细胞工程：生物技术发展及应用

细胞工程

细胞工程是当今生物技术的重要组成部分。它是只在细胞和亚细胞水平上的遗传操作，通过组织的细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种，或具有新开头的细胞群体。

细胞工程包括这几大方面:遗传物质转移、细胞培养、细胞融合和细胞重组等4个方面。它不需要经过分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞的遗传物质直接转移到受体细胞中，大大提高了基因转移的效率。它不仅为植物与植物之间，动物与动物之间，微生物与微生物之间进行远源杂交提供了可能，而且，为动物、植物、微生物之间实现细胞融合，形成新的杂交物种，开辟了基因重组的新途径。

细　胞

早在19世纪后期，植物学家们就开始了将植物的离体组织或器官进行培养试验。20世纪初，各种生长素、细胞分裂素和培养基的相继发现，促进了组织培养技术的发展。法国科学家莫瑞尔等人，用植物顶端分生组织进行培养，最早获得了无毒马铃薯、兰花、菊花等。组织培养改变了单纯依靠扦插、嫁接等传统的无性繁殖工艺，开辟了简单快速繁殖植物新品种的新途径，这些已被专家们纳入第二次“绿色革命”的新技术行列。目前，许多珍贵蔬菜、花卉、药用植物和名贵树木，已开始应用组织培养的方法进行批量生产。

1964年，印度科学家开始了花药培养。他们用曼陀罗的花药成功地培养出了单备体的植株。单倍体可用秋水仙碱处理，得到纯种的二倍体，而且基因和表现型一致，是植物遗传育种的好材料，受到各国科学家们的普遍重视。目前，用花药培养的方法，获得了再生植株的植物已达200多种。我国利用这一技术培养农作物新品种的研究已达世界先进行列。特别是在禾本科粮食上，我国已培养出水稻品种15个，小麦品种6个，并已成功地获得了玉米的花培纯系。

50年代，培养单倍体植物细胞的技术发展起来，60年代，有多个单细胞培养成完整植株成功的例子，大大促进了细胞工程的发展。

1970年，美国科学家哈尔森，首次从单倍体烟草悬浮培养细胞中，分离出了突变体，推动了在高等植物细胞培养中筛选所需遗传突变体，快速培养优良品种的重要阶段，引起了各国科学家的重视。目前，已培养出许多高等植物的突变体，如抗寒性的、抗盐性的、抗除草剂性的、抗金属离子的等多种抗性突变体，还有色素突变体、碳源利用突变体、温度敏感突变体等等。

1975年，美国科学家米尔斯坦和科勒，首次成功地研制出了单倍抗体，开辟了细胞融合技术的新篇章。其实，“克隆”是从英文“C1one”音译而来，原意是“无性系”或“无性繁殖系”。单克隆抗体技术，又称细胞杂交瘤技术，属细胞水平的细胞工程。这项技术利用细胞融合的方法，将肿瘤细胞与淋巴细胞融合成杂交瘤细胞。这种杂交瘤细胞能活跃生长，又能不断分泌特异性抗体，具有两种亲代细胞的特性。这种杂交瘤细胞生产抗体时，一种杂交瘤细胞只能生产具有一种特异性的抗体，所以，称之为“单克隆抗体”。这项技术在人类疾病的诊治和动植物病毒病、细菌病和支原体病的诊断上，被广泛应用。(www.xing528.com)

1975年，美国的哈森等人，成功地将野生的绿色烟草和郎氏烟草的原生质体融合在一起，并培养出新烟草植株，这种新烟草具有两种野生烟草亲本的特性。由于这种体细胞杂交不是由性细胞配子的融合而实现的，因此称为“无性杂交”，由此产生的杂交细胞称为“超性杂种”。1987年，科学家们将西红柿与马铃薯的原生质体进行融合，形成称为“土豆西红柿”的超性杂种。它同时具备了西红柿和马铃薯两种细胞的性状。

癌细胞

原生质体融合技术的发展，大大加快了植物体细胞杂交的过程。目前，美国、英国、日本、法国、德国、瑞士、瑞典、澳大利亚、印度、匈牙利和中国都在这项技术上进行了广泛地试验研究。这项技术已成为当今世界最有生气的发展领域之一。仅80年代中期，就有10个属，30多个种的植物，通过原生质体融合，实现了种内、种间甚至属间的杂交，并培育出了再生植株。目前，我国通过该项技术，已获得了80多个组合体细胞杂交的“超性杂种”植物。

细胞物质的转移，是亚细胞水平上的细胞工程。早在50年代，我国世界知名的科学家童第周教授，就开始了核质(细胞核和细胞质)转移的研究。70年代，他与美国牛满江教授合作，将鲫鱼卵细胞质中的核酸，注射到金鱼的受精卵中，获得了既有金鱼性状又有鲫鱼性状的子代。当时，他们的细胞工程研究，已居世界先进行列。

1982年，美国科学家把大鼠的生长素基因，注射到小鼠的受精卵中，培育出“超级小鼠”。这种小鼠生长快，体重相当于原种小鼠的两倍，并且能把新性状遗传给下一代。

1983年，英国剑桥大学的科研人员，成功地完成将山羊和绵羊杂交，获得了一种“山绵羊”。它头上长有山羊角，身体长得像绵羊。

细胞工程的发展，已使人们获得了诸如“大豆烟草”、“芹菜胡萝卜”、“山绵羊”之类的新型动植物。科学家们仍以极大的兴趣和热情继续着各种试验。他们信心百倍，希望能培育出各种人们所需要的“超级植物”和“超级动物”。