植物體細胞雜交的研究進展

植物體細胞雜交的研究進展1.本文概述簡要介紹植物體細胞雜交的概念和重要性。植物體細胞雜交是一種將來自不同植物的體細胞融合在一起，形成新的雜種細胞的技術(shù)。這一技術(shù)對于植物遺傳學(xué)、育種學(xué)以及生物技術(shù)領(lǐng)域具有重要的意義，因為它不僅有助于研究植物的遺傳特性，還能夠創(chuàng)造出具有新性狀的植物品種。概述植物體細胞雜交技術(shù)的發(fā)展歷史。自20世紀60年代以來，隨著細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，植物體細胞雜交技術(shù)得到了顯著的進步。從最初的物理和化學(xué)誘導(dǎo)方法，到后來的電融合和激光誘導(dǎo)融合技術(shù)，科學(xué)家們不斷探索和優(yōu)化體細胞雜交的方法，以提高雜種細胞的生成效率和穩(wěn)定性。再次，強調(diào)當前研究的熱點和挑戰(zhàn)。盡管植物體細胞雜交技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果，但仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，例如雜種細胞的存活率低、雜種植株的染色體穩(wěn)定性問題以及雜交后的性狀表達不一致等。當前的研究熱點主要集中在提高雜交效率、優(yōu)化雜交后的植株再生體系以及探索新的雜交誘導(dǎo)技術(shù)等方面。闡述本文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容。本文將首先回顧植物體細胞雜交的基本原理和方法，然后介紹近年來在該領(lǐng)域取得的重要進展，包括新的誘導(dǎo)技術(shù)、雜種細胞的篩選和鑒定方法以及雜種植株的表型和遺傳特性分析。文章還將討論目前存在的主要問題和未來的研究方向，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究者提供參考和啟示。2.體細胞雜交的技術(shù)方法體細胞雜交是一種重要的生物技術(shù)手段，它通過將兩個不同物種或品種的植物體細胞融合，產(chǎn)生具有雙親特性的雜種植物。這種方法在植物育種、基因工程以及基礎(chǔ)研究中具有重要意義。本節(jié)將詳細介紹體細胞雜交的技術(shù)方法，包括融合前處理、融合方法以及融合后的篩選和培養(yǎng)。原生質(zhì)體制備：通過酶解法（如纖維素酶和果膠酶）去除植物細胞的細胞壁，獲得保持活性的原生質(zhì)體。原生質(zhì)體純化：通過離心等方法去除酶解液和未酶解的細胞壁殘片，獲得純凈的原生質(zhì)體。原生質(zhì)體活化：通過高滲溶液處理，使原生質(zhì)體恢復(fù)活性，提高融合效率?；瘜W(xué)融合：使用聚乙二醇（PEG）作為融合劑，在高滲環(huán)境下誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。電融合：通過電脈沖誘導(dǎo)原生質(zhì)體膜破裂和融合。這種方法融合效率高，但對設(shè)備要求較高。培養(yǎng)：將篩選出的雜種細胞通過液體懸浮培養(yǎng)或固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，誘導(dǎo)其分化成植株。盡管體細胞雜交技術(shù)在植物育種中具有重要應(yīng)用，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如融合效率低、篩選困難以及再生植株的遺傳穩(wěn)定性問題。未來的研究需要進一步優(yōu)化融合和培養(yǎng)條件，提高融合效率，同時發(fā)展更高效的篩選技術(shù)，確保獲得的雜種植株具有穩(wěn)定且有用的遺傳特性。體細胞雜交技術(shù)為植物育種和基因工程提供了強大的工具。通過不斷優(yōu)化融合前處理、融合方法和融合后的篩選培養(yǎng)技術(shù)，可以提高體細胞雜交的成功率和應(yīng)用價值。未來的研究有望克服現(xiàn)有挑戰(zhàn)，使體細胞雜交技術(shù)在植物科學(xué)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。3.體細胞雜交的生物學(xué)基礎(chǔ)植物體細胞雜交（PlantSomaticHybridization）的生物學(xué)基礎(chǔ)主要涉及細胞融合、遺傳重組、細胞再生和分化等過程。這些基礎(chǔ)過程不僅揭示了植物細胞雜交的可行性，而且對于理解植物生長發(fā)育、遺傳改良以及生物多樣性具有重要意義。細胞融合是植物體細胞雜交的第一步，也是整個雜交過程的關(guān)鍵。它涉及到兩個不同植物細胞的質(zhì)膜和細胞壁的融合，從而形成一個新的雜交細胞。這一過程通常需要外部刺激，如電脈沖、化學(xué)物質(zhì)（如聚乙二醇）或病毒載體等。細胞融合的機理包括質(zhì)膜融合、細胞質(zhì)融合以及隨后發(fā)生的核融合。質(zhì)膜融合使兩個細胞的質(zhì)膜結(jié)合在一起，細胞質(zhì)融合使兩個細胞的細胞質(zhì)混合，而核融合則將兩個細胞的細胞核融合為一個。細胞融合后，兩個不同來源的細胞核必須進行遺傳重組，以形成穩(wěn)定的雜種細胞。遺傳重組涉及到DNA的交換和重組，這是通過同源重組、非同源末端連接和微同源介導(dǎo)的重組等機制實現(xiàn)的。這些機制使得雜交細胞能夠整合來自兩個不同親本的遺傳信息，從而形成具有新遺傳特性的細胞。在遺傳重組之后，雜交細胞需要通過細胞再生和分化過程形成完整的植物個體。這一過程涉及到細胞分裂、細胞分化和器官發(fā)生等生物學(xué)過程。細胞再生通常通過組織培養(yǎng)技術(shù)實現(xiàn)，如愈傷組織的誘導(dǎo)和芽、根的形成。分化過程則涉及到細胞特化，形成各種不同的細胞類型和組織，最終形成具有新遺傳特性的植物個體。植物體細胞雜交不僅能夠產(chǎn)生新的遺傳組合，而且還能夠產(chǎn)生新的遺傳特性。這些特性可能包括對環(huán)境脅迫的耐受性、對病蟲害的抗性、改良的產(chǎn)量和品質(zhì)等。這些新特性對于植物育種和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義?？偨Y(jié)起來，植物體細胞雜交的生物學(xué)基礎(chǔ)主要包括細胞融合、遺傳重組、細胞再生和分化等過程。這些過程不僅揭示了植物細胞雜交的可行性，而且對于理解植物生長發(fā)育、遺傳改良以及生物多樣性具有重要意義。4.體細胞雜交在植物育種中的應(yīng)用植物育種中，體細胞雜交技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。它克服了傳統(tǒng)有性雜交的局限性，如遠緣雜交的不親和性、雙親花期不遇、雌雄不育等問題。體細胞雜交技術(shù)可以實現(xiàn)不同物種甚至不同屬之間的雜交，從而創(chuàng)造出新的植物品種。核質(zhì)替換：通過體細胞雜交技術(shù)，可以實現(xiàn)植物細胞核和細胞質(zhì)的替換，從而獲得具有新性狀的植物品種。細胞質(zhì)雜種的獲得：體細胞雜交技術(shù)可以用于獲得具有不同細胞質(zhì)的雜種植物，這些雜種植物可能具有更好的抗病性、抗逆性等特性。遠緣雜交創(chuàng)造新物種：通過體細胞雜交技術(shù)，可以實現(xiàn)遠緣植物之間的雜交，從而創(chuàng)造出新的植物物種。細胞器的互作研究：體細胞雜交技術(shù)還可以用于研究植物細胞器之間的相互作用，從而為植物育種提供新的思路和方法。一個典型的例子是馬鈴薯和番茄的體細胞雜交，通過這種技術(shù)，地上可以結(jié)番茄，地下可以長馬鈴薯，實現(xiàn)了兩種作物的優(yōu)勢互補。體細胞雜交技術(shù)在植物育種中的應(yīng)用前景廣闊，有望為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的突破。5.體細胞雜交面臨的挑戰(zhàn)與問題a.雜交效率低下：討論影響植物體細胞雜交成功率的技術(shù)因素，如細胞融合和再生技術(shù)的不穩(wěn)定性。b.細胞融合的選擇性：分析如何提高特定細胞融合的選擇性，以及現(xiàn)有技術(shù)的局限性。c.再生能力限制：探討不同植物種類在再生能力上的差異，以及這些差異如何影響雜交結(jié)果。a.基因組兼容性：討論植物基因組間的兼容性問題，以及如何克服這些障礙以實現(xiàn)成功的雜交。b.遺傳穩(wěn)定性：分析雜交植物在遺傳上的穩(wěn)定性，以及如何確保雜交后代的遺傳穩(wěn)定性。c.功能基因組表達：探討雜交植物中功能基因組表達的調(diào)控機制及其對植物性能的影響。a.商業(yè)化應(yīng)用：討論植物體細胞雜交技術(shù)在商業(yè)化應(yīng)用中的限制和挑戰(zhàn)。b.環(huán)境和倫理問題：分析植物體細胞雜交技術(shù)對環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，以及相關(guān)的倫理問題。c.法規(guī)和政策限制：探討不同國家和地區(qū)在植物體細胞雜交技術(shù)方面的法規(guī)和政策限制。a.技術(shù)創(chuàng)新：提出技術(shù)上的創(chuàng)新方向，以提高雜交效率和成功率。b.基礎(chǔ)研究：強調(diào)加強基礎(chǔ)研究，以更好地理解植物體細胞雜交的生物學(xué)機制。c.應(yīng)用拓展：討論如何拓展植物體細胞雜交技術(shù)的應(yīng)用范圍，以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際問題。通過這個大綱，可以確保文章的這一部分內(nèi)容全面、深入，并且具有邏輯性和條理性。每個小節(jié)都可以擴展成一段或幾段，詳細闡述相關(guān)挑戰(zhàn)和問題，以及可能的解決方案或未來研究方向。6.未來發(fā)展趨勢與展望技術(shù)的進一步創(chuàng)新與優(yōu)化：隨著分子生物學(xué)和細胞生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，植物體細胞雜交技術(shù)有望得到進一步的優(yōu)化。例如，通過基因編輯技術(shù)精確調(diào)控參與細胞融合的基因，提高雜交效率。利用合成生物學(xué)方法，設(shè)計新型的融合系統(tǒng)，可能為植物體細胞雜交帶來革命性的變化。拓寬雜交親本的種類和范圍：目前植物體細胞雜交主要在近緣物種間進行。未來，通過改進雜交技術(shù)和理解雜交障礙的分子機制，有望實現(xiàn)遠緣物種甚至不同界植物之間的雜交，這將極大地擴展植物遺傳資源的利用范圍。功能基因組學(xué)在雜交中的應(yīng)用：隨著基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將雜交過程中的基因表達變化與雜交結(jié)果相關(guān)聯(lián)，可以更深入地理解雜交的分子機制。這種理解對于提高雜交成功率、改善雜交后代的表現(xiàn)具有重要意義。雜交技術(shù)在農(nóng)業(yè)和生物工程中的應(yīng)用：植物體細胞雜交技術(shù)在作物改良、生物制藥、生態(tài)環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。未來，通過雜交技術(shù)培育出的新作物品種，可能具有更好的抗病性、適應(yīng)性以及更高的產(chǎn)量和品質(zhì)。倫理與環(huán)境保護的考量：隨著植物體細胞雜交技術(shù)的發(fā)展，其可能帶來的生態(tài)安全和倫理問題也需要被重視。例如，雜交植物可能對自然環(huán)境造成影響，雜交過程中的基因流動也可能帶來不可預(yù)見的生態(tài)風(fēng)險。未來雜交技術(shù)的發(fā)展應(yīng)兼顧環(huán)境保護和倫理考量。植物體細胞雜交作為一種充滿潛力的生物技術(shù)，其未來的發(fā)展前景是廣闊的。隨著技術(shù)的不斷進步和對雜交機制更深入的理解，我們有理由相信，植物體細胞雜交將在未來的農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。這一過程也伴隨著倫理和環(huán)境挑戰(zhàn)，需要在科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用中予以充分考慮。參考資料：體細胞雜交又稱體細胞融合，指將兩個原生質(zhì)體不同的體細胞融合成一個體細胞的過程。融合形成的雜種細胞，兼有兩個細胞的染色體。體細胞是生物體除生殖細胞外的所有細胞。將從身體分離的體細胞做組織培養(yǎng)進行遺傳學(xué)研究的學(xué)科稱為體細胞遺傳學(xué)（somaticgenetics）。體外培養(yǎng)細胞可人為控制或改變環(huán)境條件，并可建立細胞株，長期保存，進行各種正常和病理研究。與基因定位有關(guān)的是體細胞雜交（somaticcellhybridization）。細胞雜交又稱細胞融合（cellfusion），是將來源不同的兩種細胞融合成一個新細胞。大多數(shù)體細胞雜交是用人的細胞與小鼠、大鼠或倉鼠的體細胞（hybridcell）進行雜交。細胞融合后，要進行異核體的篩選。所用方法是：①根據(jù)雙親細胞的形態(tài)特征，用不同熒光染料標記，人工挑選或用熒光激活細胞分揀機分離?；蛲ㄟ^顯微操作直接挑選。②在合適的選擇壓下，只允許雜種細胞生長，淘汰雙親和同源融合細胞。如生長激素自主選擇、代謝互補選擇、白化互補選擇、營養(yǎng)缺陷型互補選擇、藥物抗性互補選擇等。融合后的雜種細胞的異核體，多數(shù)情況下在第一次有絲分裂期即發(fā)生兩個親本核的融合，如果兩個核在雜種細胞中位置較近，也可能在有絲分裂前就發(fā)生融合。如果兩個核不融合，有可能發(fā)育成嵌合體。如果兩核既相互輔助又相互排斥，從而導(dǎo)致染色體丟失，經(jīng)常還會伴隨著染色體重排、染色體碎片、染色體環(huán)、染色體橋等形成。融合后的兩個原生質(zhì)體的細胞質(zhì)，可能均勻混合，細胞器也均勻分布，因此雙方的葉綠體及線粒體基因都得到遺傳。也有人認為在兩個原生質(zhì)體融合時，質(zhì)體會隨機丟失。融合后的細胞是否為雜種，多用染色體形態(tài)比較法和同工酶分析法來鑒定，也有用花器官的形態(tài)顏色來檢測的。一般來說，植物有性雜交只能在同種或在系統(tǒng)分類上相近種的親本間進行，核性狀按孟德爾遺傳規(guī)律分離，而核外基因則大多數(shù)為母性遺傳。體細胞雜交能克服有性雜交的配子不親合性，獲得一些含有另一親本非整倍體的雜種或胞質(zhì)雜種。它們的遺傳變異范圍極廣，大大豐富了育種的原始材料，從而創(chuàng)造出自然界中沒有的新物種。如馬鈴薯與番茄融合得到的薯番茄和番茄薯。沒有壁的裸露細胞，有利遺傳操作，轉(zhuǎn)移部分基因或基因組，已成功的如胡蘿卜一S歐芹融合。因此體細胞雜交在物種改良上有著廣闊前景。另外甘藍與白菜融合，人工合成的甘藍型歐洲油菜，在實驗室中短時間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)了自然界的進化過程，使蕓苔屬的三角進化關(guān)系又一次得到驗證。體細胞雜交技術(shù)也為細胞生物學(xué)研究及遺傳學(xué)分析提供了一個新的研究途徑。新產(chǎn)生的融合細胞稱為雜種細胞（hybridcell），含有雙親不同的染色體。雜種細胞有一個重要的特點是在其繁殖傳代過程中出現(xiàn)保留嚙齒類一方染色體而人類染色體則逐漸丟失，最后只剩一條或幾條，其原因至今不明。這種僅保留少數(shù)甚至一條人染色體的雜種細胞正是進行基因連鎖分析和基因定位的有用材料。由于人和鼠類細胞都有各自不同的生化和免疫學(xué)特征，Miller等運用體細胞雜交并結(jié)合雜種細胞的特征，證明雜種細胞的存活需要胸苷激酶（TK）。但凡含有人第17號染色體的雜種細胞都因有TK活性而存活，反之則死亡。從而推斷TK基因定位于第17號染色體上。這是首例用細胞雜交法進行的基因定位。由此可見，研究基因定位時，由于有雜種細胞這一工具，只需要集中精力于某一條染色體上，就可找到某一基因座位。輻射性雜交(radiationhybridRH)制圖技術(shù)是1975年由Goss和Harris創(chuàng)立的一種體細胞雜交技術(shù)，適用于構(gòu)建人類基因組長范圍內(nèi)的高分辨率連續(xù)物理圖譜。成熟的輻射性雜交制圖技術(shù)是由CoxVR等人于1990年建立的。利用高劑量的射線將候選染色體打斷成若干片段，含有這種片段的細胞可與倉鼠細胞形成雜交克隆。在這種雜交中，人類染色體片段被插入到倉鼠染色體的中間部分，因此大部分克隆片段在進行有絲分裂時處于穩(wěn)定的狀態(tài)。利用類似于遺傳重組原理和最大似然性的統(tǒng)計學(xué)方法來計算存在于DNA片段上的多態(tài)性或非多態(tài)性標記之間的斷點頻率，以此估計標記之間的距離，并建立人類基因組拷貝庫---體細胞雜交系統(tǒng)?？筛鶕?jù)不同要求構(gòu)建出斷裂程度不同的多套拷貝，從而得到不同分辨率的放射雜交圖。輻射性雜交是建立在受到射線照射的供體細胞與非放射線處理的受體細胞融合基礎(chǔ)上的一種體細胞遺傳學(xué)方法，是利用兩個標記之間被射線打斷的概率來計算標記之間距離，通過類似于減數(shù)分裂連鎖制圖的方法來確定標記之間的順序。G3嵌板的產(chǎn)生→確定STSs→PCR體系及反應(yīng)條件→構(gòu)建RH圖譜.熒光原位雜交(FISH)法和輻射雜種細胞系(RH)技術(shù)是國際上最常用的基因定位的兩種方法，各有優(yōu)缺點。FISH可以定位基因組中多個同源位點，結(jié)果直觀、可靠，而RH法則很困難。但是FISH法檢測步驟繁雜，尤其受探針大小的影響較大，2kb以下的cDNA序列很難定位，而且結(jié)果需要有經(jīng)驗的細胞遺傳學(xué)家進行分析。RH法簡單易行，定位精度高，適合小于lkb--2kb以下的序列，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)方法可直接定位。其結(jié)果也便于不同實驗室間比較。和其他作圖法相比，RH作圖法是依賴于輻射引起的斷點而不是靠減數(shù)分裂重組得到的斷點，是一種完全獨立的方法，所以是一個互補的作圖方法，可利用所有不同的STSs，具有巨大的DNA補充潛力，從而有利于整合不同的遺傳和轉(zhuǎn)錄圖以及所有基因組位標(無名序列、中心粒和端粒)。缺點但是RH法也受到某些自身條件的限制，RH嵌板中每個雜交克隆均包括倉鼠和人的基因組DNA，可以看作是在倉鼠基因組DNA背景下相區(qū)別。如有些基因無法定位的原因即在于它的序列包括閱讀框架以及3，UTR區(qū)域與倉鼠的相似性高達90%以上。做ESTs或全長cDNA定位的引物為cDNA序列，而RH法是在基因組DNA上擴增出相應(yīng)的片斷，由于內(nèi)含子序列的存在，擴增結(jié)果與引物設(shè)計的部位直接有關(guān)，一般應(yīng)選用3，UTR部位的序列。還應(yīng)指出，用RH法能否成功定位，依賴于該基因所在染色體區(qū)域上合適位標的存在。如果現(xiàn)有的RH圖中此區(qū)域分布的合適位標過少，可改用位標位點多的嵌板。因此隨著今后RH圖精度的提高，越來越多的STSs被放置于染色體上，有望彌補這個缺陷。輻射性雜交技術(shù)是繼熒光原位雜交后新近建立的染色體定位方法，RH作圖法提供了一種聯(lián)系物理圖和遺傳圖的方法，已成為當今構(gòu)建人類基因組大尺度、高密度、連續(xù)的染色體圖的常用方法之一。其用途主要有：EST定位、基因克隆、基因組作圖、測定距離、尋找新基因等。植物體細胞雜交是在原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，借用動物細胞融合方法發(fā)展起來的一門新型生物技術(shù)。植物體細胞雜交的過程包括原生質(zhì)體的制備，原生質(zhì)體融合的誘導(dǎo)，雜種細胞的篩選和培養(yǎng)，以及雜種植株的再生與鑒定等環(huán)節(jié)。下面以煙草和大豆的體細胞雜交為例，簡要介紹植物體細胞雜交的過程。原生質(zhì)體制備選取煙草植株上的幼嫩葉片和培養(yǎng)好的大豆細胞，用酶解法制備原生質(zhì)體。煙草的原生質(zhì)體呈綠色，大豆的無色，在顯微鏡下很容易將二者區(qū)別開來。原生質(zhì)體融合取等量的煙草和大豆的原生質(zhì)體混合后，加入聚乙二醇溶液。在顯微鏡下觀察，可以看到原生質(zhì)體相互黏集在一起。隔一段時間后，加入高鈣、高pH的溶液，這時原生質(zhì)體才開始融合。原生質(zhì)體融合包括膜融合和核融合兩個過程。誘導(dǎo)融合只能誘導(dǎo)細胞膜的融合，兩個核的融合是在雜種細胞第一次有絲分裂時進行的。雜種細胞的篩選和培養(yǎng)煙草與大豆的原生質(zhì)體融合后，將原生質(zhì)體轉(zhuǎn)移到適當?shù)呐囵B(yǎng)基上培養(yǎng)，使原生質(zhì)體再生出細胞壁。這時，在細胞混合物中，不僅有煙草—大豆雜種細胞，還有煙草細胞、大豆細胞、煙草—煙草細胞、大豆—大豆細胞。雜種細胞的篩選，可以用機械方法，也可以用生理學(xué)或遺傳學(xué)的方法。以機械方法為例，根據(jù)兩種親本細胞在形態(tài)、色澤上的差異，將細胞分別接種在帶有小格的培養(yǎng)皿中，每個小格中約放1～3個細胞。在顯微鏡下找出雜種細胞，并且標定位置。等雜種細胞分裂成細胞團時，轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)成愈傷組織。雜種植株的再生與鑒定雜種植株的再生是指從愈傷組織培養(yǎng)出雜種植株的過程。由于煙草和大豆分別屬于茄科和豆科，二者的原生質(zhì)體融合后，至今只能長成雜種愈傷組織，還不能分化，因此談不上雜種植株的再生和鑒定。對于能夠再生出雜種植株的，如煙草—海島煙草、白菜—甘藍、胡蘿卜—羊角芹等，長出的植株究竟是不是雜種，還需要經(jīng)過鑒定才能確定下來。雜種植株的鑒定方法有形態(tài)學(xué)方法、生化方法(如電泳)、細胞學(xué)方法(如染色體組型分析)、分子生物學(xué)方法(如分子雜交)等了解用聚乙二醇PEG方法誘異同種植物原生質(zhì)體融合的技術(shù)，并能根據(jù)新本原生質(zhì)體的形態(tài)樗來鑒別雜種細胞。不同種植物的原生質(zhì)體可在人工誘導(dǎo)條件下融合，所產(chǎn)生的雜種細胞，即異核體經(jīng)過培養(yǎng)可再生新壁，分裂形成愈傷組織，進而分化產(chǎn)生雜種植株。由于進行融合的原生質(zhì)體來自體細胞，故該項技術(shù)也叫體細胞雜交。原生質(zhì)體融合能使有性雜交不親合的植物種間進行廣泛的遺傳重組，因而在農(nóng)業(yè)育種上具有巨大的潛力。在植物遺傳操作研究中也是關(guān)鍵技術(shù)之一。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合可使用物理學(xué)方法，如運用細胞融合儀，在電場誘因?qū)聦崿F(xiàn)融合，然而至今廣為使用的仍是聚乙二醇（PEG）溶液引起原生質(zhì)體的聚集和粘連，然后用高pH鈣溶液相處理的化學(xué)方法（Kao等，1974）。該法應(yīng)用分子量至為1500~6000的聚乙二醇（PEG）溶液引起原生質(zhì)體的聚集和粘連，然后用高pH的鈣溶液稀釋時，就產(chǎn)生了高頻率的融合，融合的頻率和省略常與所有PEG的分子量、濃度，作用時間，原生質(zhì)體的生理狀態(tài)與密度以及操作者的細心程度有關(guān)。2．將收集的兩種不同材料的原生質(zhì)體分別懸浮在16mol/L的CaCl2·2H2O（pH8~2）原生質(zhì)體密度調(diào)整為2×105/ml左右（用血細胞計數(shù)板統(tǒng)計原生質(zhì)體密度）。4．用刻度吸管將混合的原生質(zhì)體懸液滴在直徑為60mm的平皿中，每皿滴7~8滴，每滴約1ml。然后靜置10in，使原生質(zhì)體巾在皿底上，形成一薄層。（應(yīng)有3~5個平皿的重復(fù)）。5．用吸管將等量的PEG溶液緩慢地加在原生質(zhì)體液滴上，再靜置10~15min。此時可取一個平皿在倒置顯微鏡上觀察原生質(zhì)體間的粘連。6．用刻度吸管向原生質(zhì)體液滴慢慢地加入高pH、商鈣稀液。第一次加5ml，第2次1ml，第4次各2ml，每次之間間隔5min。將平皿稍微傾斜，吸去上清液，再緩緩加入4ml稀釋液。5min后，再傾斜平皿，吸去上清液注意吸去上清液時勿使原生質(zhì)體漂浮起來。用蠟?zāi)っ芊馄矫?。?60下進行24h暗培養(yǎng)，然后轉(zhuǎn)到弱光條件下培養(yǎng)。1．在倒置顯微鏡下觀察異源融合。在培養(yǎng)3天以內(nèi)，可根據(jù)雙新原生質(zhì)體的形態(tài)特征來鑒別異核體。因為來自葉肉組織的原生質(zhì)體具有明顯綠色葉綠粒，而來自培養(yǎng)細胞的原生質(zhì)體無色，但具濃密原生質(zhì)絲，并可看到顯示的核區(qū)。植物體細胞雜交（plantsomatichybridization）,又稱原生質(zhì)體融合（Protoplastfusion）是指將植物不同種、屬，甚至科間的原生質(zhì)體通過人工方法誘導(dǎo)融合，然后進行離體培養(yǎng)，使其再生雜種植株的技術(shù)。植物細胞具有細胞壁，未脫壁的兩個細胞是很難融合的，植物細胞只有在脫去細胞壁成為原生質(zhì)體后才能融合，所以植物的細胞融合也稱為原生質(zhì)體融合。1960年，Cocking用酶法制備高等植物原生質(zhì)體首次獲得成功；1970年，Power首次用硝酸鈉進行為誘導(dǎo)劑進行了較大規(guī)模的原生質(zhì)體誘導(dǎo)融合；1971年，Nagata和Takebe首次從離體煙草原生質(zhì)體培養(yǎng)中獲得再生完整植株；1972年，Carlson首次獲得粉藍煙草和郎氏煙草的細胞雜種，這也是第一個植物細胞雜種；1974年，Kao將聚乙二醇誘導(dǎo)融合法應(yīng)用于植物細胞融合并建立了相應(yīng)的融合技術(shù)；1978年，Melchers獲得了第一個屬間細胞雜種（番茄+馬鈴薯）；1981年，Zimmerman發(fā)明了電融合儀，并首次提出了電融合概念；1991年，R.Wiegand和R.W.Steubing等利用光鑷將大鼠的B-淋巴細胞與骨髓瘤細胞對接，形成預(yù)雜種，再利用UV激光微束照射，使膜消失并完全融合，形成雜交細胞。對稱融合（symmetricfusion）－即兩個完整的細胞原生質(zhì)體融合。非對稱融合（asymmetricfusion）－利用物理或化學(xué)方法使某親本的核或細胞質(zhì)失活后再進行融合，它可以分為幾種：物理方法常采用射線處理，如射線、射線等，它們能使細胞核失活；還有離心，振動，電激等?；瘜W(xué)處理常用的試劑有聚乙二醇（PEG）誘導(dǎo)融合，核失活－碘乙酰胺（IOA）、碘乙酸(Iodoacetate)；質(zhì)失活－羅丹明（一種能夠抑制線粒體的氧化磷酸化過程而達到失活作用的親脂染料）將植物細胞A與植物細胞B用纖維素酶和果膠酶處理，得到不含細胞壁的原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B，運用物理方法或是化學(xué)方法誘導(dǎo)融合，形成雜種細胞，再利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)將雜種細胞培養(yǎng)成雜種植物體。①雜交時間：植物細胞雜交是從細胞融合開始，到培育成的新植物體結(jié)束。b.原生質(zhì)體融合：膜融合（高鈣、高pH誘導(dǎo)融合）、核融合（雜種細胞第一次有絲分裂時融合）PEG誘導(dǎo)融合的特點：其優(yōu)點是融合成本低，勿需特殊設(shè)備；融合子產(chǎn)生的異核率較高；融合過程不受物種限制。其缺點是融合過程繁瑣，PEG可能對細胞有毒害。PEG的作用機理：Kao等認為，由于PEG分子具有輕微的負極性，故可以與具有正極性基團的水、蛋白質(zhì)和碳水化合物等形成H鍵，從而在原生質(zhì)體之間形成分子橋，其結(jié)果是使原生質(zhì)體發(fā)生粘連進而促使原生質(zhì)體的融合；PEG能增加類脂膜的流動稀釋液：A液（g/100ml）pH0B液（g/100ml）pH5與PEG融合比較起來，電融合有三大優(yōu)點：一是不存在對細胞的毒害問題；二是融合效細胞膜的接觸：當原生質(zhì)體置于電導(dǎo)率很低的溶液中時，電場通電后，電流即通過原生質(zhì)體而不是通過溶液，其結(jié)果是原生質(zhì)體在電場作用下極化而產(chǎn)生偶極子，從而使原生質(zhì)體膜的擊穿：原生質(zhì)體成串排列后，立即給予高頻直流脈沖就可以使原生質(zhì)膜擊穿，從而關(guān)于融合參數(shù)：電融合中的主要參數(shù)包括交流電壓、交變電場的振幅頻率、交變電場的原生質(zhì)體質(zhì)量對細胞的融合起著至關(guān)重要的作用，高質(zhì)量的原生質(zhì)體是細胞融合如果細胞分裂而核不發(fā)生融合，在以后的發(fā)育過程中就會有兩種結(jié)果，一是細胞分裂幾次以后即停止生長從而導(dǎo)致死亡；二是在發(fā)育過程中某一親本的細胞核部分或全部丟失。如果這樣就會產(chǎn)生幾種情況：A細胞+B細胞質(zhì)；A細胞+B細胞質(zhì)和部分染色體或基因。由于染色體的部分丟失，常常使某個親本的部分或個別基因與另一親本的染色體發(fā)生整合，其結(jié)果是實現(xiàn)了親本間的基因轉(zhuǎn)移?；蜣D(zhuǎn)移通常是在后代中某些性狀得以表達，有體細胞雜種后代在遺傳上常常不穩(wěn)定，這可能涉及到多方面的因素，如親緣關(guān)系的遠②優(yōu)點：克服遠緣雜交不親和的障礙，擴大雜交親本范圍，培育新優(yōu)良品種。③舉例：“白菜-甘藍”同白菜相比，具有生長期短，耐熱性強，和易儲藏等優(yōu)點。植物體細胞胚發(fā)生是植物發(fā)育生物學(xué)和細胞生物學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。它涉及到從一個單一的植物細胞如何發(fā)展成為一個完整的胚胎的過程，這一過程涉及到復(fù)雜的細胞分裂、分化和基因表達調(diào)控。本文將概述植物體細胞胚發(fā)生的細胞生物學(xué)研究進展，并討論未來可能的挑戰(zhàn)和研究方向。植物體細胞胚發(fā)生涉及一系列復(fù)雜的分子和生化過程。近年來，利用基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，科學(xué)家們已經(jīng)鑒定出許多