GD0U-B-11-213 《细胞工程》课程教学大纲 课程编号1340040学分35总学时60理论40实验/上机20 英文课程名 cell engineering 开课院（系）农学院开课系 园林系修订时间P006年10月20日 课程简介 《细胞工程》是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在细胞水平上研究改造 生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体的有关理论和技术的学科。它是 一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。细胞工程学的基本理论基础是 细胞全能性学说，其研究的对象是所有以细胞为基础的生物体，研究目标包括在细胞、 组织和器官水平上对生物进行遗传改良，生长发育调控，或进行特殊产物的生产。细胞 工程是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研究的重要技术工具。其研 究技术涉及到细胞器、细胞、组织和器官水平利用工程技术原理和手段所进行的各类体 外操作。 课程大纲 第一部分植物细胞工程（理论20学时，实验10学时） 一、课程的性质与任务： 《细胞工程》是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在细胞水平上研究改造 生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体的有关理论和技术的学科。它是 一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。《细胞工程》是生物技术专业 学生的专业方向课。细胞工程是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研 究的重要技术工具。要求学生通过本课程的学习掌握植物组织、器官及其细胞离体培养 的原理与技术，为从事生物学领域的相关研究及其与细胞工程有关的生物技术产业奠定 良好的理论和技术基础。 二、课程的目的与基本要求： 理论知识方面：重点掌握本学科的基本原理和基本技术：细胞全能性学说在细胞工 程中的指导作用：培养条件下的细胞分化和器官发生的调控：离体培养条件下的遗传与 变异特点。掌握不同组织、器官的培养特点和控制方法。了解细胞工程的各类技术在现
1 《细胞工程》课程教学大纲 课程编号 1340040 学分 3.5 总学时 60 理论 40 实验/上机 20 英文课程名 cell engineering 开课院（系） 农学院 开课系 园林系 修订时间2006 年10月20日 课 程 简 介 《细胞工程》是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在细胞水平上研究改造 生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体的有关理论和技术的学科。它是 一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。细胞工程学的基本理论基础是 细胞全能性学说，其研究的对象是所有以细胞为基础的生物体，研究目标包括在细胞、 组织和器官水平上对生物进行遗传改良，生长发育调控，或进行特殊产物的生产。细胞 工程是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研究的重要技术工具。其研 究技术涉及到细胞器、细胞、组织和器官水平利用工程技术原理和手段所进行的各类体 外操作。 课 程 大 纲 第一部分 植物细胞工程（理论 20 学时，实验 10 学时） 一、课程的性质与任务： 《细胞工程》是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在细胞水平上研究改造 生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体的有关理论和技术的学科。它是 一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。《细胞工程》是生物技术专业 学生的专业方向课。细胞工程是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研 究的重要技术工具。要求学生通过本课程的学习掌握植物组织、器官及其细胞离体培养 的原理与技术，为从事生物学领域的相关研究及其与细胞工程有关的生物技术产业奠定 良好的理论和技术基础。 二、课程的目的与基本要求： 理论知识方面：重点掌握本学科的基本原理和基本技术：细胞全能性学说在细胞工 程中的指导作用；培养条件下的细胞分化和器官发生的调控；离体培养条件下的遗传与 变异特点。掌握不同组织、器官的培养特点和控制方法。了解细胞工程的各类技术在现 GDOU-B-11-213
代生物学与生物技术领域的应用途径与发展潜力 实践技能方面：重点掌握植物细胞工程的基本操作技术一无菌操作：掌握外植体选 择、愈伤组织和胚状体诱导、器官发生调控等基本技术：了解细胞大批量培养方法，原 生质体分离与体细胞杂交技术。 三、面向专业： 生物技术。 四、先修课程： 细胞生物学、分子生物学、遗传学、生理学、生物化学。 五、本课程与其它课程的联系： 《细胞工程》的发展随分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生理学、遗传学及 其它生物类学科的飞速发展而发展，也与计算机科学、材料科学等应用学科的进步密切 相关。同时，细胞工程学的发展反过来又为其它生命学科提供了桥梁和载体，促进了这 些学科的发展与进步。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 绪论(2) 1生物工程 1.1定义(C) 12发展历程(C) 13现代生物工程的特点与组成(C) 1.3.1发酵工程 1.3.2酶工程 1.3.3蛋白质工程 134基因工程 13.5生物化学工程 2细胞工程 2.1定义(A) 2.2主要研究内容(B)2.3细胞工程与其他生物工程的关系(C) 3植物细胞工程 3.1定义(A) 3.2特点(B) 3.3研究类型和任务(C) 4植物细胞工程的发展历史(B) 4.1理论渊源4.2理论奠基及探索阶段 4.3组培技术建立阶段 4.4植物组织培养物的形态发生研究阶段 4.5迅速发展和应用研究阶段 5植物细胞工程的应用与展望(C) 思考题： 1通过学习植物生物技术简史，您对科学发现的“必然”与“偶然”的对立统一有什么新 的认识？ 2
2 代生物学与生物技术领域的应用途径与发展潜力。 实践技能方面：重点掌握植物细胞工程的基本操作技术—无菌操作；掌握外植体选 择、愈伤组织和胚状体诱导、器官发生调控等基本技术；了解细胞大批量培养方法，原 生质体分离与体细胞杂交技术。 三、面向专业： 生物技术。 四、先修课程: 细胞生物学、分子生物学、遗传学、生理学、生物化学。 五、本课程与其它课程的联系： 《细胞工程》的发展随分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生理学、遗传学及 其它生物类学科的飞速发展而发展，也与计算机科学、材料科学等应用学科的进步密切 相关。同时，细胞工程学的发展反过来又为其它生命学科提供了桥梁和载体，促进了这 些学科的发展与进步。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 绪论（2） 1 生物工程 1.1 定义（C） 1.2 发展历程（C） 1.3 现代生物工程的特点与组成 （C） 1.3.1 发酵工程 1.3.2 酶工程 1.3.3 蛋白质工程 1.3.4 基因工程 1.3.5 生物化学工程 2 细胞工程 2.1 定义（A） 2.2 主要研究内容（B） 2.3 细胞工程与其他生物工程的关系（C） 3 植物细胞工程 3.1 定义（A） 3.2 特点（B） 3.3 研究类型和任务（C） 4 植物细胞工程的发展历史 （B） 4.1 理论渊源 4.2 理论奠基及探索阶段 4.3 组培技术建立阶段 4.4 植物组织培养物的形态发生研究阶段 4.5 迅速发展和应用研究阶段 5 植物细胞工程的应用与展望 （C） 思考题： 1 通过学习植物生物技术简史，您对科学发现的“必然”与“偶然”的对立统一有什么新 的认识？
2什么是植物细胞工程？ 第一章实验室及基本设备() 1实验室 1.1实验室设计原则(A) 1.2小型工厂设计(C) 13设备(B) 2器皿的选择与清洗(C) 2.1配制培养基需要的器皿 2.2细胞组织培养用的器m 2.3玻璃器皿的清洗 3培养基的配制(A) 3.1培养基种类 3.2培养基特点 3.3培养基成分与作用 3.4母液的配制(A) 3.5培养基的配制 3.5.1高温消毒的培养基(A)3.5.2过滤消毒的培养基(B) 4材料器械的消毒与无菌操作 4.1植物材料的消毒(A) 4.1.1供体植物材料 4.2外植体的选择和处理(A) 4.2.1外植体的选择原则 4.2.2常用的外植体 4.2.3外植体的灭菌 4.3器械的消毒(A) 4.4无菌操作的步骤(A) 4.5污染源及其表现特征(A) 4.5.1污染物的种类 4.5.2污染产生原因及克服 思考题： 1植物细胞工程实验室的基本组成与要求。 2培养基的组成成分有哪几类，在离体培养中的功能是什么？ 3高温消毒培养基的配制步骤？ 4培养基不凝固的可能原因有哪些？ 5植物体外培养所需要的生长调节类物质有哪些？它们的作用各是什么？ 6何谓污染”，其原因是什么？怎样判断污染的类别？ 3
3 2 什么是植物细胞工程？ 第一章 实验室及基本设备 (4) 1 实验室 1.1 实验室设计原则(A) 1.2 小型工厂设计（C） 1.3 设备（B） 2 器皿的选择与清洗 （C） 2.1 配制培养基需要的器皿 2.2 细胞组织培养用的器皿 2.3 玻璃器皿的清洗 3 培养基的配制 （A） 3.1 培养基种类 3.2 培养基特点 3.3 培养基成分与作用 3.4 母液的配制 （A） 3.5 培养基的配制 3.5.1 高温消毒的培养基（A） 3.5.2 过滤消毒的培养基 （B） 4 材料器械的消毒与无菌操作 4.1 植物材料的消毒 （A） 4.1.1 供体植物材料 4.2 外植体的选择和处理（A） 4.2.1 外植体的选择原则 4.2.2 常用的外植体 4.2.3 外植体的灭菌 4.3 器械的消毒 （A） 4.4 无菌操作的步骤（A） 4.5 污染源及其表现特征 （A） 4.5.1 污染物的种类 4.5.2 污染产生原因及克服 思考题： 1 植物细胞工程实验室的基本组成与要求。 2 培养基的组成成分有哪几类，在离体培养中的功能是什么？ 3 高温消毒培养基的配制步骤？ 4 培养基不凝固的可能原因有哪些？ 5 植物体外培养所需要的生长调节类物质有哪些？它们的作用各是什么？ 6 何谓“污染”，其原因是什么？怎样判断污染的类别？
7为了提高离体培养的成功率，应怎样进行外植体的选择与处理？ 第二章基本原理③) 1植物细胞全能性 1.1植物的再生现象(B) 12植物细胞全能性概念(B) 12.1细胞全能性的认识过程 1.2.2植物活细胞具有生命特征属性 12.3细胞在合适的离体培养条件下可以展现该物种的生命特征属性 2植物细胞的分化(C) 2.1定义 2.2分子遗传学观点如何解释细胞分化 3离体培养条件下植物细胞的脱分化和再分化(B) 3.1定义 3.2离体培养条件下细胞的脱分化和再分化的时期 3.3细胞分化 3.4细胞脱分化和再分化的条件 4影响植物细胞脱分化和再分化的因子(B) 4.1培养基组成的影响4.2环境条件与植物细胞脱分化和再分化 4.3供体遗传性和生理状态与植物细胞脱分化和再分化 5植物胚状体 5.1定义(A) 5.2植物胚状体发生的普遍性(C) 5.3植物离体培养中器官发生的基本形式(C) 5.4胚状体的类别和特点(B) 思考题： 1离体条件下生长素与细胞分裂素在细胞分化中的作用？ 2细胞全能性概念经历了怎样的演变过程？ 3器官发生的影响因素及调控机理？ 4某一植物叶片，通过灭菌后接种到MS+2,4D2的培养基上诱导愈伤组织发生，请 设计一系列(3个以上)实验配方促使愈伤组织再分化，如果不能再分化，请分析原因并 提出下一步的解决措施。 第三章植物器官和组织培养() 1植物器官和组织培养的基本程序(A) 1.1无菌外植体的获得 12初代培养物的建立 1.3形态发生和植株再生 1.4培养产物的观察记载 2植物营养器官培养(C)
4 7 为了提高离体培养的成功率，应怎样进行外植体的选择与处理？ 第二章 基本原理(3) 1 植物细胞全能性 1.1 植物的再生现象（B） 1.2 植物细胞全能性概念（B） 1.2.1 细胞全能性的认识过程 1.2.2 植物活细胞具有生命特征属性 1.2.3 细胞在合适的离体培养条件下可以展现该物种的生命特征属性 2 植物细胞的分化（C） 2.1 定义 2.2 分子遗传学观点如何解释细胞分化 3 离体培养条件下植物细胞的脱分化和再分化 （B） 3.1 定义 3.2 离体培养条件下细胞的脱分化和再分化的时期 3.3 细胞分化 3.4 细胞脱分化和再分化的条件 4 影响植物细胞脱分化和再分化的因子（B） 4.1 培养基组成的影响 4.2 环境条件与植物细胞脱分化和再分化 4.3 供体遗传性和生理状态与植物细胞脱分化和再分化 5 植物胚状体 5.1 定义（A） 5.2 植物胚状体发生的普遍性（C） 5.3 植物离体培养中器官发生的基本形式（C） 5.4 胚状体的类别和特点（B） 思考题： 1 离体条件下生长素与细胞分裂素在细胞分化中的作用？ 2 细胞全能性概念经历了怎样的演变过程？ 3 器官发生的影响因素及调控机理？ 4 某一植物叶片，通过灭菌后接种到 MS+2,4-D2 的培养基上诱导愈伤组织发生，请 设计一系列（3 个以上）实验配方促使愈伤组织再分化，如果不能再分化，请分析原因并 提出下一步的解决措施。 第三章 植物器官和组织培养 (1) 1 植物器官和组织培养的基本程序（A） 1.1 无菌外植体的获得 1.2 初代培养物的建立 1.3 形态发生和植株再生 1.4 培养产物的观察记载 2 植物营养器官培养（C）
2.1植物根段培养 2.2植物茎段培养 2.3植物叶培养 3植物繁殖器官培养(C) 3.1植物花器官培养 3.2植物幼果培养 3.3植物种子培养 4植物组织培养(C) 4.1植物分生组织培养 4.2植物愈伤组织培养 4.3植物薄层组织培养 思考题：根据不同培养材料，如何进行培养反应的观察记载？ 第四章植物离体繁殖（④ 1植物快繁的器官形成方式(A) 2植物快繁的程序 2.1无菌培养的建立(A) 2.2阶段Ⅱ-繁殖体增殖(A) 2.2.1培养材料的增殖 2.2.2增殖培养基 2.2.3增殖体的大小和切割方法 2.2.4影响增殖的因素以及解决措施 2.2.5提高繁殖速度的方法 2.3阶段1一芽苗生根 2.3.1离体生根(A)》 2.3.2活体生根(C) 2.4阶段V一小植株的移栽驯化 2.4.1移栽(B) 2.4.2驯化管理(C) 2.4.3试管苗移栽后易于死亡的原因(A) 2.4.4提高试管苗移栽成活率的技术和措施(A) 2.4.5移栽技术(B) 2.4.6使用杀菌剂和抗蒸腾剂(C 3植物快繁的商业化应用 3.1商业化生产规模及工艺流程(C) 3.2商业化生产及效益分析(C) 3.3降低商业化生产成本的措施(C) 3.4商业化生产应注意的问题 3.4.1污染(A) 3.4.2遗传稳定性(C) 3.4.3玻璃化(A) 3.4.4褐化(A) 3.4.5黄化(C) 思考题： 1离体繁殖中芽增殖方式有哪些？各有何特点？ 2离体无性繁殖依器官发生方式不同分为哪几种繁殖类型？ 5
5 2.1 植物根段培养 2.2 植物茎段培养 2.3 植物叶培养 3 植物繁殖器官培养（C） 3.1 植物花器官培养 3.2 植物幼果培养 3.3 植物种子培养 4 植物组织培养（C） 4.1 植物分生组织培养 4.2 植物愈伤组织培养 4.3 植物薄层组织培养 思考题：根据不同培养材料，如何进行培养反应的观察记载？ 第四章 植物离体繁殖 (4) 1 植物快繁的器官形成方式（A） 2 植物快繁的程序 2.1 无菌培养的建立（A） 2.2 阶段 II—繁殖体增殖（A） 2.2.1 培养材料的增殖 2.2.2 增殖培养基 2.2.3 增殖体的大小和切割方法 2.2.4 影响增殖的因素以及解决措施 2.2.5 提高繁殖速度的方法 2.3 阶段 III—芽苗生根 2.3.1 离体生根 （A） 2.3.2 活体生根（C） 2.4 阶段 IV 一小植株的移栽驯化 2.4.1 移栽（B） 2.4.2 驯化管理（C） 2.4.3 试管苗移栽后易于死亡的原因（A） 2.4.4 提高试管苗移栽成活率的技术和措施（A） 2.4.5 移栽技术（B） 2.4.6 使用杀菌剂和抗蒸腾剂（C） 3 植物快繁的商业化应用 3.1 商业化生产规模及工艺流程（C） 3.2 商业化生产及效益分析（C） 3.3 降低商业化生产成本的措施（C） 3.4 商业化生产应注意的问题 3.4.1 污染（A） 3.4.2 遗传稳定性（C） 3.4.3 玻璃化（A） 3.4.4 褐化（A） 3.4.5 黄化（C） 思考题： 1 离体繁殖中芽增殖方式有哪些？各有何特点？ 2 离体无性繁殖依器官发生方式不同分为哪几种繁殖类型？