植物学实验研究论文

植物细胞工程技术以及应用论文

1 植物细胞工程基础研究

植物细胞工程是建立在工程技术与现代生物科学基础上的科学技术。它的发展依赖于植物学、分子生物学、植物生理学、遗传学、环境工程学、植物营养学等学科共同的发展和进步的，可为研究生物科学提供非常重要的技术。植物发育的生物学是当代植物科学研究的主要内容。离体培养的器官与培养体细胞胚及调控这种步骤已经建立了良好的实验体系，极大地将植物生物学的内容丰富了，而且还加速了发展。植物的薄层细胞培养已经成为了在离体条件下研究生理生化、植株再生、遗传转化的关键技术。并且应用离体培养的技术来探究花器官的发育，已经在多种植物上实现了开花和结实。原生质体培养为研究单细胞提供了较为良好的技术体系，已应用在植物激素的作用机理、植物细胞的分裂、细胞壁生物学、基因表达、物质跨膜运输等多个研究领域。

2 植物细胞工程技术及其应用

2. 1 加倍单倍体技术及应用

利用植物的组织来培养单倍体的植物材料从而获得单倍体植物，然后再通过自然方法或者人工加倍的方法从而获得双倍体植株的技术，被称为加倍单倍体技术。在这种技术中以使用花药和花粉来进行培养的应用最为广泛。利用这种技术来进行花药和花粉培养获得植株，目前已经在 250 多种植物上实验成功。目前，我国在培养花药和单倍体育种这两方面总体已经处于世界的前列，由多名研究者研制的 N6 培养基已经被大量应用在禾本科植物的花药和花粉培养上，现已被当做是国内外花培使用的通用培养基。而且利用花培技术，我国在多种农作物上都培养出了许多新的品种，例如水稻的中花系列的品种、小麦中的京花系列的品种、油菜中的华油一号等这些已经培育成功的品种的'推广，现已在社会和经济方面都取得了很好的效益。

在遗传上面，我们采用花培技术已获得染色体代的换系和附加系的方法，现在也被大量应用在小麦、大麦和一些茄科植物的身上，这种方法对远缘杂交育种的效率有着极大的提高。

植物存在的一种自然现象就是雌核发育。雌核发育就在离体的条件下通过培养一些没有受精过的子房和胚珠以产生单倍体植株，或者是在活体的条件下用不同种类的花粉或者是被物理方法处理过花粉授予其中，以诱导雌核的发育。目前这种培育方法已经在不下 10 种的植物上获得了成功。在离体条件下，诱导孤雌生殖来获得加倍单倍体的这一技术发展的时间很短，不过现在已经开始使用在构建遗传分析、作物的改良与转基因的受体材料。

2. 2 原生质体培养和体细胞杂交

植物细胞工程的核心技术是原生质体培养和体细胞杂交。

为了不出现植物远缘杂交不亲和性，新的种质资源不断创新，为了实现植物遗传转化和进行细胞学的基础研究提供了重要的科学研究基础。粮食作物、蔬菜、果树、花卉、林木等是获得的原生质体再生植株。农作物和经济作物主要是以原生质体培养，从一年生向多年生、从草本向木本、从高等向低等是近年来的植物发展趋势。原生质体培养、体细胞杂交、体细胞杂质种子评价和利用等是我国大量研究方面。世界前列的是第一次获得的原生质体植株种类数量，先进的成果适用主要是在原生质体培养体系的建立和完善、体细胞杂质种子鉴定、新种质的创制等方面。在植物细胞生理和遗传学、基因组学、蛋白质组学研究中的应用主要是以原生质体培养的技术。

2. 3 加强植物细胞工程基础研究

基础科学的进步与发展是植物细胞工程的发展主要平台。转基因植物、植物生物反应器的研究和应用的推进方面是加强研究基础植物代谢工程、植物细胞工程与植物基因工程的快速有机整合，结合分子标记辅助育种技术等。

3 结语

现代生物技术的发展是需要植物细胞工程的研究与应用来推动的。植物细胞工程作为一个很独立的学科和技术研究，为现代农业化高效率、优质性、可持续发展性做出了重大贡献。生命科学技术和工程技术的进步有力推动了植物细胞技术的发展，也大大有效地推进了现代生命科学技术的进一步发展。

加大对植物细胞工程的基础研究创新 ,将为植物细胞工程的进步提供更为广阔的发展平台，为社会主义现代农业科学技术的发展做出更大的贡献。

奥地利学者孟德尔（1822―1884）是遗传学的先驱，他通过豌豆杂交实验发现了生物遗传的两个重要规律：分离律和自由组合律，并提出遗传因子假说，不但为遗传学的发展奠定了基础，而且对整个生物学的进步都有深刻的影响。孟德尔从小跟着父亲栽培果树，熟悉农艺。1840年他考入大学，却因家境贫寒而辍学，1843年进入布台恩修道院做修士。这个修道院的院长曾是奥地利某地区的农业学会主席，倡导利用庭院空地进行农学实验，还派修士到附近学校去任教，使修道院成为该地区的农学和教育中心。孟德尔曾在这里给一位很有造诣的植物学家当助手，因而受到了从事植物实验的训练。1847年他开始任神父，1851年被推荐到维也纳大学进修，学习了数学、物理、化学、动物学、植物学、昆虫学和古生物学等课程，并从物理学家多普勒和生物学家翁格等名师那里学到了开展科学实验的思路和技术。1853年他回修道院继续任神父，并在一所技术中学教自然科学课程，晚年任修道院院长。虽然孟德尔一生都担任神职，然而其科学素养之深、实验技能之高，科研成果之精，无疑是一位出类拔萃的植物学家。孟德尔从前人的工作中，看到了一种惊人的规律性现象：在相同物种之间进行人工杂交，总是反复出现同样的杂种类型。这使他产生了浓厚的兴趣。他在高度评价许多植物学家的研究成果的同时，指出了他们的不足：就实验的规模和方法来说，还没能卓有成效地提出一个能够阐明在杂种形成中亲代对子代有何种制约关系的普遍规律。孟德尔明确地以寻求这一普遍规律作为自己的研究目标，由于他在实验方法上有重大突破，经过8年艰苦工作，终于获得了杰出的成就。孟德尔对研究方法的突破和创新主要表现在两个方面：第一，下工夫选择合适的实验材料。他指出：“任何一项实验的价值和效用，决定于其材料是否适宜于研究的目的。” 第二，引用物理学等非生命科学中的因子分析方法，特别是数理统计方法。这在当时的生物学界是开创性的，孟德尔因而被认为是生物学中切实运用数学思维的创始人。为了避免实验出现可疑的甚至荒谬的结果，他认为用于杂交实验的植物必须是：1）具有稳定的可以区分的性状；2）这种植物的杂种在开花期能防止外来花粉的影响；3）杂种及其后代在可孕性上应不受明显干扰。根据前人和自己的经验，他首先把注意力集中到豆科植物，通过实验发现豌豆具备以上条件，而且豌豆还有生长期短，易栽培，花器大，便于人工杂交时去雄和受粉等优点。1856年，孟德尔在修道院内一块土地上从事豌豆杂交实验。在此之前，他花费了两年时间进行选种和试种，从34个豌豆品种中培育出22个纯系品种用以进行实验，以保证实验结果的确定性。在部署实验时，孟德尔从豌豆的诸多性状中选定了七对差异明显的性状进行实验研究：1）种子的形状，圆粒或皱粒；2）子叶的颜色，黄色或绿色；3）种皮的颜色，灰色或白色；4）豆荚的形状，饱满或皱瘪；5）豆荚的颜色，黄色或绿色；6）花的位置，主茎顶端或主茎轴上；7）茎的长度，高茎或矮茎。他对七对性状中每一对性状的纯种豌豆分别进行杂交，它们的后代植株即子一代全部表现出一个亲本的性状。例如，用高茎豌豆和矮茎豌豆杂交（以高茎为父本，矮茎为母本；或以矮茎为父本，高茎为母本），子一代全部为高茎，没有矮茎。再如，用圆粒种子和皱粒种子的纯豌豆杂交（圆粒为父本，皱粒为母本；或皱粒为父，圆粒为母本），子一代全部是圆粒，没有皱粒。孟德尔把子一代出现的性状称为显性性状，未出现的则是隐性性状。子一代植株自交得到子二代。在高茎豌豆的子二代中约有3/4是高茎，1/4是矮茎，高矮比例接近3:1。在圆粒豌豆自交的子二代中也约有3/4是圆粒，1/4是皱粒，二者之比也接近3:1。对其它几对性状的豌豆作杂交实验，其子二代中显性与隐性的比例同样都接近于3:1。这种在子二代中显性和隐性性状分别出现，并且具有稳定比例的规律性，被称为遗传学的分离律。孟德尔进而对两对性状的豌豆作杂交实验。例如，以圆粒种子、黄色子叶的豌豆与皱粒种子、绿色子叶的豌豆进行杂交，子一代全部表现出圆粒种子和黄色子叶这两个显性性状；子二代则分化为四种类型：圆黄、圆绿、皱黄、皱绿，在数量上呈现出9/16:3/16:3/16:1/16，即9: 3: 3:1。对任何两对性状的豌豆杂交实验都能得到同样稳定的比值。这一规律被称为遗传学的自由组合律。孟德尔提出遗传因子假说以解释实验结果。他认为植物的每一种性状都来源于生殖细胞中的一对“遗传因子”，一个来自父本，一个来自母本。产生显性性状的显性遗传因子用大写字母A，B……表示；产生隐性性状的隐性遗传因子用小写字母a，b……表示。如果两个因子相同，则表示具有某一性状的纯种，例如，高茎性状用A代表，矮茎性状用a代表，那么亲代的纯高茎植株则表示为AA；亲代的纯矮茎植株为aa。他还假设，每个生殖细胞只得到这一对遗传因子中的一个。例如，高茎豌豆的生殖细胞中只有一个A，矮茎豌豆的生殖细胞中只有一个a。杂交后，两个遗传因子结合成为Aa。A对a 是显性，因此，子一代植株都是高茎。子一代自交受粉形成生殖细胞时，A和a发生分离。分别含有A和a的两种精子和两种卵子，它们结合而成的子二代有4个因子组合：AA、Aa、Aa、aa。前三个是显性，后一个是隐性，显性与隐性之比是3:1。孟德尔在论文中写道：“设n代表两个原种的可区分性状的数目，3n就表示组合系列的项数，4n 为属于这个系列的个体数，2n为保持稳定的组合数。”这样的一些理论总结与他的实验结果都符合得相当好。孟德尔的题为“植物杂交实验”的论文发表在《布台恩自然科学研究学会会报》1865年第4卷，并送给了欧美各国的120多家图书馆。他希望有人能做重复性实验或对照性实验，使他的结论能够得到检验。然而论文除了受到冷落、怀疑和讥讽外，却没有人来做这样的实际工作。35年之后，1900年有三位植物学家认识到这篇论文的重要价值，使之重见天日。这一历史事实说明孟德尔的论文确实具有强盛的生命力，而八年扎扎实实的实验工作、大量真实可靠的实验数据，精湛独到的研究方法以及深入合理的理论分析，正是其强盛生命力之所在。

完全可以找找个领域的（植物学研究）等书籍啊，