植物原生质体非对称融合技术

植物原生质体非对称融合技术08生物工程（2）班0802012008盛蕾摘要：植物物种间的生殖隔离在一定程度上阻碍了植物遗传育种的进程，难以经性状重组得到优良品质。而原生质体融合技术是实现基因重组的一条新途径。本文主要介绍了植物原生质体融合技术中的非对称融合技术的概念、意义、影响因素和应用等。关键词：1原生质体2非对称融合3影响因素4应用植物原生质体高等植物细胞经酶解法去细胞壁分离出的部分为原生质体。1.1原生质体的制备1.1.1材料与酶液的准备虽然几乎从植物的每一部分都可以分离出原生质体，最常用的材料还是植物的叶片。如采用叶片作材料时，注意植物的生长环境，叶片的年龄和其生理状态。在使用这些材料前，通常使用酒精、什汞或次氯酸钠对叶片进行消毒。制备酶液时要注意酶的种类、酶液的浓度、酶液的组成成分以及酶液的pH值。常用的酶有纤维素酶、半纤维素酶、蜗牛酶、琼脂酶和果胶酶等。1.1.2原生质体的分离原生质体的分离有机械分离法、酶解分离法，其中常用的为酶解法。植物原生质体非对称融合的概念两种异源（种、属间）原生质体，在诱导剂诱发下相互接触，从而发生膜融合，胞质融合和核融合并形成杂种细胞，进一步发育成杂种植物体，称为细胞融合，或细胞杂交。在植物原生质体融合研究中，原生质体融合通常有两种方式：对称融合和非对称融合。这两种融合方式常产生三种类型的杂交：对称杂种、非对称杂种和胞质杂种。对称融合一般形成对称杂种，其结果是在导入有用基因的同时，也带入了亲本的全部不利基因。一个杂种中有两套不尽相关的基因并不是人们所期望，这样常导致部分或完全不育，因而难以形成育种上的有用材料。非对称融合得到的非对称杂种含有受体的全部遗传物质，而只有供体的部分遗传物质，有时还能获得供体染色体完全丢失的胞质杂种，在一定程度上可以克服细胞不亲和性，还可以得到只转移部分基因的杂种，提高育性，缩短育种时间。非对称融合的影响因素用射线钝化供体原生质体，造成原生质体丢失，从而影响非对称杂种的获得。染色体丢失是一个相当复杂的过程，丢失的程度和很多因素有关，包括所用射线的剂量、融合亲本亲缘关系的远近及融合亲本原生质体所处的细胞周期。3.1射线的剂量剂量对染色体丢失影响很大，但影响并不总是有规律可循。部分研究者发现所用射线的剂量与染色体的丢失具有一定巅峰相关性，也就是随着剂量的增加，供体染色体的丢失也就相应的增多。融合亲本的亲缘关系一般认为，亲缘关系越近，染色体丢失也就越严重，可能是由于体细胞不亲和性所导致的染色体不平衡。种间或属间组合，非对称杂种中仍然保留有供体大部分的基因组，而亲缘关系远的组合则可能得到高度非对称杂种。此外，亲缘关系也影响到剂量与染色体丢失的相关性，在近缘组合中，染色体丢失与剂量相关，而在远缘组合中，则不存在这种相关性。融合亲本染色体的特性状态细胞中染色体的大小和数量不尽相同，都影响到染色体的丢失。不同大小的染色体对辐射的敏感程度也不一样，大的染色体比小的染色体敏感，射线较易造成大的染色体断裂，从而发生丢失。不同物种间染色体数量不一致，对射线的反应也不一样，随细胞单位体积中染色体数目的增加而趋于敏感。染色体的紧密、松散的结构，对射线敏感而容易发生丢失。融合时原生质体所处的细胞周期研究发现，诱导处于细胞分裂周期不同时期的原生质体融合。杂种中染色体丢失情况不一样。如果想杂种中保留亲本全部染色体，可以考虑选用间期细胞作为融合材料；如果想得到亲本染色体部分丢失的杂种，则选用处于分裂中期的细胞进行融合。这可能与上面提到夫人细胞中染色体的性质有关，中期细胞时染色体分散，对辐射敏感，易发生丢失。双亲细胞周期长短不一样也是造成杂种后代中染色体丢失的一个因素，这主要与染色体分裂有关。3.5其他因素培养时间和选择压的使用与否等也影响到供体染色体的丢失。融合亲本的倍性是影响染色体丢失的一个因子。有研究表明，倍性不同的组合较倍性相同的染色体丢失的多，这可能与染色体不平衡有关，倍性不同，则染色体不平衡程度高，造成分裂不同步的染色体多，因而丢失也多。非对称融合的具体应用及存在的问题非对称融合一定程度上克服体细胞不亲和现象，可以得到用一般的方法得不到的杂种。小酸浆与胡萝卜有性杂交未能得到杂种，而通过非对称融合却得到了愈伤组织，却不能分化再生成植株，有的甚至还未观察到器官发生，而通过非对称杂交却得到了杂种植株。非对称融合还可得到可育杂种，并且不必多代回交就能够得到应用，缩短了育种进程。目前已经从很多组合中得到了可育的非对称杂种，如烟草和大麦、烟草和胡萝卜、矮牵牛和烟草等属间以及番茄中内等组合都已得到可育非对称体细胞杂种。非对称融合是从供体单向转移部分遗传物质到受体中去的一种行之有效的方法。这对于转移由多基因控制的具有重要经济价值的形状有很大意义。非对称融合可以迅速转移胞质基质，对于一些由细胞质基因组控制的形状的转移具有重要的意义。但是，非对称融合也存在着局限性。其最大的一个不足之处就是在于供体染色体丢失是一个随机的过程，丢失的程度是不可预见和难以控制的。虽然研究者的初衷是除去一些不良性状，但染色体丢失过程的发生是不以人的意志为转移的，也许丢失的正是人们所需要的，保留下来的才是想淘汰的。有针对性的转移特定染色体是非对称融合技术亟待解决的问题