备课素材：不对称植物体细胞杂交-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

不对称植物体细胞杂交 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．它可以克服远源杂交不亲和的障碍．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-体细胞杂交产生三倍体植物上显示出重要的应用前景，在原生质体技术发展初期，人们试图通过原生质体融合（对称体细胞融合）将两个亲缘关系较远的物种的基因组结合在一起创造新的植物类型．然而融合产物虽得到再生植株，但出现其可育性及形态特征趋于不正常化且双亲染色体出现不可控性排斥与丢失或者获得的体细胞杂种愈伤组织难以分化等问题．典型的例子是马铃薯与番茄的原生质体融合。然而两者融合后得到再生植株，但未能如期望的那样，而是外形倾向于番茄植株，花和叶具杂种特点，结实畸形，地下未形成块茎。其他研究也有类似情况，获得的体细胞杂种不仅没有把双亲的优点结合起来，甚至失去了他们各自原有的有益特性，主要原因是∶ 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。所以"番茄—马铃薯"杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。而携带受体全部染色体和供体少数染色体或染色体片断的不对称杂种成为培育新种质的更有价值的材料，从而缩短育种时间。因此，近年来不对称体细胞杂交已成为原生质体融合的热考点．     体细胞杂种按照融合产物的细胞核组分来看可以分为对称性和非对称性细胞杂种两类，非对称细胞杂种又分为核不对称和胞质杂种两类．一般来说，对称融合多形成对称杂种，其结果是在导入有用基因（或优良性状）的同时也带入了亲本的全部不利基因（或性状）;而非对称融合只转移部分核基因或者只转移胞质内容物，从融合再生植株中挑选具有优良性状的植株;此外还可采用配子与体细胞杂交来产生三倍体植物．     不对称融合的方法有：通过物理或化学因子（常用的有 X 射线、γ射线、紫外线、碘乙酰胺（IOA）、R6G-罗丹明6G）处理供体原生质体，使供体亲本一方仅以胞质基因或部分核基因转移到受体一方，从而直接获得胞质杂种或不对称核杂种。目前也有用紫外线辐射处理供体细胞或原生质体，使其染色体被击成“小片段＂，然后与一个正常受体细胞或原生质体融合．在部分同源的适宜条件下发生重组，使供体染色体碎片“掺入＂受体染色体中，从而形成具有受体整套染色体组，而仅有少量供体染色体片段的不对称杂种． 如何从含有双亲单细胞和同源融合细胞中筛选出杂种细胞是体细胞杂交成功的另一关键技术．最初研究人员利用双亲原生质体的形态特征判断异核细胞，但准确度不高．对于难以用肉眼观察到差别的原生质体可用不同活性荧光染料标记，利用流式细胞计数仪可将荧光染色后的原生质体融合细胞高效率地自动分离出来，此法由于仪器昂贵，应用并不普遍．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；杂种细胞由于融合后在细胞核和细胞质的功能上实现了互补，使细胞恢复正常分裂等。     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．高中经常考查鉴定Southern 杂交和性状水平的鉴定或利用PCR扩增基因再电泳，利用电泳图鉴定. 例1、非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，破坏其细胞核；用蕊香红6G处理另一原生质体，使其细胞质失活，然后诱导两原生质体融合。研究者利用该技术获得了抗三嗪类除草剂（芸苔叶绿体基因控制） 的萝卜新品种。下列说法错误的是（　　） A．用纤维素酶和果胶酶处理两种植物的组织细胞获得原生质体 B．用射线照射芸苔原生质体，用蕊香红6G 处理萝卜原生质体 C．可用聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等方法诱导原生质体融合 D．融合后的原生质体必须经过筛选才可获得杂种细胞的原生质体 【解析 】A、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，根据酶的专一性，用纤维素酶和果胶酶处理两种植物的组织细胞获得原生质体，A正确；B、结合题干“非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，