細胞工程在植物中的應用
⑴微繁殖技術的應用
微繁殖技術，即以植物器官、組織、細胞或原生質體為外植體，在離體培養條件下進行植物再生的技術。微繁殖技術的應用，不僅可以克服高度雜合物種有性繁殖造成的後代嚴重分離，如澳大利亞的番木瓜；它可用於快速繁殖著名或瀕危物種，如菠蘿和草莓。通過微繁殖技術再生的主要樹種有木瓜、柑橘、龍眼、荔枝、蘋果、梨、葡萄、草莓、香蕉等。，從而實現商業化生產。
蘋果、草莓等無病毒苗可通過莖尖培養或微嫁接技術獲得。此外，在組織培養過程中，如愈傷組織培養、細胞懸浮培養、原生質體培養等。通過pH值、溫度、離子濃度等條件的變化，可以增加變異，篩選出優良的突變體，為新品種的選育開辟了壹條新的途徑。
愈傷組織、懸浮細胞和原生質體是基因轉化的良好受體材料，離體培養的植株再生也是實現植物遺傳轉化的重要環節。
此外，微繁殖技術為種質保存提供了新的方法。在離體培養條件下，許多種質資源可以通過緩慢生長和低溫處理長期保存，並可以在不同國家和地區之間進行收集、交換、保存和應用，即建立“基因庫”，實現種質資源的全球共享。例如，比利時天主教大學魯汶研究中心就有大量的香蕉種質庫保存在試管中。
⑵大量細胞培養和有用次生代謝產物的生產
大量培養有用的次生代謝產物是植物細胞工程的另壹個重要應用領域。通過細胞工程技術，刺激植物體內壹些重要次生代謝產物的合成和積累，進而分離純化，如壹些珍貴的藥物、香料、色素等。，實現植物產品的工業化生產。
早在1964年，我國就開始培育人參細胞。1980之後，我國科研人員先後對紫草、三七、紅豆杉、黃花蒿、高山紅景天、水母雪蓮等植物進行了大量的細胞培養和研究，並利用生物反應器對藥用植物進行了小規模和中試規模的細胞培養。其中新疆紫草中試規模達到100L，紫草素少量生產，用於開發化妝品和抗菌、抗病毒、抗腫瘤藥物。中國紅豆杉大規模細胞培養也初見成效，從細胞培養中獲得了珍貴的抗癌藥物紫杉醇，但產量有待提高。
⑶單倍體技術的應用
單倍體育種及相關研究已廣泛應用於農業和園藝植物。Blakeslee等人(1922)和Kostoff(1941年)分別獲得單倍體植株，有利於突變檢測和抗性細胞系的篩選，大大縮短育種時間。此外，單倍體在基因定位和基因轉移研究中發揮著重要作用。
自然發生的單倍體是罕見的，僅限於幾種植物。花藥培養是形成單倍體的重要途徑。自1964首次成功進行花藥培養以來，花藥培養技術取得了顯著進展，尤其是在水稻、小麥、玉米等作物上。目前比較成功的果樹品種主要有番荔枝(Nair等，1983)、木瓜(Litz和Conover，1978)、四個柑橘品種(陳，1985)、龍眼(唐和魏，1984)、龍眼。1983)、蘋果(張等，1990)、梨(約旦，1975)、葡萄(拉賈塞卡蘭和，1979)等。薛光榮等(1980)通過培養東方草莓(四倍體)的單倍體花粉，成功誘導出單倍體植株。
花藥培養主要受基因型、花藥發育階段、預處理和培養條件的影響。主要問題是單倍體誘導頻率低，難以區分單倍體自發加倍形成的二倍體和體細胞組織形成的二倍體。如福勒等人(1971年)、西山麗等人(1974)和羅薩蒂等人(1975)以八倍體草莓的花藥為材料誘導愈傷組織和分化植株，發現再生植株仍為八倍體，由無性器官發育而來。
除花藥培養外，植物的卵細胞、輔助細胞和反足細胞等單倍體細胞通過體外培養可以分化成單倍體胚或愈傷組織。已經進行了許多嘗試來培養胚珠和子房，但是在大多數情況下，生長停止在愈傷組織階段。
(4)胚胎培養
胚離體培養是最早直接應用於植物改良的組織培養技術。胚培養可以克服雜交後胚的衰退，保證種內或種間雜交的成功，或用於無性繁殖困難植物的培養。胚培養還可以克服種子休眠和敗育。Magdalita等人(1996)和Drew等人(1997)分別對番木瓜進行種間雜交，獲得合適的胚，然後進行胚培養，促進雜交成功。喬丹(1992)獲得了愈傷組織，但沒有獲得再生植株。
澳大利亞國際農業技術研究中心成功培育出番木瓜與其野生種的雜交胚，並獲得雜交後代，野生種的抗性、含糖量高等優良性狀得到遺傳。荔枝是難以進行離體培養的果樹之壹。Kantharajah等人(1992)培養了長度為3 mm的荔枝未成熟胚..通過未成熟胚培養再生的其他樹種包括鱷梨、番荔枝和木瓜。姚強(1990)將桃、油桃和桃花的幼胚培養60天，獲得再生植株。J.Button等(1975)通過甜橙胚性愈傷組織的體外培養獲得了完整植株。
⑸原生質體培養和體細胞雜交。
原生質體是去除細胞壁的單細胞，是能在體外再生完整植株的最小單位。每個原生質體都包含個體的所有遺傳信息，在合適的培養條件下，它具有再生出與其親本相似的個體的全能性。原生質體培養的主要目的是通過原生質體融合克服遠緣雜交的障礙，實現體細胞雜交，產生雜交後代。在原生質體培養過程中，往往會出現大量變異，從中可以篩選出優秀的突變體。原生質體可以吸收外來細胞器、病毒、DNA等各種大分子遺傳物質，是遺傳轉化的理想工具。此外，同時獲得的大量原生質體具有遺傳同質性，可以為細胞生物學、發育生物學、細胞生理學、細胞遺傳學等生物學科建立良好的實驗體系。
Lizz(1986)分離了番木瓜的原生質體，Krikorian等人(1988)分離了香蕉的原生質體，但兩者都沒有獲得持續分裂的細胞。Nyman等人(1987，1988)首先報道了草莓品種Sengana和Canaga的原生質體培養和植株再生。在1992中，他們從草莓試管苗的幼葉和葉柄的原生質體中獲得了再生植株。Infante等人從森林草莓高山營養系統試管苗的葉片和葉柄中分離原生質體，獲得再生植株。愈傷組織和懸浮細胞是制備原生質體的重要材料，但只有少數樹種成功地從落葉果樹的愈傷組織或懸浮細胞中分離出原生質體，其中最成功的樹種是獼猴桃。蔡啟貴等(1988)從中華獼猴桃愈傷組織中分離原生質體，獲得再生植株。Kovalenko等人(1990)和Ochatt等人(1988)利用懸浮細胞系分別從柯爾特櫻桃和歐洲葡萄中分離原生質體，獲得再生植株。
林等(1997)從胚性愈傷組織中分離原生質體，獲得再生植株。易幹軍等(1997)也從胚性愈傷組織中分離出了柑橘(洪江柑橘)的原生質體，獲得了再生植株。然而，從葉肉中分離原生質體並不成功。馬等(1998)分離培養了山杏原生質體。在適宜的條件下，山杏原生質體變形4-5天，5-6天開始第壹次分裂。20天左右可形成15-20細胞的小細胞團，60天後可形成微型愈傷組織。繼代培養後，愈傷組織可誘導出不定芽和不定根，形成完整植株。丁愛萍等(1994)研究了蘋果原生質體培養和植株再生。從胚性愈傷組織建立的懸浮細胞系中分離原生質體，獲得再生植株。
去除細胞壁後，植物細胞可以像受精壹樣相互融合，可以實現常規雜交中不親和親本間的遺傳物質重組，從而開辟了體細胞雜交的新領域。體細胞雜交已廣泛應用於植物育種，並在細胞質雄性不育和抗病性方面取得了顯著進展。同時，在木本果樹上也獲得了具有經濟價值的體細胞雜種植株。
目前最有效的融合系統有兩種PEG-高pH/Ca2+法和電擊融合法。
第壹例體細胞雜交是通過番茄和馬鈴薯的原生質體融合實現的。原生質體融合技術已廣泛應用於柑橘種間雜交。Ohgawary將甜橙和飛龍的原生質體融合，獲得體細胞雜種植株。
美國學者Grosser將甜橙懸浮培養細胞的原生質體與遠緣紫莖澤蘭愈傷組織的原生質體融合，獲得了異源四倍體的體細胞雜種植株。S.distcha具有抗病、耐寒、耐鹽等優良特性，適合作為柑橘的砧木。
[6]轉型
分子生物學的迅速發展導致了植物科學的壹場新革命。經過多年的探索，人們在分子水平上對生物學和遺傳學有了深刻的認識。結合組織培養技術，分子生物學技術已應用於植物基因組的修飾和改變。
由於基因編碼的同壹性，任何生物(如病毒、真菌和昆蟲)中的有用基因都可以轉移到植物中。基因(如抗蟲或抗病基因)的引入導致新基因型的出現或基因型的改良，從而可以選擇抗蟲或抗病基因型。
目前已經分離或應用的目標基因主要有抗病蟲害基因、抗非生物脅迫基因、提高作物產量和品質基因、改變其他植物性狀基因等。
將外源基因導入植物細胞的方法有很多，如農桿菌質粒介導法(包括Ti質粒的Ri質粒)、植物病毒載體介導法、DNA直接導入法(包括PEG介導、脂質體介導等化學誘導的DNA直接轉化法、電刺激法、超聲波、顯微註射、激光微束、粒子轟擊等物理誘導的DNA直接轉化法)和種質系統介導的基因轉化法(包括花粉管導入法、生殖細胞浸泡法等。).目前，最常用和有效的方法是根癌農桿菌介導法和基因槍法。自從1983在煙草和馬鈴薯中首次成功進行農桿菌介導的轉化以來，已有約120株植物被該方法轉化。農桿菌介導的方法對雙子葉植物非常有效，但也用於單子葉植物。基因槍法既可作為愈傷組織，也可作為受體懸浮細胞，對單子葉植物非常有效。
2.細胞工程在動物中的應用。
(1)優良瀕危品種和新品種的快速繁殖。
經腹懷孕提高種畜利用率。20世紀30年代，綿羊和山羊的胚胎移植獲得成功。1982美國學者獲得世界首例試管牛。通過體外受精、核移植技術、胚胎分割、胚胎融合等技術達到快速繁殖的目的，還可以創造出高產奶牛、瘦肉型豬等新品種。通過胚胎工程和克隆技術培育大熊貓、東北虎等珍稀動物。
⑵利用動物細胞培養生產活性產品和藥物。
主要疫苗、抗體等。1975年，英國劍橋大學利用動物細胞融合技術首次獲得單克隆抗體。300L和1000L培養罐已分別用於生產單克隆抗體和灰色脊髓炎疫苗。20世紀90年代，國際上出現了壹種以活細胞為治療劑的“活細胞療法”，主要是將患者的自體細胞在體外進行增殖、擴增或註射到體內。這種方法對癌癥、白血病、糖尿病、燒傷、艾滋病等有潛在的治療作用。
(3)用於醫療器官修復或移植的組織工程
利用細胞工程技術，可以在體外繁殖少量人體殘余器官的正常細胞，從而獲得患者器官移植所需的功能相同、無排斥反應的器官。例如，壹些骨骼、軟骨、血管和皮膚正在實驗室中培養，肝臟、胰腺、心臟、乳房、手指和耳朵正在實驗室中生長和成型。
(4)轉基因動物的生物反應器。
與傳統的動物細胞培養相比，轉基因動物制藥技術具有很高的效益，轉基因動物是天然的基因制藥廠。1992，上海醫學遺傳研究所培育出國內首例攜帶人類蛋白基因的轉基因試管牛。2000年，我國培育出攜帶人α抗胰蛋白酶基因的轉基因山羊，可從轉基因羊奶中提取治療慢性肺氣腫、先天性肺纖維化囊腫等疾病的特效藥。
3.細胞工程在能源和環境保護中的應用。
為了獲得壹株能夠分解利用纖維素水解液並高效生產乙醇的菌株，將具有較強纖維二糖利用能力的假絲酵母與高產乙醇的釀酒酵母進行融合。獲得的融合子不僅以纖維二糖為唯壹碳源，而且比其親本具有更高的乙醇生產能力。
將4株綠色鏈黴菌TTA和西康鏈黴菌75viz融合，其降解玉米稭稈纖維素的能力比親本提高了155%~264%。
通過電融合，將釀酒酵母和吉列爾莫假絲酵母進行融合，篩選出能夠利用木糖和纖維二糖生產乙醇的菌株，對纖維素可再生資源的利用和減少環境汙染具有重要意義。