备课素材：植物体细胞杂交技术2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

植物体细胞杂交技术  有性杂交是通过雌雄配子结合，实现双亲遗传物质转移和重组的常规育种手段。这一育种技术在植物育种工作中发挥了巨大的作用。但是远缘杂交的有性不亲和、双亲花期不遇、雌／雄不育等阻碍了这一技术在植物育种中的应用。 植物体细胞杂交是以原生质体培养为基础，人工诱导使不同亲本原生质体融合，并通过对异核体的培养产生体细胞杂种的技术。体细胞杂交在转移抗逆性状，进行作物改良，实现远缘重组，创造新型物种，以及定向转移胞质基因控制的性状和利用配子一体细胞杂交产生三倍体植物上显示出重要的应用前景，并对丰富种质、保持和促进生物多样性具有重大的意义。 一．体细胞杂交步骤 二．原生质体的制备 1、原生质体包括细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质，用于细胞工程。 2、酶解法：用纤维素酶和果胶酶去除原生质体外包裹的无生命物质—细胞壁 三．植物细胞融合 1、植物细胞融合方法： 生物方法（病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）、物理方法（电激和激光）   某些病毒如：仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白，可介导病毒同宿主细胞融合，也可介导细胞与细胞的融合，因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。化学和物理方法可造成膜脂分子排列的改变，去掉作用因素之后，质膜恢复原有的有序结构，在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。   在植物育种方面已经成功的有萝卜+甘蓝、粉蓝烟草+郎氏烟草、番茄+马铃薯 2、植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是：形成新的细胞壁 四．杂种细胞的筛选   20世纪80年代，曾利用植物突变体间遗传互补原理选择杂种细胞及其愈伤组织，如两个营养缺陷型突变体杂交后可产生恢复正常表现的杂种；两个非等位基因突变产生的叶绿体缺失型突变体产生的杂种可能由于互补而产生恢复绿色表型的杂种愈伤组织和植株。   随着分子生物学的发展，基因转化系被应用于体细胞杂交。在进行番茄与茄子不对称体细胞杂交时，供体为卡那霉素转化系，但辐照使之钝化，不能分裂，而受体对卡那霉素敏感，只有具受体全套基因组和供体抗卡那霉素基因杂种才能在含卡那霉素的培养基上生长。   我国夏光敏则利用融合产物的再生能力互补法来选择杂种。即受体和供体愈伤组织都经过多年的继代，或供体经高剂量辐照后失去再生完整植株的能力，但融合产物具有再生完整植株的能力，从而获得杂种植株。   近几年，一些学者通过化学试剂如IOA钝化受体原生质体，使其线粒体失活，而用物理辐照钝化供体原生质体使其核染色质受到伤害从而也失去持续分裂的能力，但融合后的杂种细胞由于生理互补可形成愈伤组织及植株，从而可以被筛选出来。这种筛选体系简单省时，获得的杂种植株由于都是亲本基因，不存在不安全因素，易于推广使用。 五．植物组织培养   植物组织培养概念：指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。   植物组织培养过程：成熟细胞离—分生细胞—愈伤组织—形态建成—完整植株 六．杂种植株的鉴定   杂种细胞的筛选仅提供了细胞杂种真实性的间接证据。由于初始融合产物的遗传物质可能被排除，或在培养过程中会发生体细胞克隆变异等现象，因而还必须对获得的杂种进行严格的鉴定。用来鉴定体细胞杂种的方法除形态学(花的颜色、形态、叶子的形态和大小等)比较，细胞学观察(染色体、叶绿体数目、形态等)和生化分析(同工酶和次生代谢产物等)外，最直接的杂种证据来自于分子生物学鉴定。   目前，用于体细胞杂种鉴定的分子生物学方法有RFLP、RAPD、Southern杂交、原位杂交等。 七．展望及问题   虽然目前体细胞杂交还没有有效的手段将野生资源中有益性状转移到栽培种中，仍然存在体细胞杂种再生困难或再生植株寿命短等问题。但是随着植物体细胞杂交的技术的不断完善，获得杂种再生完整植株的科属范围不断扩大，植物体细胞杂交技术将被广泛运用。   传统的突变育种和有性杂交育种历时长，同时突变育种随机性大，而采用融合育种将会缩短育种时间。尤其对于双亲花期不遇、雌／雄不育或者某种作物基因库已经通过杂交育种被充分利用，为了适应现代农业的高品质、高抗逆性的要求，就必需开发新的基因资源，进行远缘杂交。而融合育种可以克服远缘杂交存在有性不亲合现象。 学科网（北京）股份有限公司 $