细胞工程的研究进展及前景展望.pdf

!科技情报开发与经济S C I-T E C HI N F O R M A T I O ND E V E L O P M E N T&E C O N O M Y2 0 0 6年第1 6卷第1 2期1 4H a r t u n g F,G i r o d B.Wa t e r m a r k i n g o f M P E G2 e n c o d e d v i d e o w i t h o u td e c o d i n g a n d r e e n c o r d i n gJ.S P I Ep r o c e e d i n g o n m u l t i m e d i a c o m p u t i n g a n dn e t w o r k i n g,S a n J o s e,1 9 9 7,3 0 2 0:2 6 4-2 7 3.1 5 黄继武,姚若河.基于块分类的自适应图像水印算法 J.中国图像图形学报,1 9 9 9,4(8):1 6 4 0-1 6 4 3.1 6 韦志辉.基于小波域视觉门限模型的数字水印技术 J.东南大学学报,1 9 9 8,2 8(5):4 4-4 8.1 7 黄豫蕾,陈树中.基于H V S和图像统计特征的数字水印技术 J.计算机应用与软件,2 0 0 4,2 1(1 1):1 0 2-1 0 4.1 8刘瑞祯,谭铁牛.数字图像水印研究综述 J.通信学报,2 0 0 0,2 1(8):3 9-4 7.1 9 李思静,杨小帆,石磊.数字水印:数字产品所有权保护的有力武器J.计算机应用与软件,2 0 0 4,2 1(1 0):1 6-1 7.2 0 王炳锡.数字水印技术 M.西安:西安电子科技大学出版社,2 0 0 3.2 1S t e f a n K a t z e n b e i s s e r,F a b i e n APP e t i t c o l a a.信息隐藏技术隐写术与数字水印 M.吴秋新,纽心忻,杨义先,译.北京:人民邮电出版社,2 0 0 1:1-8.(责任编辑:薛培荣)第一作者简介:涂燕琼,女,1 9 8 1年5月生,2 0 0 2年毕业于南方冶金学院,现为江西理工大学信息工程学院2 0 0 4级在读硕士研究生,助教,江西省赣州市江西理工大学3 2 7#信箱,3 4 1 0 0 0.S u mma r y o f t h e D i g i t a l Wa t e r ma r k i n g T e c h n i q u eT UY a n-q i o n g,J I AX i-l i n gA B S T R A C T:T h ed i g i t a l w a t e r m a r k i n gt e c h n i q u e,w h i c hi s an e wt e c h n i q u ef o r p r o t e c t i n gt h ec o p y r i g h t o f t h ed i g i t a lp r o d u c t s o c c u r r i n g i nr e c e n t y e a r s,i s a h o t p o i n t o f t h e r e s e a r c ho f i n t e r n a t i o n a l a c a d e m i c c i r c l e r s a t p r e s e n t.T h i s p a p e ri n t r o d u c e s t h e p r e s e n t r e s e a r c hs i t u a t i o na n db a s i c p r i n c i p l e o f d i g i t a l w a t e r m a r k i n g,t h e c l a s s i f i c a t i o na n dm a i na p p l y i n gf i e l d so f t h ew a t e r m a r k i n g,a n dl o o k sf o r w a r dt ot h ed e v e l o p i n gd i r e c t i o no f t h er e s e a r c ho nt h ed i g i t a l w a t e r m a r k i n gt e c h n i q u e.K E YWO R D S:d i g i t a l w a t e r m a r k i n g;c o p y r i g h t p r o t e c t i o n;w a t e r m a r k i n g a l g o r i t h m1细胞工程的概念及其基本操作细胞工程属于广义的遗传工程,是将一种生物细胞中携带的全套遗传信息的基因或染色体整个导入另一种生物细胞,从而改变细胞的遗传性,创造新的生物类型。它包括细胞融合、细胞重组、染色体工程、细胞器移植、原生质体诱变及细胞和组织培养技术。因此,研究者称细胞工程为细胞操作技术。近年来,在该领域的研究最引人注目的是细胞融合(C e l l f u s i o n)技术及细胞杂交(C e l l h y b r i d i z a t i o n),并取得一些突破性研究进展。细胞融合是应用经紫外线灭活的病毒(如仙台病毒)或以聚乙二醇和溶血卵磷脂处理体外培养细胞,使其细胞质膜发生改变,导致细胞互相合并而成多核体。同种细胞的融合称为同核体,不同种细胞的融合称为异核体。后者在以后的分裂过程中,不同遗传型染色体混合产生单核合核体。应用这一技术可以分析细胞的质核关系、基因表现的调节和基因在染色体上的定位。应用细胞融合可以大量培育新的生物类型。细胞杂交是应用细胞融合技术,使不同种细胞的细胞质和细胞核合并。由不同种的体细胞经过细胞融合后形成双核细胞,染色体在分裂过程中互混后产生的杂交单核子细胞便是杂交细胞,也称合核体。运用此法,亦可改变生物性状,培育出大量适合人类需求的新品系。新近细胞重组(C e l l R e c o n s t i t u t i o n)在细胞工程开发与应用研究方面发展较快,成果颇多。细胞重组是由不同细胞的核体与细胞质在融合子介导下并合形成完整细胞,在研究真核细胞的核、质相互关系及基因转移等方面具有重要价值。核体与胞质体在仙台病毒或聚乙二醇的诱导下能合并成为完整的重组细胞。目前不仅能使大鼠核体与小鼠胞质体并合成为新细胞,还能使人的核体与小鼠的胞质体并合成为重组细胞。若将胞质与完整的细胞融合,构成一个含有亲本核和两个亲本胞质的杂种细胞称为“胞质杂种”,就可以把一个亲本细胞的胞质基因(如线粒体基因)转移到另一个亲本细胞内,这样又成了基因重组育种新技术。这在细胞工程的研发上也取得了很多成果。2细胞工程的发展现状2.1细胞融合技术的研究进展应用细胞融合技术可以培育新型生物物种。它能打破只有同种生物杂交才能育种的限制,实现了种间亦可育种的突破。目前细胞融合技术不仅可以把不同种类的植物细胞、不同来源的动物细胞进行融合,而且还可以把动植物细胞融合在一起。该细胞工程的实施对于创造动物、植物、微生物新品种以及在医学领域都具有重要的应用价值。2 0世纪6 0年代,法国的国家病毒学和细胞融合实验室,在进行两种文章编号:1 0 0 5-6 0 3 3(2 0 0 6)1 2-0 1 4 5-0 2收稿日期:2 0 0 6-0 2-1 9细胞工程的研究进展及前景展望孙毅(信阳师范学院生命科学学院,河南信阳,4 6 4 0 0 0)摘要:简介了细胞工程的概念及基本操作,论述了其在若干重要领域研究取得的重大进展,并展望了其发展前景。关键词:细胞工程;基因;细胞融合;细胞杂交中图分类号:Q 8 1 3文献标识码:A1 4 5小鼠肿瘤细胞的研究实验时,观察到一种新类型细胞的形成。这种新型细胞具有与亲本细胞不同的形态特征以及不同的生长方式。特别是这种新型细胞的核所含的染色体数目等于亲本细胞染色体数的总和。这个结论被进一步的重复实验观察所证实。在被推广到其他非肿瘤小鼠细胞上也得到类似的结论。实验表明,这些细胞的融合率非常低,介于1 1 0-4和1 1 0-6之间,后来,研究者采用日本血凝病毒(J H V)提高了动物肿瘤细胞的融合率。这时研究人员进行新的实验时发现,J H V病毒可受紫外线辐射而完全失活,尽管如此,它仍然保持诱发细胞融合的能力。接着,日本的科学家在这方面研究又取得了新的进展,他们通过实验证实,使用减活仙台病毒诱发人体H e l a细胞和小鼠肿瘤细胞融合取得了成功,属于不同目的脊椎动物细胞之间都能诱发体细胞融合。专家们在评审这些实验新发现时指出,这既是细胞工程技术上的一项重大突破,也是生命科学理论上的一大发展,它给遗传育种,人为促进生物快速进化找到了一条新路。在这一新技术新理论的推动下,细胞工程的新成果接踵出现。如英国科学家于1 9 7 5年研制成功了淋巴细胞杂交瘤技术,这是英国科学家K o h l e r和M i l s t e n利用淋巴细胞与骨髓细胞进行融合并从中筛选出的杂交瘤细胞株。英国科学家还把免疫的小鼠B细胞,即能够分泌某种特殊抗体的细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合产生杂种细胞。它既能像B细胞那样产生并分泌免疫特异抗体,又像骨髓细胞那样无限繁殖,这种纯系产生的抗体叫单克隆抗体。单克隆抗体问世后很快就应用于临床实践,被称之为2 0世纪8 0年代的“生物导弹”。因为它能够引导药物定向和有选择地攻击癌细胞。目前已用于治疗诊断癌症、艾滋病等多种疑难疾病,及快速诊断人类、动物和农作物病害等方面,成为细胞工程在医学上最重要的成就之一。2.2用原生质体培育成功水稻新品种日本秋田生物技术公司和遗传资源开发利用中心联合采用细胞工程的原生质体突变,将“秋田小町”稻育成“新秋田小町”新品种。“秋田小町”是秋田县培育出的水稻品种,黏性稍低于“舆光”水稻,口感颇佳。它与舆光一样享有良好的声誉。开发水稻新品种通常的方法是采用不同品种间的杂交来进行的,如秋田小町就是“舆光”和“奥舆2 9 2”经过杂交培育出的品种。而新秋田小町则仅仅是以秋田小町一个品种,用细胞工程技术开发出的早熟、高产新品种。研究者采用的细胞工程被称之为“原生质体突变”。即当除掉植物细胞上的细胞壁,就会产生被称为原生质体的“裸细胞”,在一定条件下,培育这种原生质体,一个细胞就能长成一株完整的植株。这是利用再生时发生的各种突然变异的一种育种技术。秋田遗传资源开发利用中心从发生的各种突变的秋田小町子代中挑选了与秋田小町品质一样,但成熟期早、产量更高的突变类型,进一步培育成了新秋田小町。在试种过程中,产量大大提高,取得了明显的经济效益。我国科学家利用细胞工程的原生体育种在世界上首创了食用菌属间原生质体杂交。食用菌体细胞杂交育种,是近几年世界上发展较快的一项高新技术,但一直仅限于种间原生质体杂交。河北农业大学与中科院遗传所合作研究,终于实现了平菇与香菇属间原生质体杂交,并得到了杂交种,培育出了子实体。研究者对此无性杂交种子实体与亲本子实体的形态特征、氨基酸成分及同二酶谱进行比较,有力地提供了杂交种具备了新的优良性状的证据。这种属间杂交新品种,既有香菇的独特香味和优良品质,又有平菇的高产量、生长周期短、易栽培、抗逆性强等特性。运用原生质体突变和原生质体杂交培育出优良品种,不仅在生命科学理论上是重大突破,还为快速培育高产品种提供了证据,更是为培育具有优良性状的新生物类型开辟了一条新途径。2.3植物细胞和组织培养技术的开发应用由于植物细胞具有全能性,即植物的体细胞具有母体植株全部遗传信息并会发育成为完整的个体。因而,每一个植物细胞可以像胚胎细胞一样,经离体培养再生成植株。随着细胞工程技术的不断发展,植物细胞和组织培养这一细胞工程技术也无例外地得到发展,目前已在许多植物上,特别是在农林生产实践中得到了广泛应用。尤