植物原生質體非對稱融合技術

植物原生質體非對稱融合技術08生物工程（2）班0802012008盛蕾摘要：植物物種間的生殖隔離在一定程度上阻礙了植物遺傳育種的進程，難以經(jīng)性狀重組得到優(yōu)良品質。而原生質體融合技術是實現(xiàn)基因重組的一條新途徑。本文主要介紹了植物原生質體融合技術中的非對稱融合技術的概念、意義、影響因素和應用等。關鍵詞：1原生質體2非對稱融合3影響因素4應用植物原生質體高等植物細胞經(jīng)酶解法去細胞壁分離出的部分為原生質體。1.1原生質體的制備1.1.1材料與酶液的準備雖然幾乎從植物的每一部分都可以分離出原生質體，最常用的材料還是植物的葉片。如采用葉片作材料時，注意植物的生長環(huán)境，葉片的年齡和其生理狀態(tài)。在使用這些材料前，通常使用酒精、什汞或次氯酸鈉對葉片進行消毒。制備酶液時要注意酶的種類、酶液的濃度、酶液的組成成分以及酶液的pH值。常用的酶有纖維素酶、半纖維素酶、蝸牛酶、瓊脂酶和果膠酶等。1.1.2原生質體的分離原生質體的分離有機械分離法、酶解分離法，其中常用的為酶解法。植物原生質體非對稱融合的概念兩種異源（種、屬間）原生質體，在誘導劑誘發(fā)下相互接觸，從而發(fā)生膜融合，胞質融合和核融合并形成雜種細胞，進一步發(fā)育成雜種植物體，稱為細胞融合，或細胞雜交。在植物原生質體融合研究中，原生質體融合通常有兩種方式：對稱融合和非對稱融合。這兩種融合方式常產(chǎn)生三種類型的雜交：對稱雜種、非對稱雜種和胞質雜種。對稱融合一般形成對稱雜種，其結果是在導入有用基因的同時，也帶入了親本的全部不利基因。一個雜種中有兩套不盡相關的基因并不是人們所期望，這樣常導致部分或完全不育，因而難以形成育種上的有用材料。非對稱融合得到的非對稱雜種含有受體的全部遺傳物質，而只有供體的部分遺傳物質，有時還能獲得供體染色體完全丟失的胞質雜種，在一定程度上可以克服細胞不親和性，還可以得到只轉移部分基因的雜種，提高育性，縮短育種時間。非對稱融合的影響因素用射線鈍化供體原生質體，造成原生質體丟失，從而影響非對稱雜種的獲得。染色體丟失是一個相當復雜的過程，丟失的程度和很多因素有關，包括所用射線的劑量、融合親本親緣關系的遠近及融合親本原生質體所處的細胞周期。3.1射線的劑量劑量對染色體丟失影響很大，但影響并不總是有規(guī)律可循。部分研究者發(fā)現(xiàn)所用射線的劑量與染色體的丟失具有一定巔峰相關性，也就是隨著劑量的增加，供體染色體的丟失也就相應的增多。融合親本的親緣關系一般認為，親緣關系越近，染色體丟失也就越嚴重，可能是由于體細胞不親和性所導致的染色體不平衡。種間或屬間組合，非對稱雜種中仍然保留有供體大部分的基因組，而親緣關系遠的組合則可能得到高度非對稱雜種。此外，親緣關系也影響到劑量與染色體丟失的相關性，在近緣組合中，染色體丟失與劑量相關，而在遠緣組合中，則不存在這種相關性。融合親本染色體的特性狀態(tài)細胞中染色體的大小和數(shù)量不盡相同，都影響到染色體的丟失。不同大小的染色體對輻射的敏感程度也不一樣，大的染色體比小的染色體敏感，射線較易造成大的染色體斷裂，從而發(fā)生丟失。不同物種間染色體數(shù)量不一致，對射線的反應也不一樣，隨細胞單位體積中染色體數(shù)目的增加而趨于敏感。染色體的緊密、松散的結構，對射線敏感而容易發(fā)生丟失。融合時原生質體所處的細胞周期研究發(fā)現(xiàn)，誘導處于細胞分裂周期不同時期的原生質體融合。雜種中染色體丟失情況不一樣。如果想雜種中保留親本全部染色體，可以考慮選用間期細胞作為融合材料；如果想得到親本染色體部分丟失的雜種，則選用處于分裂中期的細胞進行融合。這可能與上面提到夫人細胞中染色體的性質有關，中期細胞時染色體分散，對輻射敏感，易發(fā)生丟失。雙親細胞周期長短不一樣也是造成雜種后代中染色體丟失的一個因素，這主要與染色體分裂有關。3.5其他因素培養(yǎng)時間和選擇壓的使用與否等也影響到供體染色體的丟失。融合親本的倍性是影響染色體丟失的一個因子。有研究表明，倍性不同的組合較倍性相同的染色體丟失的多，這可能與染色體不平衡有關，倍性不同，則染色體不平衡程度高，造成分裂不同步的染色體多，因而丟失也多。非對稱融合的具體應用及存在的問題非對稱融合一定程度上克服體細胞不親和現(xiàn)象，可以得到用一般的方法得不到的雜種。小酸漿與胡蘿卜有性雜交未能得到雜種，而通過非對稱融合卻得到了愈傷組織，卻不能分化再生成植株，有的甚至還未觀察到器官發(fā)生，而通過非對稱雜交卻得到了雜種植株。非對稱融合還可得到可育雜種，并且不必多代回交就能夠得到應用，縮短了育種進程。目前已經(jīng)從很多組合中得到了可育的非對稱雜種，如煙草和大麥、煙草和胡蘿卜、矮牽牛和煙草等屬間以及番茄中內等組合都已得到可育非對稱體細胞雜種。非對稱融合是從供體單向轉移部分遺傳物質到受體中去的一種行之有效的方法。這對于轉移由多基因控制的具有重要經(jīng)濟價值的形狀有很大意義。非對稱融合可以迅速轉移胞質基質，對于一些由細胞質基因組控制的形狀的轉移具有重要的意義。但是，非對稱融合也存在著局限性。其最大的一個不足之處就是在于供體染色體丟失是一個隨機的過程，丟失的程度是不可預見和難以控制的。雖然研究者的初衷是除去一些不良性狀，但染色體丟失過程的發(fā)生是不以人的意志為轉移的，也許丟失的正是人們所需要的，保留下來的才是想淘汰的。有針對性的轉移特定染色體是非對稱融合技術亟待解決的問題