细胞工程在环境治理中的应用

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1、细胞工程在环境治理方面的应用摘要：细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿,伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世,细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。本文简要介绍了细胞工程的基本概念及其在环境治理中的应用状况,并对其应用前景提出展望。关健词：细胞工程，细胞融合技术，细胞培养，细胞固定化，环境治理一、细胞工程概论细胞工程即是在细胞水平上应用细胞生物学和分子生物学等学科的理论和技术,按照人们的要求,有计划地大规模培养组织和细胞以获得生物极其制品,或以改变细胞的遗传组织或以生产新的品种的工程。围绕着

2、生命活动这一中心,基因工程研究的是分子水平上DNA的复制和遗传信息的表达、蛋白质的合成等;细胞水平上的细胞工程研究的是细胞的增殖、分化、死亡;而个体水平上的研究则是遗传和发育。与基因工程相比,除被转移物质和转移方法不同外,在带有遗传信息的物质的选择、驯化、鉴定等方面二者基本相同;而细胞工程所要求的技术条件、实验设备以及经费等均比基因工程要求低一些,尤其是在人们对基因工程的安全性尚未给出确定的回答之前,细胞工程的价值格外受到重视。细胞工程的主要技术和应用川包括组织和细胞的培养技术,细胞的融合技术,细胞器移植技术,体外受精技术,物理、化学技术等。目前在环境治理中

3、应用较多的是细胞培养技术,细胞的融合技术及物理、化学技术。(一)细胞培养技术细胞培养技术包括微生物的培养、植物细胞培养以及动物的组织与细胞培养。微生物的培养主要是指微生物营养结构的研究以及培养方法的研究,其目的是提供用于研究或生产的微生物菌种。植物细胞培养包括植物器官、组织、细胞、原生质体、胚和植株的培养。它是在植物组织技术基础上发展起来的,是指在离体条件下培养植物细胞的方法。与天然植物栽培相比,植物细胞培养因具有如下特点可能会成为能够解决有用代谢物长期供应问题的非常有希望的手段。:(二)细胞融合技术细胞融合(cellfusion)，是指两个或多个细胞融合成

4、一个双核或多核细胞，使一个细胞的遗传物质包括细胞核DNA和核外基因都进人另一个细胞。它是继转化、转导和接合之后一种更有效转移遗传物质的手段。细胞融合技术能克服遗传障碍，实现远源杂交，构建集双亲优良遗传性状于一体的融合子，创造有应用前景的生物}s。其整个过程包括:遗传标记筛选、原生质体的制备、融合与再生、融合子的鉴定。1.遗传标记的筛选融合子的筛选是融合过程中的关键。目前采用的亲本遗传标记和筛选主要有下列几种方法。其一为营养缺陷型标记，即融合的双亲为营养缺陷型且为不同的缺陷型(单缺或双缺)，双亲缺陷的原生质体融合后于基本培养基上选择融合子。只有营养缺陷得到互补

5、后的融合子才能恢复生长，亲本不能在基本培养基上生长。其二为抗药性标记，即利用菌种对药物的抗性存在差异。其三是利用荧光色素标记，在荧光显微镜下用显微操作挑出具有双亲两种荧光色素单细胞即为融合子。其四为失活原生质体供体法。其余尚有温度敏感型、糖发酵和同化性能、呼吸缺陷和形态等亲本标记选择方法。在实际应用中也有将上述某些方法结合起来使用，如营养缺陷型与抗药性、抗药性与灭活等。2.原生质体制备与再生根据细胞壁的不同结构与组成，菌体的处理方法不同。在制备细菌、放线菌的原生质体时，主要使用溶菌酶，其中革兰氏阳性菌(G一)用溶菌酶处理，革兰氏阴性菌(G一)用溶菌酶加乙二胺

6、四乙酸钠(EDTA)处理。对于酵母、霉菌、大型真菌、植物，由于其细胞壁组成更为复杂，常用纤维素酶、蜗牛酶、几丁质酶等复合酶处理。原生质体的制备过程中受影响的因素主要有培养基成分、培养方法、菌龄、酶浓度、酶处理温度与时间、pH值、渗透压稳定剂等。制备的原生质体已经失去细胞壁，仅有一层厚约lOnm的细胞膜，它具有生物活性，但不是正常的细胞，在普通培养基上不能生长，必须涂布于再生培养基上，使之再生为正常的细胞。再生培养基需补加两类物质:一类是蛋白质、糖类或氨基酸等营养因子;另一类是渗透压稳定剂，如蔗糖(或甘露醇)、T二酸钠、KC1,Mgz‘等。3.原生质体融合19

7、74年，匈牙利的Ferenczy}b〕采用离心力诱导的方法报道了白地霉(Geotrichumcandidum)的营养缺陷型突变株的原生质体的融合。随后人们相继用NaCI,KCl和Ca(N03)’等作为诱变剂进行融合，但融合频率都很低。同年Ka。发现PEG在适量Cap‘存在下能有效地诱导植物原生质体融合，从而使这一技术跃上了新的阶段，大大提高了融合频率。PEG多采用分子量4000和6000两种，Hopwood}']研究认为这两者融合的效果差别不大。融合率还受PEG和阳离子的浓度、诱导融合时间、pH值等因素的影响。林红雨等〔a]采用在融合液中添加新生磷酸钙的方法

8、可以促进原生质体融合。在融合方法上，除了化学因子诱导