细胞分化的一个基本现象，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和生理生化上的梯度差异。间接的发生方式(indirectly genesis):外植体首先脱分化形成愈伤组织,愈伤组织细胞再分化进行的形态发生.2直接发生方式(dir
5、ectly genesis):外植体不通过明显的愈伤组织直接分化不定器官同源框（Homebox）基因是多细胞生物组织形态建立的一类同源异型基因，编码一保守的DNA 结合同源异型域，这些同源异型蛋白作为转录因子调控相关基因的表达。体细胞胚(somatic embryo)（胚状体 embryoid、体胚）定义:体细胞胚发生是植物体细胞在离体培养条件下通过与合子胚发生相类似的途径发育成新个体的过程。体细胞胚发育早期就具有胚根和胚芽两极性，结构完整，类似一颗种子植物脱毒（virus elimination)就是利用植物组织培养技术，脱除植物细胞中侵染的病毒，生产健康的繁殖材料。离体的快速繁殖：利用细胞
6、再生特性，在组织培养条件下快速繁殖材料的个体生产，提高繁殖系数。无性繁殖（clonal propagation) 离体无性繁殖主要是以植物营养器官为外植体，繁殖过程在人工控制的环境条件下，所以既不会造成性状分离，同时还避免病虫害的侵染，从而可以很好地保持品种的优良性状。酶联免疫吸附测定法(enzyme-linked immunosorbent assay ELISA) 把抗原- 抗体的免疫反应与酶的催化反应相结合而发展起来的一种综合性技术，灵敏度高，特异性强，发展最快应用最广的方法。离体繁殖技术（propagation in vitro) 概念：离体繁殖是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工培
7、养基上繁殖的技术。与常规的繁殖方法比较，它是一种微型操作过程，因此，也称微繁（micropropagation)花药培养(anther culture)是将花粉发育至一定阶段的花药接种到人工培养基上进行培养，以形成花粉胚或愈伤组织进而分化成植株的过程。花粉培养（pollen culture)：是将花粉从花药中分离出来, 使之成为分散的或游离的状态，通过人工培养使花粉粒进而分化成植株的过程单倍体(haploid ):指具有配子体（gametophyte) 染色体数的孢子体（植物个体 )。S-花粉（special pollen)或 E-花粉(embryogenesis pollen).这些具有胚胎
8、发生潜能的花粉粒比正常花粉粒小，细胞质染色浅和发育延迟，这种花粉被称为胚培养（embryo culture) 无菌条件下，把胚从种子、子房或胚珠中分离出来，在培养基上进一步生长发育形成幼苗的过程。成熟胚(mature embryo)培养 是指子叶已形成的种胚的培养。仅提供一定的温度、湿度就可以发芽生成植物体。如种子的发育。幼胚(immature embryo) 未发育成熟的胚培养（胚龄处于原胚期、球形胚、心形期、鱼雷期） 。这几个时期幼胚从生理至形态均未成熟，提供一定温度和湿度均不能发芽。需要较好的培养条件和较复杂的操作技术3胚性发育(embryonal development) 幼胚的离体培
9、养，仍按在活体内的发育方式发育，最后形成成熟胚（有时甚至类似种子） ，然后再按种子萌发途径出苗形成完整植株。早熟萌发(early mature sprouting) 幼胚接种后，离体胚不继续胚性生长，而是在培养基上迅速萌发成幼苗，通常称为早熟萌发。核型胚乳（nuclear type) 胚乳最初发育经过一段游离核阶段，绝大多数被 子植物的胚乳属于核型胚乳。细胞型胚乳(cellular type) 与核型胚乳不同，细胞型胚乳的发育不经过游离核阶段而按正常的细胞分裂方式进行。沼生目型胚乳(helobail type) 沼生目型胚乳是核型与细胞型之间的中间型。悬浮培养（cell suspension
10、culture） 概念：悬浮培养是细胞培养的基本方法，是将单个游离细胞或小细胞团在液体培养基进行培养增殖的技术。成批培养(batch culture)：是将细胞分散在一定容积的培养液中进行，在一个培养周期不添加培养基。这种培养体系基本是处于封闭状态。当一种营养物质耗尽时，细胞即停止生长。培养周期的概念 具有一定起始培养密度的单细胞，从开始培养到细胞数目和总重量增长停止这一过程，称为一个培养周期。细胞同步化概念：同一悬浮培养体系的所有细胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。细胞株（cell line)”的概念和单细胞无性系：植物细胞间在遗传、生理和生化上存在着种种差异。将在自然和人工选择下具有某一
11、特殊功能和性质的细胞筛选出来，并使它们增殖成单细胞系，即称：单细胞株。这样的一个单细胞株增殖体系即称为单细胞无性系。细胞平板培养（plating culture) 概念：将一定密度的悬浮细胞接种到一薄层固体培养基中进行培养的技术。看护培养（nurse culture）：是由 Muir1954 年设计的。在固体培养基上置入一块活跃生长的愈伤组织，再在愈伤组织上放一小片滤纸，待滤纸湿润后将细胞接种于滤纸上。当培养细胞长出微小细胞团以后，将其直接转至琼脂培养基上让其迅速生长。微室培养 人工制造一个小室，将单细胞培养在小室中的少量培养基上，使其分裂增殖形成细胞团的方法，称微室培养。植物次生代谢产物：植
12、物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。次生产物在植物中的合成与分解过程称为次生代谢。成批培养(batch culture)：在一个培养体积中接种细胞或添加培养基后，中途不添加也不更换培养基的方式。连续培养(continuous culture)：在培养过程中，不断向反应器中以一定流量添加新培养基，同时以一定流量从系统中取出培养基的方式。4半连续培养（semi-continuous culture)：在完成成批培养的一个周期后，从反应器中取出大部分细胞悬液，只保留小部分细胞悬液作为下一培养周期的种子细胞，然后加入新鲜培养基进行培
13、养的方式。鼓泡式生物反应器（bubble column bioreactor) 通过反应器底部的喷嘴及多孔板实现气体分散，促使培养容器的液体流动。气升式生物反应器（airlift bioreactor) 填充床生物反应器(fixed-bed bioreactor) 细胞可以位于支撑物表面，也可包埋于支撑物之中，培养液流经支撑物颗粒，不断被细胞利用。流化床生物反应器（fluid-bed bioreactor） 利用流质的能量使支持物颗粒处于悬浮状态，混合效果较好。膜生物反应器(membrane bioteactor) 采用具有一定孔径和选择透性的膜固定植物细胞。营养物质通过膜渗透到细胞中，细胞产
14、生的次级代谢产物通过膜释放到培养液中。生长偶联型：产物合成和细胞生长呈正比例，如长春花碱的合成中间型：产物仅在细胞生长开始下降时才能合成，如托品类生物碱的合成非生长偶联型：产物只在细胞生长停止后才能合成，如紫草宁的合成。前体（precursor) 植物代谢途径中有利于合成目的次生代谢物的前驱物质。激发子（elicitor) 也称诱导子，是指能够诱导植物细胞的一个反应，并形成细胞特征性自身防御反应的分子。原生质体（protoplast) 是指用特殊方法脱去植物细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。亚原生质体（subprotoplast) ：在原生质体分离过程中，有时会引起细胞内含物的断裂而形成一
15、些较小的原生质体，可以具有细胞核或没有细胞核。微小原生质体（miniprotoplast) ：利用细胞松弛素 B 制备形成的、由原生质膜和薄层细胞质所包围的细胞核或部分染色体的小原生质体。原生质球（spheroplast)：制备微生物原生质体时，如果有残存的细胞壁但仍是圆球形常称为原生质球。曾在植物胚乳细胞的原生质体研究中使用过这一名词。悬滴培养法（hanging-drop culture）将悬浮有原生质体的培养液在无菌干燥的培养皿盖中均匀地滴加数滴，每滴约 50-100l，数目以滴与滴间不接触为原则。微滴培养法（micro-droplet culture） 将原生质体悬浮液通过稀释人为地分成
16、单个原生质体，放在有许多小培养池的培养容器中或培养皿底部密封培养，这种方法适合于 1-3 个原生质体的极低密度原生质体培养。植物体细胞杂交（somatic hybridization): 又称原生质体融合（protoplast fusion)，是指将植物不同种、属，甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其再生杂种植株的技术。5对称融合（symmetric fusion）： 即两个完整的细胞原生质体融合，在融合子中包含有两个融合亲本的全套染色体和全部的细胞质。非对称融合（asymmetric fusion）： 利用物理或化学方法使某亲本的核或细胞质失活后再进行融合。自发融合(spontaneous fusion) 由于去壁的裸细胞具有彼此融合的能力，在制备原生质体的酶解保温处理过程中，相邻的原生质体能彼此融合形成含有多个细胞核的融合体，这种方式就是自发融合。诱发融合(induced fusion) 通过诱发剂使两个彼此相邻的原生质体相互融合的过程，
