(第八章)第九章植物原生质体培养与体细胞杂交

第一节 植物原生质体的定义及特点




2、离体原生质体的特点（7点） 经离体的原生质体有如下几个特点： （1）能够完全分离，便于操作控制。 在悬浮液中完全分离，每个原生质体可看作一个纯粹 单细胞，易于定量操作和控制。 （2）原生质体的性能接近原细胞水平。 在RNA和蛋白质合成能力及光合活性与原组织中的 细胞水平接近。 （3）能再生胞壁、分裂增殖和再生完整植株。 （4）能同源或异源融合，为体细胞杂交材料。 在诱导条件下，发生同源或异源融合，形成聚核体或 杂核体。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义

1、植物原生质体培养的发展简史 从高等植物中分离原生质体的研究最早是 Klercker在1892年进行的。当时他所用的主要是 “机械法”，即把细胞置于一种适当的质壁分离介 质中，然后用利刃切割。在这个过程中，有些质壁 分离的细胞只被切去了细胞壁，从而释放出完整的 原生质体。在某些贮藏组织中，如萝卜的根、黄瓜 的中皮层等，应用这个方法可从它们高度液泡化的 细胞中分离出原生质体。然而这个方法有明显的缺 点：一是产量很低；二是在由分生细胞和其他液泡 化程度不高的细胞中分离原生质体时不适用。
第十章 植物原生质体培养与体细 胞杂交
授课老师： 韦鹏霄
第十章 植物原生质体培养与体细胞杂交


第一节 植物原生质体的定义及特点
第二节 植物原生质体培养的发展与意义
第三节 植物原生质体培养方法
第四节 体细胞杂交
第一节 植物原生质体的定义及特点



ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、植物原生质体的定义 植物原生质体（plant protoplast）： 是指已脱除细胞壁的具有生活力的裸露的植物细 胞。 植物原生质体（protoplast）一词始用于 Hanstein（1880），是指“通过质壁分离，能够 和细胞壁分离的那部分细胞物质。”换言之，原生 质体就是除去全部细胞壁的“细胞”，或原生质膜 所包围的“裸露细胞”。 原生质体——是指由细胞壁质膜所包裹起来的一 个具有细胞原有的全部原生质及由它所构成的各种 细胞器的一个“整体或单位”。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义


首先，用商品酶进行原生质体分离的是 （Takebe）等（1968）。他们在分离烟草叶肉原 生质体的程序中，依次使用上述两种酶。即先用离 析酶处理叶片小块，使之释放出单个细胞，然后再 以纤维素酶消化掉细胞壁，释放出原生质体。 Power和Cocking（1968）证实，这两种酶也 可以一起使用，这种“同时处理法”或“一步法” 比“顺序处理法”快，并且由于减少了步骤，也就 减少了微生物污染的机会。现在，多数研究都使用 这种简化的“一步法”。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义

木本植物原生质体培养的进展也很迅速。科 学家们相继在柑桔（Vardi等，1982）、檀香 （Rao等，1984）、杨树（Russel和 Mocown，1988）、云杉（Attree等，1989） 等木本植物上获得成功。据统计，目前已从分 属49个科、160多个属的360多种植物的原生 质体培养中获得了再生植株，未获再生植株的 再生质体培养还有许多植物。
第一节 植物原生质体的定义及特点




（5）能摄取外来物质，可作遗传转化工具。 外来物质如核酸、蛋白质等高分子物质乃至病毒、 叶绿体、细胞核和细菌等，是进行遗传转化研究的 理想工具。 （6）变异为单细胞，变异性状易纯。 原生质体在培养中会发生变异，由于其是纯粹单 细胞，因此变异原生质体再生植株的变异性状会更 纯。 （7）易被破坏，便于内含物分离。 内含物如核酸、蛋白质，酶等高分子物质及胞核、 叶粒体、线粒体、液泡和膜等。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义



原生质体的培养技术，近年来也有很大改进，特别 值得指出的是单个原生质体培养再生植株的成功 （Spangenberg等，1986）。 利用这一技术，可以在单细胞水平上研究不同类型原 生质体的生理特性，相互之间的作用以及单个原生质体 的遗传操作。对不同亲本单个原生质体进行融合的研究 也是有利的（Schweigo等，1987）。 饲养层培养法可大大提高水稻（Kyozu等，1987）、 玉米（Rhodes等，1988）等作物原生质体的植板率。 已有不少报道说明，琼脂糖能促进原生质体的分裂 （Shillto等，1983），并有利于对原生质体生长过程 的观察。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义

2、植物原生质体培养的意义
（1）植物原生质体培养用于作物改良 在作物改良上，常规育种至今还起着重要的作用。 但常规育种有一定的局限性。通过原生质体融合后 再生的杂种植株，可以克服远缘杂交中的不亲和性 和子代不育等常规远缘杂交所难以克服的障碍。也 有实验说明，通过体细胞杂交能转移在作物杂交育 种上十分有价值的细胞质雄性核不育基因。这些都 给农作物的改良带来了新的方法和希望。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义

1960年，Cocking证实了用“酶解法”由高 等植物细胞中大量分离原生质体的可能性。他 使用了一种由疣孢漆斑菌（Myrothecium verrucaria）培养物制备的高浓度的纤维素酶 溶液以降解细胞壁，然而进一步的研究只是到 了有商品酶供应之后才成为可能。自从1968年 纤维素酶和离析酶投入市场后，植物原生质体 培养才变成了一个热门的研究领域。
第二节 植物原生质体培养的发展与意义


1971年，Takebe首次利用烟草叶片分离原生质体， 并获得了再生植株。以后，随着各种商品酶的出现，植 物原生质体培养取得了突飞猛进的发展。在作物上，如 大豆（Wei和Xu,1988）、棉花（陈志贤等，1989） 油菜（Spangenberg等，1986）等重要经济作用已 成功地从原生质体再生成植株。 特别是一直认为难以培养的禾谷类作物，例如，水 稻（Fujimura等，1985）、玉米（蔡起贵等，1987； Rhodes等，1988）、小麦（Harris等，1988；王海 波等，1989）、谷子（夏镇澳等，1989），以及高粱 的原生质体培养都已相继成功。