西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别：网教 专业： 农学 课程名称【编号】： 细胞工程 【1117】 A 卷大作业 满分：100 分一、问答题（84 分）（请选择 6 道题作答，14 分/题，共 84 分）2. 植物器官发生的影响因素及调控机理。答：器官发生的影响因素有：（1）起始材料对器官分化的影响：母体植株的遗传基础、外植体的类型。（2）激素对器官分化的影响：生长素与细胞分裂素在离体器官分化调控中占主要地位。（3）光照对器官分化的影响：光照时间、光质。（4）基因调控：同源框基因的调控。3. 植物脱毒和快速繁殖有何意义，离体繁殖中培养物的增殖方式有哪些?各有何特点？答：植物脱毒和快速繁殖的意义：（1）能够有效保持优良品种特性；（2）生产无病毒种苗，防止品种退化；（3）快速繁殖新品种，加速优良品种推广；（4）节约耕地，提高农产品商品产出率；（5）便于运输。离体繁殖中培养物增殖有 4 种方式：（1）芽增殖：培养方法简单，能高度保持遗传稳定性，能长期继代繁殖；（2）不定芽增殖：繁殖系数高，有较好的遗传稳定性；（3）胚状体增殖：增长率高，胚的双极性免去了生根环节，但胚状体休眠的诱导和解除还难以把握，其成苗率还不高。（4）愈伤组织增殖：成功率高，繁殖系数大，但遗传稳定性较差。4. 花药和花粉培养中雄核发育有哪些途径？而影响雄核发育的因素有哪些？答：花药和花粉培养中雄核发育的途径有：（1）营养细胞发育途径；（2）生殖细胞发育途径；（3）小孢子发育途径；（4）生殖细胞和营养细胞共同发育途径。影响雄核发育的因素有：（1）供体植物的基因型；（2）供体植株的生理状态；（3）花粉发育的时期；（4）预处理；（5）培养基成分；（6）活性炭；（7）花药壁因子；（8）温度和光照。5. 通过哪些途径可以进行原生质体的遗传饰变？并且简述体细胞杂交技术的应用及还需要进一步研究解决的问题。- 1 - 答：原生质体作为遗传物质的一种受体，不仅可以摄取 DNA、染色体和质粒等核酸大分子，而且还可以通过吞噬或融合作用来摄取细胞器和细菌、病毒等微生物，从而为利用原生质体进行细胞遗传物质的饰变提供有利条件。摄取外源遗传物质的原生质体，其遗传结构和功能有可能发生相应的改变，经培养再生的植株会出现一些新的性状，从而为植物优良性状的导人和遗传改良提供基础。遗传饰变途径有：（ 1）细胞核移植；（2）叶绿体移植；（3）染色体的摄取；（4）外源 DNA 的摄取；（5）微生物移植。体细胞杂交技术的应用有：（1）通过体细胞杂交合成新物种；（2）通过体细胞杂交培育作物新种质和新品种；（3）通过体细胞杂交转移细胞质基因控制的性状。体细胞杂交技术需要解决的问题有：（1）原生质体再生程序效率极低，重复性较差，并且具有基因型的依赖性，需要更加深入地研究植物细胞的分化、脱分化和再分化等发育（2）目前获得的体细胞杂种植株仍限于少数物种；（3）由于难以控制供体和受体基因组有丝分裂和减数分裂中的重组行为，转移期望基因和性状的概率较小。（ 4）大多数种间体细胞杂种不育，或育性较低，或花粉活力较低。6. 人工种子对繁殖体有什么特殊要求？并简述目前人工种子生产中需要研究解决的主要技术问题。答：人工种子对繁殖体的要求是：作为种子使用的繁殖体，首先必须要有较高程度的一致性。这种一致性除了遗传学上的一致性外，还包括生理上的一致性。因为人工种子一旦商业化，它与自然种子一样即是特殊的商品，它需要有生产出整齐一致的农产品的能力。其次需要有足够的数量，以满足农业生产的需要。因此，相对于一般离体培养技术来讲，人工种子繁殖体的培养技术需要更高的成熟度和可批量化的生产技术，在保证繁殖体数量的同时，还需维持繁殖体遗传上的稳定性和发育上的同步性。人工种子生产中需要研究解决的主要技术问题是：真正实现人工种子的实际应用，还取决于两个关键技术的成熟程度，即繁殖体生产技术和人工种皮材料的研制。人工胚乳及人工种皮材料的研制，仍是人工种子研究的重要课题。此外，人工种子的贮藏技术也是目前还没有完全解决的问题。相信随着研究的深入，人工种子将会在更多植物中得以应用，并促使细胞工程技术在植物生产产业中发挥更大的作用。7. 一个成功的植物基因转化受体系统需要什么条件，影响植物基因转化频率的因素和调控措施。- 2 - 答 : 一个成功的植物基因转化受体系统需要的条件是：（1）高效稳定的再生能力；（2）较高的遗传稳定性；（3）具有稳定的外植体来源；（4）具有抗生素敏感性；（5）具有农杆菌敏感性。由于遗传转化中外源基因整合的频率限制，要求用于遗传转化的受体系统必须具有高频率再生植株的能力。一个高频再生系统必须具有 3 个条件：①外植体的组织细胞良好的培养反应，且具有高频率再生完整植株的能力；②培养方法相对简单，具有高度可重复性；③体细胞无性系变异小。所有培养体系研究的例证显示，高频再生体系是植物材料本身的遗传基础、生理状态与培养基、培养条件协调匹配的结果。（ 1）植物材料的选择同类植物不同基因型、同一基因型不同组织器官，甚至同一组织器官不同部位的外植体细胞，其接受外源基因的能力也有明显差异。所以，要建立高效的基因转化体系，首先要选择具有接受外源基因潜在能力的植物细胞类型。①外植体的遗传背景在目前的情况下，为保证遗传转化的成功，转化前筛选培养反应良好、对转化条件敏感、易于接受外源基因的基因型仍然是必要的。②外植体生理状态外植体的生理状态与其分生能力有着直接的关系。代谢活跃、休眠萌动的细胞具有更强的生长潜能，有利于培养成功。幼年型和成年型的外植体在形态解剖结构及细胞生物学等方面均存在着很大差别，特别是对诱导条件的反应能力、接受外来物质的状态差异十分显著。选择生理上相对年轻的外植体类型建立受体系统，不仅可提高培养效率，同时也可保证较高的转化率。此外，生理年龄小的外植体本身，其细胞群体常常具有较好的遗传一致性和稳定性。③外植体的选择与受体系统类型的匹配外植体的选择除了考虑以上问题外，还应注意与相应的受体系统匹配。（2）培养基及培养条件培养基是离体培养中外植体生长发育的营养环境。植物种类不同，需要的营养条件通常有一定差异。在建立某一植物受体系统之前，需根据该植物对营养条件的需求选择相应的培养基。在基本培养基确定以后，培养基附加成分特别是激素的筛选往往是受体系统建立初期的重点工作。不同植物对细胞分裂素与生长素种类的敏感性不同，因此激素种类的选择应以植物种类而定。激素的应用还与受体系统的类型有关，对于不同的受体系统而言，激素的使用浓度和配比具有很大差异。（3）抗生素敏感性植物转基因中通常有两种目的要使用抗生素，一是抑制农杆菌生长，- 3 - 二是筛选转化细胞。由于抗生素的使用浓度通常与一定的植物细胞对抗生素的敏感程度有关，所以，一般将这种针对抗生素筛选的实验称之为抗生素敏感性实验。抗生素种类和浓度的筛选要考虑植物种类和农杆菌株系两个方面的因素。总体来讲，以能够有效抑制农杆菌生长而不妨碍植物细胞生长的浓度为宜。用于转化子筛选的抗生素，是根据转化载体上携带的抗生素标记基因确定的。因此，抗生素试验主要是确定适宜的使用浓度确定适当的选择性抗生素浓度是转化系统建立必不可少的实验步骤。（ 4）农杆菌敏感性选择对农杆菌敏感性较高的受体植物及适宜的组织细胞类型是成功转化的重要因素。由于目前使用的农杆菌多为改良的 Ti 和 Ri 系统，因此，为便于实验观察，可在进行正式转化实验之前，采用利用野生型农杆菌菌株浸染植物材料，根据结瘤(或发状根)的诱导率、发生时间及生长状态等确定其敏感性，以筛选对农杆菌敏感的材料建立受体系统。二、论述题（请选择 1 道题作答，共 16 分）1.现有小鼠及其骨髓瘤细胞、破伤风杆菌抗原，设计一个实验无限生产破伤风杆菌单克隆抗体，并说明实验中使用的技术的应用价值及意义。答：主要是单克隆抗体的实验设计：通过对小鼠注射破伤风杆菌抗原，从小鼠的脾脏中取得 B 淋巴细胞，该细胞能够产生化学性质单一、特异性强的破伤风杆菌抗体；再把获得的淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合，通过灭活的仙台病毒作为诱导剂，融合细胞继承了骨髓瘤细胞和淋巴细胞共同的遗传特性，既能产生特异的破伤风杆菌抗体，又能无限增殖细胞。并且通过挑选的杂种细胞继续培养，通过原代培养和传代培养两个阶段其中 50 代以内的的细胞属于细胞株。实验中使用了动物的细胞融合技术和细胞培养技术。动物细胞融合即指通过灭活的仙台病毒黏附于细胞表面，然后细胞膜被病毒颗粒穿通，细胞膜接触后连接，细胞发生融合，并形成杂种细胞，其细胞膜还具有一定的流动性。动物细胞培养就是从动物机体内取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。细胞融合的价值和意义是：①在基础理论研究中具有重要意义；②在疾病诊断、治疗和预防方面，具有特异性高、灵敏度高等优越性③作为载体，运载抗癌药物，制成生物导弹。动物细胞培养技术的应用价值和意义主要表现在：①生产蛋白生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；②获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮；③用于检测有毒物质；④用于生理、病理、药理等方面的研究，- 4 - 为治疗和预防疾病提供理论依据。2.现有白面公绵羊、灰面和黑面母绵羊，希望通过实验获得带白面绵羊体细胞基因的灰面绵羊，如何设计实验，并说明实验中使用技术的应用价值和意义。答：实验主要是克隆羊的过程。通过胚胎移植技术获得黑面母绵羊的卵细胞，并去除其细胞核，对卵细胞注入白面绵羊的乳腺细胞核，形成重组细胞，在体外培养成活后移植到灰面母绵羊体内，即可生下所需的目标绵羊。其中细胞重组过程，通过电脉冲的方法刺激使细胞融合，形成胚胎；在这个过程中，所需的受体细胞大多使用卵细胞的原因是具有发育成为完整胚的能力；而重组胚胎移植过程中可对排 卵数量大的动物受精生成的胚胎进行移植到另一母体中，完成其生长发育及出生，达到繁殖的目的。生下的克隆羊具有双亲的遗传特性，面部毛色是白色，判断依据是细胞核来自于白面绵羊乳腺细胞核；整个过程证明了动物体细胞也具有全能性。实验中会使用动物胚胎工程中的细胞核移植技术。动物细胞核移植技术即是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成为动物个体。可进行动物胚胎体外培养、体外受精。用核移植的方法可以克隆动物。其应用价值和意义表现在：①改良农畜品种利用胚胎技术可以工厂化生产优质胚胎，降低胚胎成本，扩大移植胚的来源，使农畜动物胚胎移植的推广应用成为可能。体外受精可准确确定受精时间和胚胎发育阶段，因此，利用体外受精技术进行核移植、性别控制和基因导入，可望工厂化生产遗传性稳定、生产性能优良的家畜，以加快农畜良种化。②动物克隆技术应用潜力大动物克隆技术既可保存优良的动物品种，也可拯救濒临灭绝的珍稀动物。③可生产医用蛋白质及为组织器官的移植提供供体。- 5 -