植物细胞融合的研究进展_综述_郭学民
【精品】文献综述—植物细胞壁中纤维素合成的研究进展
文献综述—植物细胞壁中纤维素合成的研究进展植物细胞壁中纤维素合成的研究进展摘要纤维素是植物细胞壁的主要成分,是植物细胞壁执行生理功能的基础,也是人类生产和生活中必不可少的一类物质。
本文对纤维素合成、合成中所需要的酶以及纤维素沉积中微纤丝的作用等方面进行了综述和探讨,并对纤维素合成的深入研究进行了展望。
【关键词】:纤维素合成纤维素合酶蔗糖合酶微纤丝Recent progress on ellulose synthesis in cell wall of plantsAbstractcellulose is a major component in cell wall and carries out many importnt physiological functions. In addition,it is necessary material for human life and production. The rcwnt progress in cellulose synthesis,the function of relative enzymes and microfibril in proess of cellulose synthesis were reviewed. The studies in cellulose synthesis were propected【Key words】:cellulose synthesis cellulose synthase sucrose synthase microfibril细胞壁是由纤维素和果胶质交结形成的多糖和蛋白质及其它成分构成的三维网络结构,也是植物细胞区别于动物细胞的重要特征之一。
过去,细胞壁被认为是一惰性结构,只具有机械支持和防御功能。
但随着实验技术和方法的不断创新和应用,人们逐渐认识到细胞壁作为植物细胞的重要组成部分,不仅具有保护和支持的作用,还与植物细胞的物质运输、信号传导等生理功能有关[1]。
细胞融合技术研究进展
细胞融合技术研究进展随着生物科技的发展,细胞融合技术已成为重要的研究手段之一。
细胞融合技术是指将两个或多个不同来源的细胞融合成为一个细胞而形成的一种技术。
这种技术可以改变细胞表达的基因、蛋白质和代谢物质等特征,从而产生新的生物功能。
细胞融合技术目前已广泛应用于生物医学、农业、食品工业等多个领域。
本文将从细胞融合技术的基本原理、研究进展和应用前景三个方面进行阐述。
一、细胞融合技术的基本原理1.1 细胞融合机制细胞融合是指两个或多个细胞膜在一定条件下融合成为一个细胞的现象,融合的机制与人体生殖细胞和免疫细胞有关。
其中,生殖细胞是通过卵子与精子的融合而产生的新生命,免疫细胞则是为了对抗病原体而融合形成多核细胞,起到放大杀伤作用。
1.2 细胞融合技术的操作步骤细胞融合技术通常是通过两种或多种不同来源的细胞融合来产生新的细胞,按照操作方式的不同,可分为自然融合和人工融合两种方式。
自然融合:几乎所有人类细胞都可以形成细胞融合状态,如卵子和精子的结合。
人工融合:通常需要特殊条件,比如高浓度聚乙二醇、电脉冲等。
细胞融合技术常用于以下几个方面:构建免疫融合瘤细胞、制备单克隆抗体、制备基因工程生物等。
2.1 核移植技术核移植技术是指将一个细胞的细胞核移植到另一个细胞的胞浆中,以此产生新的生物体。
这种技术被称为克隆技术的基础。
2.2 基因重组基因重组是指将两种不同的基因或同一基因的不同部分重新组合形成一个新的基因。
借助细胞融合技术可以使共同表达基因的细胞融合,从而实现新的基因重组。
2.3 细胞融合生物的生成细胞融合技术可以产生许多特殊的细胞,如免疫融合瘤、核仁瘤、杂交瘤等细胞。
这些细胞除了具备父母双亲的某些特征外,还拥有一些新的遗传特征,可以应用于生物医学等领域。
3.1 微生物发酵工程利用细胞融合技术可以构建新的高效发酵菌株,改良微生物代谢途径,增加产物产量、提高发酵效率等,实现绿色、可持续的生产方式。
3.2 细胞治疗细胞融合技术可用于干细胞和分化细胞的融合,产生细胞重构或细胞异核瘤等特殊细胞,促进体内细胞再生,缓解或治疗某些疾病。
植物耐盐相关基因克隆与基因工程的研究进展(综述)
摘要: 盐渍化是影 响植物生长 和发育的主要 环境 因素之 一 。 而基 因工程 为 耐盐新 品种 的选育 通 过了一条新途径 .很多耐盐基 因已经被 克隆和详细研究 。笔者 就与耐盐 性相关的渗透调 节
物 质合成关键基 因 、 盐胁迫 信号传导 以及与相关 的调控元 件和 因子 的克隆 及其 基因工 程应 用
收稿 日期 :2 0— 11 I修改稿收 到 日期 : 0 51—9 0 50 -2 2 0 —20
维普资讯
l 期
杜金友等
植 物耐盐相关 基因克隆与基 因工程 的研究进 展( 综述 )
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器 官中表达 , 但在 分 裂细胞 中沉 默 ; 定位 于 3号染 色体 11 3位置 上的 At 5 S 基 因转 录产物 , 0. PC 2 占植 物 组织 中 P C mRNA 总量 的 2 ~4 , SS O, O, 并在 分裂 细胞 中负责 合成 P C mR 9 6 9 6 S S NA。Iaah 等口 也从 水 grsi
稻( rz t aL ) O y a ai . 品种 A iac N (O P C ) 由 D A c sS S ,
其 推测 的 P C S S氨 基酸 序列 与 拟南 芥 的 P C 5 S具有 7 . %的 同源性 。Noten印迹 分 析 表 明 P C 42 rh r 5 S基
的研究进展作 了概述 . 以期为相关人员 的研究 提供参考。 关键词 : 物耐盐性 l基 因克 隆l基因工程 植
中 圈分 类 号 : 5 3 0 ¥ 1. 1 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 7-9 3 20 ) 10 6。5 6 27 8 (0 6 0 。0 80
高盐 环境 是影 响植 物 生长 和 发育 的主要 环境 因子 之一 , 我 国就 有盐 渍 土 壤 约 330万 h 仅 0 mz其 中
植物细胞融合应用的原理
植物细胞融合应用的原理1. 背景介绍植物细胞融合是一种重要的生物技术方法,它能够实现不同种植物细胞的融合,产生新的杂种细胞。
这种细胞融合技术在植物育种、基因工程和植物再生等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍植物细胞融合应用的原理及其相关技术。
2. 细胞融合的原理细胞融合是将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。
在植物细胞融合中,常用的方法是通过电融合或化学诱导剂来破坏细胞壁,使细胞融合成一个新的细胞。
细胞融合的原理主要包括以下几个方面:•细胞壁破坏:细胞融合需要先破坏细胞壁,以允许细胞间的物质交流和融合。
电融合通过施加高压电场来破坏细胞壁,而化学诱导剂则通过化学作用来达到相同的效果。
•融合液体的作用:细胞融合需要在一定的环境中进行,在这个过程中添加了融合液体,它能够促使细胞融合,并提供必要的物质和能量。
•融合发生的条件:细胞融合需要一定的环境条件才能发生,例如适当的温度、酸碱度和光照条件。
3. 植物细胞融合的应用植物细胞融合技术在农业和科研领域具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:•植物育种:通过细胞融合可以将两个不同品种的植物细胞融合成一个新的细胞,从而产生杂种。
这种杂种继承了父本的优点,具有更好的抗病性、耐逆性和产量等特点,可用于改良植物品种。
•基因工程:植物细胞融合是制备转基因植物的重要手段之一。
通过融合含有目的基因的细胞和植物细胞,可以将目的基因导入到植物中,并使其表达。
这样可以在植物中引入新的功能基因,用于增强植物的营养价值、抗病能力等。
•植物再生:植物细胞融合可以促进植物再生过程。
通过将单个植物细胞融合成一个新的细胞,可以促进植物组织的生长和再生。
这对于繁殖难度较大的植物或者植物组织的无性繁殖有重要意义。
•基因互补:通过植物细胞融合可以实现不同基因型之间的基因互补。
例如,在一些果树繁殖中,通过将两种具有互补优点的果树细胞融合,可以产生一种新的杂种,从而获得更好的果实品质和产量。
4. 结论植物细胞融合是一项重要的生物技术方法,它通过将不同的植物细胞融合成一个新的细胞,实现了植物在性状、抗性等方面的改良。
细胞融合技术及进展
细胞融合技术及进展摘要:细胞工程是四大生物工程之一,细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果,而且应用领域不断扩大。
本文综述了关于细胞融合的基本理论并重点综述了细胞融合的基本方法及最新进展。
关键字:细胞融合生物技术方法综述前言细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。
细胞融合技术不仅为核质关系、基因调控、遗传互补、细胞免疫学、肿瘤发生、基因定位、衰老控制等理论领域的研究提供了有力的手段,而且被广泛应用于免疫学、遗传学、发生生物学,特别是在单克隆抗体及动植物远缘杂交育种等方面具有十分重要的意义。
细胞融合使细胞能不受种属的局限可实现种间生物体细胞的融合,使远缘杂交成为可能,因而是改造细胞遗传物质的有力手段。
它的意义在于从此打破了仅仅依赖有性杂交重组基因创造新种的界限,扩大了遗传物质的重组范围。
但融合后获得的杂种细胞具有染色体异倍性,致使细胞株的遗传性不稳定、植株不育性、畸形、生育迟缓等不符合育种要求的性状出现,直接利用杂种细胞作育种材料目前还有许多障碍。
细胞融合技术避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作,在技术和仪器设备上的要求不像基因工程那样复杂,投资少,有利于广泛开展研究和推广,有着重大的实践意义,正得到科学界的日益重视。
随着细胞融合技术研究的不断深入,细胞融合技术的发展前景及其产生的影响将日益显著。
1关于细胞融合的基本理论及概念所谓细胞融合就是指在外力(诱导剂或促融剂)作用下,两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象称为细胞融合(cell fusion)或细胞杂交(cell hybridization) 。
如取材为体细胞则称体细胞杂交(somatic hybridization)。
植物细胞融合实验
7 mmol/L 0.7mmol/L 3 mmol/L
甘露醇
0.5 mmol/L
用重蒸馏水溶解,调pH5.6,定容为酶
储备液,灭菌备用。
植物细胞融合实验
植物细胞融合实验
PEG诱导原生质体融合的机理: 带有大量负电荷的PEG与水之间的氢
键结合,使溶液中自由水消失,由于高度 脱水引起原生质体凝集,形成大小程度不 同的凝集物。原生质体发生皱缩并大大扭 曲变形,邻近原生质体之间紧密接触。
植物细胞融合实验
在原生质体细胞膜与膜紧密接触的部 位,膜内蛋白质颗粒易位并凝聚。接着可 能是相邻的剥去蛋白质的细胞膜间的类脂 质与类脂质反应。继之,类脂质分子的扰 动和重排导致接触的细胞膜局部发生融合, 形成很小的细胞质桥,之后它逐渐扩大, 两个原生质体最终融合。
主要包括盐类融合剂、聚乙二醇(PEG)、 二甲亚砜(DMSO)、甘油-醋酸酯、油酸盐、脂 质、Ca2+配合物等。 (三)电处理融合法
植物细胞融合实验
聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)融合 在众多的化学试剂中,PEG应用最为
广泛,因PEG液比病毒更易制备和控制、 活性稳定、使用方便、而且促进细胞融合 的能力更强。PEG是一种多聚化合物。
在外力(诱导剂或促融合剂)作用下,两个或两 个以上的异源细胞或原生质体相互接触,从而发生 膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。
通过细胞培养技术,这个细胞有可能发育成完 整的生物个体,这个杂种后代有可能兼有两个上代 的一些优良性状。
植物细胞融合实验
细胞在融合过程中发生的主要变化:
呈致密状态的体细胞在促融合剂的作用 下,细胞膜的性质发生变化。 首先出现 细胞凝集现象;然后部分凝集细胞之间的 膜发生粘连;继而融合形成多核细胞;在 培养过程中多核细胞又进行核的融合而成 为单核的杂种细胞,而那些不能形成单核 的融合细胞在培养过程中逐渐死亡。
细胞融合论文
细胞融合技术班级:生工(2)学号:姓名:摘要:细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术已在农业、医药、环保等领域得到了迅速发展和应用。
文章综述了细胞融合技术中的常用方法:仙台病毒、诱导法、聚乙二醇/ 化学诱导法、电融合诱导法、激光诱导法及此技术的最新研究进展:基于微流控芯片的细胞融合技术、高通量细胞融合芯片等,并对它们的优缺点进行讨论。
并综述了有利于细胞融合技术完善的基础理论研究:细胞同步性和单方的染色体丢失现象。
同时提出了未来研究方向的设想。
关键词:细胞融合;应用研究;常用方法;基础理论研究;设想正文:细胞融合技术是20世纪60年代迅速发展起来的一项新兴细胞工程技术。
细胞融合(cell fusion)也称细胞杂交( cellhybridization) 、原生质体融合(protoplast fusion)或体细胞杂交(somatic hybridization), 是指细胞通过介导和培养, 在离体条件下用人工方法将不同种的细胞通过无性方式融合( 合并) 成一个核或多核的杂合细胞的过程[1]细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌肉骨骼胎盘的发育。
[2肿瘤发生、干细胞介导的组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段。
[3]被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物学,特别是在单克隆抗体。
[4] 动植物远缘杂交育种方面具有重要意义。
一.细胞融合的常用方法1生物法自从发现活的仙台病毒可在体内介导癌细胞融合后,人们又实现了利用灭活的病毒促进动物异种细胞融合,从而打破了细胞融合的种属屏障,推动细胞融合技术跃上新台阶。
解决病毒制备困难、操作复杂、灭活病毒的效价差异等问题是病毒诱导细胞融合新的研究方向。
2 化学法盐类融合法。
此法是应用最早的诱导原生质体融合的方法。
盐类融合剂对原生质体的破坏小。
今后研究应提高其融合率,使其对液泡化发达的原生质体能够诱发融合。
高钙和高pH值融合法。
Keller 首先发现高Ca2 + 和高pH值可以诱发融合。
园艺植物原生质体融合技术研究进展
1 引言原生质体融合(protoplast fusion)亦称细胞融合(cell fusion)、体细胞杂交(somatic hybridization)、超性杂交(Para sexual hybridization)或超性融合(Para sexual fusion ),是指不同种类的原生质体不经过有性阶段,在一定条件下融合创造杂种的过程[1]。
植物细胞融合技术包括原生质体的制备、细胞融合的诱导、杂种细胞的筛选和培养,以及植株的再生和鉴定等环节。
原生质体融合涉及了双亲的细胞质,它不仅可以把细胞质基因转移到全新的核背景中,也可使叶绿体基因组或线粒体基因组间重新组合。
原生质体融合还可避免受精作用中的种的特异性配子识别反应,有可能打破远亲杂交中的有性不亲和界限。
原生质体技术还可用于种质资源的保存、细胞突变体的筛选、细胞器移植和外源DNA的导入等方面。
原生质体融合技术起源于20世纪60年代,是基因重组技术的一部分。
经过一定的理化条件处理,使外源目的基因进入受体细胞,并得以表达,以期使得受体细胞在原有性状的基础上,获得所需的新的特殊性状[2]。
1953年we bull首先用肤聚糖水解酶,溶菌酶得到巨大芽胞杆菌的原生质体,1960年Cocking用酶法分离出番茄根原生质体后,Nagata等首次利用烟草叶分离原生质体,经培养获得再生植株,1972年Carlson等以烟草获得了体细胞杂种[4] ,1974年高国楠发现聚乙二醇(PEG)在钙离子存在的条件下能促使植物细胞原生质体融合,1975年Vardi等首次从木本植物Shamonti甜橙珠心组织诱导胚性愈伤组织,并从愈伤组织分离原生质体,经培养通过胚状体再生出植株,1985年Fujimura等率先在水稻原生质体培养中获得了再生植株并从许多种内、种间、属间甚至亚科间的体细胞杂交获得杂种细胞系或杂种植株。
随着多种植物原生质体的成功培养和融合技术的不断改进,植物细胞融合获得了巨大成功。
细胞融合技术及其研究进展
细胞融合技术及其研究进展摘要:自1958年Okada首次表明紫外灭活的仙台病毒可以诱导体外培养细胞融合形成多核体以来,细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术,已在医药、环保、免疫学、医药、食品以及农业等领域的基础研究和应用开发。
本文综述了细胞融合技术中的常用方法:仙台病毒(HVJ)诱导法、聚乙二醇(PEG)化学诱导法、电融合诱导法及激光诱导法的基本原理和研究进展。
关键词:细胞;细胞融合;细胞工程1 引言在细胞融合是 20 世纪发展起来的一种细胞工程技术,可以在一定的条件的诱导下使两个或多个细胞(原生质体) 相互接触,进而发生膜融合、胞质融合和核融合,从而形成杂种细胞。
细胞融合所形成的新细胞( 杂合细胞) 得到了来自两个父本细胞的遗传物质,因而具有新的遗传学或生物学特性[1]。
细胞融合逐渐成为细胞工程的一项核心技术,它不仅为核质相互关系、基因调控、遗传互补、肿瘤发生、基因定位、衰老控制等领域的研究提供了有力手段,而且在遗传学、动植物远缘杂交育种、发育生物学、免疫学、医药、食品以及农业等领域具有广泛应用价值[2]。
它已成为杂交育种、单克隆抗体制备、动物克隆以及抗癌疫苗研发等现代生物医学研究中的一项关键技术。
随着研究的不断深入,细胞融合技术的应用领域越来越广,产生的影响也日益显著,本文就其现有的研究情况进行讨论。
2 细胞融合技术2.1仙台病毒(HVJ)诱导法2.1.1仙台病毒诱导法原理1962年日本的冈田善雄偶然发现了由仙台病毒引起的细胞融合成多核细胞的现象[2]。
由于仙台病毒诱导细胞融合法较简便,特别是许多种类的细胞对其敏感,所以常选用仙台病毒作为细胞融合的诱导剂。
仙台病毒属于RNA病毒,其质膜表面存在两种糖蛋白,一种是HANA 蛋白,它具有凝集红细胞能力和神经氨酸普酶活性。
一种是F蛋白,它具有质膜融合能力(质膜和细胞膜融合的能力)、细胞融合能力和溶血能力。
仙台病毒诱导细胞融合的能力与共质膜表而两种糖蛋白有关:(1)HANA蛋白能使病毒吸附在细胞膜表面,具有凝集素的作用。
木本植物抗寒性概述(综述)
收稿日期:2014-09-30基金项目:河北省自然科学基金项目(C2014407077) 作者简介:郭学民,博士,教授,从事植物结构生理学研究。
E-mail: xueminguo@木本植物抗寒性概述(综述)郭学民1,刘建珍1,刘永军1,肖 啸1,高荣孚2(1.河北科技师范学院 生命科技学院,河北 昌黎 066600;2.北京林业大学 生物科学与技术学院,北京 100083)摘 要:抗寒性是植物适应和忍耐低温胁迫的能力,是复杂的多基因特征,其研究历史悠久。
近些年的研究为理解植物如何响应外界低温并获得抗寒性提供了重要线索。
本文概述了低温下木本植物冰核及其传播、深度过冷却与玻璃化形成、低温锻炼的生理学与遗传调控、低温锻炼的分子生物学与遗传工程等方面的进展,以期为人们在维持重要作物高产的同时提高其抗寒性提供参考。
关键词:木本植物;抗寒性;低温响应基因Doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2014.04.016中图分类号:Q945.78; S718.43 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2014)04-0329-10Overview of Cold Resistance in Woody PlantsGUO Xue-min 1, LIU Jian-zhen 1, LIU Yong-jun 1, XIAO Xiao 1, GAO Rong-fu 2(1.College of Life Science and Technology, Hebei Normal University of Science & Technology, Changli 066600, Hebei China;2.College of Biological Science & Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)Abstract: Cold resistance or freezing tolerance is used to represent the ability of plants to adapt to and withstand freezing temperatures. It is a complex, multigenetic trait, and its research has a wealth of history. Recent studies provide an important clue for plants responding to low temperature and acquiring cold resistance. In this paper, advances in ice nuclation and its transmission, deep supercooling and vitrification, physiology and genetic regulation of cold acclimation, molecular biology of cold acclimation and genetic engineering approaches were summarized in woody plants, which provide references for improving cold hardiness in economically important crops while still maintaining high yield.Key words : woody plant; cold resistance; low temperature response gene树木和其他多年生植物为了适应生长环境的季节性变化,在长期进化中形成了低温锻炼和休眠能力,这使其在冰冻温度下的生存能力(抗寒性)大大增强。
植物细胞培养技术的研究进展与应用案例
植物细胞培养技术的研究进展与应用案例植物细胞培养技术是一门现代生物技术领域的重要技术,其通过体外培养植物细胞或组织,实现植物的无性繁殖、基因转化等目标。
这项技术在农业、园艺和药物生产等领域具有广泛的应用价值。
本文将对植物细胞培养技术的研究进展与应用案例进行探讨。
一、植物细胞培养技术的研究进展1. 培养基优化植物细胞培养技术的成功与否很大程度上取决于培养基的配方。
目前,许多研究致力于优化培养基的成分和浓度,以满足不同类型植物细胞的需求。
例如,通过添加适量的激素,可以调控植物细胞的生长和分化,从而提高培养效果。
2. 组织培养植物细胞培养技术在组织培养方面也取得了显著进展。
通过培养某些植物的组织片段,如茎段、叶片等,可以实现新的植株生长。
这种方法在植物繁殖和无性系育种方面具有重要意义。
3. 基因转化植物细胞培养技术还可以用于基因转化。
通过导入外源基因到植物细胞中,可以改良作物的性状,增加抗病虫害的能力,提高产量等。
目前,已经成功地培育出多个基因转化作物,如转基因玉米、大豆等。
二、植物细胞培养技术的应用案例1. 植物生产药物利用植物细胞培养技术可以大量生产药用植物中所含的有效成分,如利用紫杉醇酶培养细胞生产癌症治疗药物紫杉醇。
这种方法不仅能够减少对天然植物的采集,还可以提高药物的纯度和稳定性。
2. 无性繁殖植物细胞培养技术可以实现植物的无性繁殖,即通过植物细胞的培养和再生,获得与母本相同的大量无性繁殖植物。
这种方法广泛应用于苗圃生产、林业育种和观赏植物繁殖等领域。
3. 耐逆性提高通过植物细胞培养技术,可以诱导植物细胞形成耐逆性,如耐盐、耐寒、耐干旱能力。
这对于改良作物品种、提高耕作环境适应能力具有重要意义。
4. 蓝色假丝酵母植物生产利用植物细胞培养技术,可以使植物细胞表达蓝色假丝酵母的酶系统,进而生产出丰富的蛋白质,如抗体和酶等。
这一技术对于生物制药和工业生产具有重要意义。
综上所述,植物细胞培养技术在研究进展和应用案例方面都取得了显著的成果。
细胞融合研究进展
细胞融合的研究进展摘要: 细胞融合技术已在农业、工业、医药等领域取得了开创性的研究成果,应用领域不断扩大。
该技术不仅为核质关系、基因定位、基因调控、遗传互补、细胞免疫、疾病发生、膜蛋白动力学等理论领域的研究提供了有力的手段,而且被广泛应用于免疫学、遗传学、发育生物学,在实际应用中特别是在单克隆抗体、抗肿瘤疫苗及动植物远缘杂交育种和微生物菌种选育,绘制基因图谱等方面具有十分重要的意义。
随着细胞融合技术的不断改进和完善,动物、植物及微生物细胞融合技术无论在基础理论研究还是在实际应用中产生的影响将日益显著。
关键词:细胞融合;应用人们很早就注意到了在自然条件下发生的细胞融合现象,首先在病料组织中发现了由细胞融合产生的多核细胞,紧接着发现在脊椎动物和无脊椎动物的正常细胞中也可发生细胞融合,随后在体外组织培养中也发现了离体细胞的融合现象。
自从发现活病毒可在体内介导癌细胞融合后,人们又实现了利用灭活病毒促进动物异种细胞融合,从而打破了细胞融合的种属屏障,推动细胞融合技术跃上新的台阶。
纵观细胞融合技术的发展历史,该技术的不断改进首先表现在融合剂上,从致癌活病毒到灭活病毒再到化学物质,其次体现在新方法上,再者体现在融合对象的不断扩展上。
现在新的细胞融合方法一般采用将化学法和物理法结合起来进行,如将磁、超声、机械等和激光、电相结合,同时添加化学剂以便进一步提高融合率,细胞融合的方法和手段始终朝操作方便、简单,便于量化研究,同时融合率又能得到不断提高的方向发展[1]。
1细胞融合的意义所谓细胞融合就是指在外力(诱导剂或促融剂)作用下,两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象称为细胞融合或细胞杂交[1]。
如取材为体细胞则称体细胞杂交,体细胞融合后可形成四倍体或多倍体细胞,由此形成的杂交细胞,其特性会有很大的变化。
细胞融合不受种属的局限,可实现种间生物体细胞的融合,使远缘杂交成为可能,因而是改造细胞遗传物质的有力手段。
简述植物体细胞的融合机理
简述植物体细胞的融合机理植物体细胞的融合机理是指两个或多个细胞融合成一个细胞的过程。
这个过程在植物体中非常普遍,可以发生在不同的细胞类型之间,包括根、茎、叶、花等。
植物体细胞的融合机理是由多种因素共同作用的结果,包括细胞壁、质膜、质体、细胞核等。
细胞壁是植物体细胞融合的重要因素之一。
植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、木质素等多种物质组成的,具有很强的韧性和弹性。
在细胞融合过程中,细胞壁可以起到支撑和保护细胞的作用,同时也可以促进细胞融合。
当两个细胞相互接触时,它们的细胞壁会逐渐软化和变形,从而使细胞融合更容易发生。
质膜也是植物体细胞融合的重要因素之一。
质膜是细胞内外的分界膜,它可以控制物质的进出和细胞的形态。
在细胞融合过程中,质膜可以起到引导和促进细胞融合的作用。
当两个细胞相互接触时,它们的质膜会逐渐融合在一起,从而使细胞融合更加紧密。
质体也是植物体细胞融合的重要因素之一。
质体是细胞内的细胞器,它包含了细胞内的各种物质和分子。
在细胞融合过程中,质体可以起到提供能量和物质的作用。
当两个细胞融合在一起时,它们的质体会相互融合,从而使细胞融合后能够更好地进行代谢和生长。
细胞核也是植物体细胞融合的重要因素之一。
细胞核是细胞内的重要器官,它包含了细胞的遗传信息和控制细胞生长的调节因子。
在细胞融合过程中,细胞核可以起到合并和调节细胞生长的作用。
当两个细胞融合在一起时,它们的细胞核会相互合并,从而使细胞融合后能够更好地进行细胞分裂和生长。
植物体细胞的融合机理是由多种因素共同作用的结果。
细胞壁、质膜、质体、细胞核等都是细胞融合过程中不可或缺的因素,它们共同促进了细胞融合的发生和细胞生长的进行。
紫花苜蓿和白花草木樨细胞融合技术研究
紫花苜蓿和白花草木樨细胞融合技术研究紫花苜蓿和白花草木樨细胞融合技术研究引言:随着人类对食物需求的不断增加,传统的农业生产方式面临着一系列的问题,包括土壤养分枯竭、有害虫害的滋生以及农药残留等。
因此,农业科学家们一直在寻求新的解决方案来解决这些问题,其中包括生物技术的应用。
在本研究中,我们将探讨紫花苜蓿和白花草木樨细胞融合技术的研究进展及其潜在应用。
1. 紫花苜蓿和白花草木樨的特性与价值紫花苜蓿(Medicago sativa)是一种常见的禾本科植物,以其丰富的蛋白质和营养价值而闻名。
它在农业生产中被广泛应用于饲料和绿肥作物。
与之相比,白花草木樨(Robinia pseudoacacia)作为一种常见的豆科乔木植物,具有良好的抗虫害和抗逆性能。
将紫花苜蓿和白花草木樨进行细胞融合,有望获得同时具备两种植物特性的新品种,并进一步提高农产品的产量和品质。
2. 细胞融合技术的原理与方法细胞融合技术是一种将两个不同植物种类的细胞融合在一起的方法,使其形成一个杂种细胞。
在本研究中,我们采用了电融合技术,将紫花苜蓿和白花草木樨的细胞进行电融合。
首先,收集两种植物的幼苗,并分别将其离体培养。
然后,通过电融合装置将两种植物的细胞暴露于电脉冲的作用下,使其细胞融合在一起。
最后,将融合的细胞重新培养,并筛选出具备双亲特性的细胞。
3.融合细胞的生长与繁殖经过细胞融合后,我们观察到融合细胞的生长和繁殖能力显著提高。
与原始细胞相比,融合细胞在体积和生长速度方面均表现出更好的性状。
此外,在培养基上,融合细胞形成了更多的分生组织,并产生了更多的叶片和根系。
这表明细胞融合技术可以促进植物细胞的增殖和繁殖能力。
4. 融合细胞的遗传性状分析通过对融合细胞进行遗传性状分析,我们发现融合细胞表现出了紫花苜蓿和白花草木樨的双亲特性。
例如,融合细胞在形态上介于两者之间,既保留了紫花苜蓿的丰富叶片和根系,又具有白花草木樨的耐逆性和抗虫害能力。
植物体细胞的融合机理
植物体细胞的融合机理
植物体细胞的融合机理
植物细胞融合是一种特殊的细胞间相互作用的过程,是两个或多个来自不同物种、不同类型或不同家庭的细胞合并在一起,形成一个新的“融合细胞”的过程。
当细胞融合发生时,细胞间会发生一系列的生物学变化,从而影响新细胞的形态、功能和形成新细胞的过程。
植物细胞融合可以分为自发融合和诱导融合,自发融合是植物细胞内部反应发生融合,而诱导融合则是引入外界因素来诱导植物细胞之间的融合。
植物细胞融合通常是一个分子级别的过程,它受到细胞膜的活性、细胞间的空间排列和细胞内分子的活性等的影响。
细胞膜融合是细胞融合的基础。
细胞膜融合的发生要求双方的细胞膜存在一定的亲和力,只有当细胞膜上的多肽键被活化或新的蛋白被结合时,细胞膜融合才能发生。
细胞膜融合发生以后,细胞间就会暂时性地穿插在一起,这样,细胞内的分子就有可能进入并与另一细胞中的分子进行相互作用。
植物体细胞融合的主要分子机制是细胞内金属离子缓冲系统,它与膜融合机制彼此协调作用,以维持细胞间的稳定情况,并促进细胞间分子的交流和互动。
植物体细胞融合后细胞内分子会出现变化,变化后的细胞可以形成新的功能、新的形态结构和新的形成过程。
植物体细胞融合有助于特定细胞有丰富的基因可供调控,改善其生长和发育过程,进而改变
整个植物体系统的表型。
细胞工程技术在作物育种上的研究与应用新进展
http://zntb.chinajournal.net.cn植物细胞工程是以细胞的全能性和体细胞分裂的均等性作为理论依据,在细胞水平上对植物进行操作的育种新技术。
植物细胞工程包括染色体工程技术、原生质体培养、花药培养、细胞培养与无性系筛选、组织培养与体系胞杂交、器官与胚胎培养、植物脱毒快速繁殖与人工种子生产技术等。
近20年来世界各国将植物细胞工程技术应用于作物育种后,取得一系列重大进展与突破,其开发应用研究新成果已广泛应用于农业生产,促进了农业科技进步与生产发展,现将细胞工程技术在国内外农作物育种上开发应用所取得的新进展综述如下。
1植物染色体工程技术1.1植物染色体工程技术原理植物染色体工程是将某种植物的某一对染色体,按照人们的意图进行附加、消减、代换或易位,丛而使外源基因导入作物品种,以丰富栽培作物的遗传基因,扩大有利变异范围,是农作物育种工作能获得突破性进展的育种新技术。
1.2染色体工程技术在农作物育种上的应用进展近年来国内外将染色体工程技术在农作物育种上进行开发应用研究后取得了较大进展,尤其在小麦育种上的成效尤为突出。
美、英、法、原西德与前苏联等国家,通过染色体工程技术,已成功地从黑麦、山羊草、偃麦草属的某些物种,向栽培小麦品种中转移并导入了抗锈病、白粉病和条斑花叶病地等基因,育成了一批有应用价值的抗病品种和品系,有的已在生产上大面积推广应用。
在中国也通过植物染色体工程技术育成了一批优良小麦新品种。
如西北植物研究所的专家将小麦与长穗偃麦草杂交育成了小偃4号、小偃5号、小偃6号,其中小偃6号已成为中国北方冬麦区的主栽品种,累计推广面积超过360×104hm2。
该品种的选育成果荣获国家发明一等奖。
黑龙江农科院通过小麦与中间偃麦草杂交育成新曙光等品种。
此外,西北植物研究所还利用植物染色体工程技术,进行异源染色体代换,育成VE小麦雄性不育系,通过三属四种的杂交,创造了穗细胞工程技术在作物育种上的研究与应用新进展李培夫,李万云(新疆农垦科学院,石河子市832000)摘要:根据文献研究结果,系统地综述了染色体工程技术、原生质体培养、花药培养、细胞培养与无性系筛选、组织培养与体系胞杂交等细胞工程技术,在国内外农作物育种上开发应用后所取得的新进展、新成果,以及这些新成果的产业化,对促进中国农业生产的发展所起的作用。
【doc】诱导豆科植物种子萌发的研究进展(综述)
诱导豆科植物种子萌发的研究进展(综述)河北科技师范学院第2l卷第4期,2007年l2月JournalofHebeiNormalUniversityofScience&TechnologyV o1.21No.4Dec.2007诱导豆科植物种子萌发的研究进展(综述)左照江.,郭学民,徐兴友,张汝民,高岩.(1内蒙古农业大学农学院,内蒙古呼和浩特,010019;2河北科技师范学院生命科学系)摘要:豆科植物种子中普遍存在硬实现象,这给农业生产带来一定的困难,当采用物理因素与化学因素处理后,种子萌发率得到不同程度的提高,就该两方面近几年所取得的成果进行了综述.关键词:豆科植物;种子萌发;物理因素;化学因素中图分类号:$945.65文献标志码:A文章编号:i672-7983(2007)04-0070.05豆科(Leguminosae)植物有1万余种,分布极为广泛,可以生长在各种不同的环境中,包括平原,高山,森林,荒漠甚至水域.豆科植物与人们的生活密切相关,具有食用,药用,饲用和绿化造林等用途.种子繁殖是豆科植物最主要的繁殖方式,但由于该科一些种子具有坚厚且不透水气的种皮,阻碍了种子萌发,农业上称之为硬实,这就导致了种子发芽慢,发芽率低,发芽期长,发芽不整齐,给生产带来了一定的困难.近几年来,为解决这些困难,对该科种子萌发的研究主要集中于物理因素和化学因素的处理方法上.笔者对这两种因素处理豆科种子萌发的研究进展加以综述,以期对该科植物种子萌发的深人研究有所帮助.l物理因素对豆科种子萌发的影响'1.1机械破皮对豆科种子萌发的影响,豆科种子中普遍存在的硬实现象使种皮不透水和气,抑制了种子萌发,进而造成了豆科种子的休眠.许多研究表明,机械损伤种皮是处理硬实最有效的方法¨0J,如小刀破皮,针刺破皮,砂纸摩擦和碰撞处理等.其中"刀片刺破种皮"和"砂布摩擦种子出苗"是促进西藏砂生槐(Sophoramoorcrofiiana)种子发芽的最有效方法J,而砂磨法处理黄芪(Astragalusmembranaceus)和天蓝苜蓿(Medilagolupuli一12a)】种子后,其萌发率显着提高.机械破皮后,水分和氧气通过种皮间的缝隙进人种子内,使胚得到萌发所必需的水分与氧气,在适宜的温度下,种子得以萌发.1.2温度处理对豆科种子萌发的影响温度处理对豆科植物种子萌发具有不同的作用,低温可促进濒危物种黑擅(Dalbergianigra)和CalliandrafasciculataL8种子萌发;高温可以促进GenistafloridaL9,金雀花(Cytisusscoparius)',c.p0£一en$LJ,Adenocarpuslainzii,C.striatus,G.berberide,G.triacanthos,Pterospartumtridentatum和合欢(AlbiziajulibrissinDurazz)¨,"】种子萌发,但温度过高或持续的时间过长,则抑制种子萌发,其原因可能为高温可以改变种皮的结构,提高种皮的通透性,"],同时活化种子萌发所必需的酶,但长期的高温处理将使酶失活,影响种子萌发.1.3电磁场处理对豆科种子萌发的影响适宜强度的静电场处理可提高绿豆(PhaseolusaoresRoxb.)¨,柠条(Caraganamicrophylla)¨种子的发芽率,其原因可能是静电场促进了种子萌发过程中RNA的转录和蛋白质的合成速度¨.'",抑制了种子萌发过程中活性氧自由基引起的过氧化反应.静止和移动磁场处理吸水萌动的架菜豆(PhaseolusvulgarisL.vai".)和矮生菜豆(PhaseolusvulgarisL.var.humilisAlef.)种子,处理时间不同,摹金项目:国家自然科学基金资助项目(项目编号:30360086)和内蒙古自然科学基金资助项目(项目编号:200208020502).通讯作者:博士,副教授,硕士生导师.主要研究方向:植物逆境生理和光生物学.收稿日期:2007-07—11;修改稿收到日期:2007—11—114期左照江等诱导豆科植物种子萌发的研究进展(综述)7l对种子萌发的影响不同;相同的处理强度对不同种子萌发的影响亦不同¨.除此之外,超声波,UV—BI9J,x射线,激光¨等都可不同程度的促进种子萌发,其机理可能与增加种皮透性和提高萌发过程中所必需的酶活性有关.2化学因素对豆科种子萌发的影响2.1化学气体处理对豆科种子萌发的影响某些化学气体在一定浓度时可促进豆科植物种子的萌发,例如:高浓度CO能提高光叶红豆(Ormosiaglaberrima)种子的发芽率[2;外源一氧化氮供体(SNP)在中低浓度时明显促进豌豆(P厶umsatlvumL.)种子萌发引.DeLange和Boncher[2首次报道了植物燃烧产生的烟可刺激种子萌发的现象,而火刺激种子萌发的报道要早于烟,但胡桃木(Anadenantheracolubrine(V eil.Conc.)Benth.)(含羞草亚科)和Copai/emchodatianaKunth.(蝶形花亚科)种子萌发既不受火影响,也不为火所抑制j.毛菅(Themedatriandra)和Passerinarulgaris燃烧所产生的烟经水提取后,其提取液具有促进绿豆萌发过程中胚轴生长的作用.秸秆焚烧后的土壤提取液可降低大豆种子的活力,但对绿豆种子活力则无明显影响引.适宜的化学气体处理,可以促进种子萌发,很可能是气体成分能促进种子内激素代谢,或气体中含有促进种子萌发的活性物质,但是气体成分如何调节激素代谢,活性物质为何物还有待于深入研究.2.2化学药剂对豆科种子萌发的影响青霉素是一种抗生素,具有类似于生长素(IAA),细胞分裂素(CTK)和赤霉素(GAs)的作用J,采用其处理贮藏5年的豇豆(%耽unguiculata)种子,种子活力得到明显提高,可能与其降低膜系统渗漏,修复受损的膜系统有关.此外,青霉素还具有杀死种子周围微生物的作用,从而有利于种子萌发后幼苗的生长.过氧乙酸(PAA)在低浓度时可提高豌豆种子的发芽率,并促进胚根与胚芽生长引.乙基甲磺酸(EMS)与NaN在低浓度时同PAA的作用相似,可促进豇豆种子萌发,但在高浓度时却表现出抑制效应,并且降低种子活力;当种子长期浸于NaN溶液中,发芽率会大大降低.水杨酸(sA)是植物中广泛存在的一种单元酚类化合物,其衍生物是阿斯匹林(ASP)中的有效成分.杨晓杰与王鹏钊研究发现,ASP浸大豆(Glycinem似Merr.)种子和sA浸蚕豆种子都能促进种子萌发,其原因可能是提高活性氧清除酶的活性,增加可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量,降低膜透性及外渗电导率J.不同的化学试剂处理豆科种子,由于其在种子萌发代谢过程中的作用不同,因此采用适宜的试剂处理,可提高种子在逆境下的发芽率.2,3酸碱处理对豆科种子萌发的影响浓HSO处理适宜的时间后,野生大豆(Glycines咖Sieb,etZucc),歪头菜(Viciaun~uga A.)引,皂荚(Gleditsiasinensis)种子的发芽率都大大提高,最高可达98%[3引.对于低活力的苜蓿(Medicagosativa)40和派克木(Parkiabiglobosa)种子,酸碱处理都可促进其萌发,但不同的酸碱处理及处理时间对萌发的影响存在明显差异.据左广成报道,强酸性电解水可明显的促进大豆种子萌发,但对花生(Arachishypogaea)种子却有明显的抑制作用;而强碱性电解水则显着的促进花生种子萌发.酸碱处理可腐蚀种皮,提高种皮的通气性与透水性,从而促进种子萌发.此外,酸碱还能杀死种皮表面的病原微生物,有利于萌发后的幼苗生长.然而,电解水促进种子萌发的作用机理尚不明确,可能与酸碱促进种子萌发的机制相似,但具体的作用机制还有待于深入研究.2.4金属离子处理对豆科种子萌发的影响金属离子在植物体内具有调节渗透平衡,作为酶的辅因子和形成跨膜电位等多种作用,但是不同的金属离子在植物体内所起的作用不同,在豆科种子萌发中亦然.CaC1和CaSO具有促进盐胁迫下种子萌发的作用,冯文新将其解释为ca能提高萌发大豆种子中蛋白酶和脂肪酶的活性以及呼吸速率.苜蓿种子经低于0.1mmol?LAl¨处理后对萌发无影响,而高于0.1mmol?L则降低种子的发芽数量,速度和质量,这与低浓度的Al¨处理可提高大豆的发芽率,发芽指数和降低电导率的研究结果不一致.周化斌.拍的研究结果表明,Mn"处理可提高大豆种子的发芽势,发芽率,发芽指数和活72河北科技师范学院力指数,但对白银豆种子(PhaseoluslunatusL.)萌发率的影响则不明显.一定浓度的Mg"和Fe¨浸大豆种子,可提高种子萌发率,降低电导率.低浓度NaC1和LiBr溶液对奶花芸豆(PhaseolasCocci.rl,elt3L.)和大豆种子的发芽率没有明显影响,而浓度高时则具有抑制作用.51..CoC1和La¨处理苜蓿种子,在低浓度时可提高发芽率,发芽势和活力指数,并加速种子萌发;但高浓度却有抑制作用.低浓度的金属离子具有促进豆科种子萌发的作用,其原因可能是通过改变种子内激素的协同代谢以提高IAA,GAs和CTK等植物激素的含量,通过增加酶的辅因子而增加一淀粉酶,蛋白酶和脂肪酶等水解酶含量,并提高其活性,进而促进种子内贮藏的营养物质分解,从而促进萌发.但是对于不同金属离子的作用浓度,作用机理以及作用部位还有待于进一步深入研究,以便为实际播种中采用金属离子处理豆科种子提高发芽率与抗逆性提供充足的理论依据.2.5植物组织器官提取液处理对豆科种子萌发的影响植物组织器官提取液对豆科植物种子的萌发存在不同的影响效应.詹福建等研究发现,不同桉树提取液对绿豆种子萌发的影响不同,难生根的赤桉树LH茎提取液抑制萌发,而易生根的尾叶桉u则无影响.抑制生根的植物体内含有抑制种子萌发的物质;促进生根的植物组织器官提取液对种子萌发则无影响.用5种苔藓的配子体提取液分别处理花生,大豆和菜豆(Phaseolusvulgaris)3种豆科植物种子,塔藓(Hylocomiumsplendem),羊角藓(Herpetipheurontoccoae),山羽藓(Abietinellaab&tilla)和细叶金发藓(Polytrichumlongisetum)配子体提取液对3种豆科植物种子萌发具有促进作用,但湿带光萼苔Porellap,latiphylla)配子体提取液对种子萌发则具有抑制作用.其原因可能与苔类和藓类配子体的次生代谢物有关,或为4种苔藓配子体含有促进种子萌发的内源激素,1种苔类配子体含有抑制种子萌发的内源激素56J.扁穗牛鞭草(Hemarthiacompressa(L.F)R.Br.)根,茎,叶的浸提液对紫云英(Astrag—alussinicu~L.)和紫花苜蓿种子萌发的影响表现为,不同器官浸提液的作用不同;同一器官不同浓度的作用不同;同一器官同一浓度对不同种子的作用也不相同.植物组织器官提取液对豆科种子萌发的影响是植物间的化感作用,是植物在漫长的进化历程中形成的一种生存与繁衍策略.通过对植物间化感作用的研究,可以利用促进萌发的浸提液浸种以提高种子的发芽率,这既经济又实惠;而浸提液具有抑制种子萌发作用的植物,在播种时应及时拔除,以保证作物能正常的萌发生长. 种子萌发过程是一个激素代谢和各种相关酶的种类和数量增加以及活性增强的协同过程.不同的处理方法,对种子萌发的影响存在差异,促进种子萌发的机理可能与增加种皮透性,活化种子萌发所必需的酶类,调节激素代谢等方面有关.温度,电磁场,化学气体,化学药剂,酸碱,金属离子,植物组织器官提取液都可不同程度的促进豆科植物种子的萌发,这些处理在种子萌发过程中都具有信号的作用,但是每种信号的受体,具体的级联放大过程以及由此引起的基因表达调控等方面还不清楚,只有对这些方面进行深研究才能真正揭示诱导种子萌发的机理.植物组织器官提取液影响种子萌发属于植物间的化感作用,从分子水平上揭示此化感机理是植物学科的一个研究热点与难点,此方面研究成果的应用,必将更加有利于豆科植物的繁育与生产.参考文献:[1]THANOSCA,GEORGHIOUK,KADISC,eta1.Cistaceae,aplantfamilywithhardseeds [J].IsraelJBol,1992,41(46):251—263.[2]BASKINJM,DA VISBH:,BASKINCC,eta1.PhysicaldormancyinseedsofDodonaeavi seosa(Sapindales,Sapindaeeae)fromHawaii[J].SeedSciRes,2004,14(t):81-9o_[3]UZUNF,AYDINI.ImprovinggerminationrateofMedicagoandTrifoliumspecies[J].As ianJPlantSci,2004,3(6):714一一717.[4]林少敏.西藏砂生槐种子萌发特性研究[J1.草业科学,2002,19(5):30—32.[5]段琦酶,梁宗锁,慕小倩,等.黄芪种子萌发特性的研究[J].西北植物,2005,25(6):l246一l249.[6]冯毓琴,曹致申.天蓝苜蓿种子休眠特性的研究[J].草业科学,2003,20(1):20-23.[7]FERNANDAGA,FERRAZGrande,MASSANORITakaki.TemperatureDependentSe 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细胞遗传学论文
细胞遗传学论文细胞融合技术的发展及其应用摘要细胞融合技术作为细胞工程的一项核心技术在农业、医药、环保等领域得到迅速发展和应用,且其应用领域不断扩大。
本文简述了细胞融合技术技术中的常用方法:仙台病毒(HVJ)诱导法、聚乙二醇(PEG)化学诱导法、电融合诱导法、激光诱导法及此技术的最新研究进展:空间细胞融合技术、离子束细胞融合技术、非对称细胞融合技术等。
该技术不仅为核质关系、基因定位、基因调控、遗传互补、细胞免疫、疾病发生、膜蛋白动力学等理论领域的研究提供了有力的手段,而且被广泛应用于免疫学、遗传学、发育生物学,在实际应用中特别是在单克隆抗体、抗肿瘤疫苗及动植物远缘杂交育种和微生物茵种选育,绘制基因图谱等方面具有十分重要的意义。
随着细胞融合技术的不断改进和完善,动物、植物及微生物细胞融合技术无论在基础理论研究还是在实际应用产生的影响将日益显著。
关键词:细胞融合;方法;应用;进展细胞融合技术是近年来迅速发展起来的一项新生物工程技术。
所谓细胞融合指在外力(诱导剂或促融剂)作用下,两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合,并形成杂种细胞的现象称为细胞融合(cell fusion)或细胞杂交(cell hybridization)[1]。
利用现代科学技术,把来自于不同种生物的单个细胞融合成一个细胞,这个新细胞(杂合细胞)得到了来自两个细胞的遗传物质(包括细胞核的染色体组合和核外基因),将具有新的遗传学或生物学特性。
目前,通过原生质体融合进行体细胞杂交已成为细胞工程研究的重要内容之一[2]。
细胞融合技术不仅为核质相互关系、基因调控、遗传互补、肿瘤发生、基因定位、衰老控制等领域的研究提供了有力的手段,而且在遗传学、动植物远缘杂交育种、发生生物学、免疫医学以及医药、食品、农业等方面都有广泛的应用价值。
特别是在单克隆抗体的制备、哺乳动物的克隆以及抗癌疫苗的研发等技术中,细胞融合技术已成为关键技术。
植物细胞融合及应用概述
植物细胞融合及应用概述
刘玉鲲;刘东玉;周安佩;何承忠
【期刊名称】《植物学研究》
【年(卷),期】2013(002)004
【摘要】植物细胞融合已成为植物改良中的重要技术工具。
这项技术使得研究者能部分地或全部地结合不同栽培型、不同种、甚至不同属的植物细胞,培养出新型的遗传组合体,包括对称的四倍体体细胞杂合体、非对称的体细胞杂合体或体细胞胞质杂合体。
通过克服传统杂交育种中性的不亲合性、多倍性以及雄性不育或雌性不育等难题,植物细胞融合能大大促进植物基因转移和育种的速度。
本文简短地总结了植物细胞融合技术及其应用。
【总页数】7页(P99-105)
【作者】刘玉鲲;刘东玉;周安佩;何承忠
【作者单位】[1]西南林业大学西南山地森林资源保育与利用省部共建教育部重点实验室,昆明;;[1]西南林业大学西南山地森林资源保育与利用省部共建教育部重点实验室,昆明;;[1]西南林业大学西南山地森林资源保育与利用省部共建教育部重点实验室,昆明;;[1]西南林业大学西南山地森林资源保育与利用省部共建教育部重点实验室,昆明
【正文语种】中文
【中图分类】R73
【相关文献】
1.植物细胞融合的研究进展(综述) [J], 郭学民;徐兴友;王同坤;王华芳;尹伟伦
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细胞融合论文
细胞融合技术班级:生工(2)学号:姓名:摘要:细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术已在农业、医药、环保等领域得到了迅速发展和应用。
文章综述了细胞融合技术中的常用方法:仙台病毒、诱导法、聚乙二醇/ 化学诱导法、电融合诱导法、激光诱导法及此技术的最新研究进展:基于微流控芯片的细胞融合技术、高通量细胞融合芯片等,并对它们的优缺点进行讨论。
并综述了有利于细胞融合技术完善的基础理论研究:细胞同步性和单方的染色体丢失现象。
同时提出了未来研究方向的设想。
关键词:细胞融合;应用研究;常用方法;基础理论研究;设想正文:细胞融合技术是20世纪60年代迅速发展起来的一项新兴细胞工程技术。
细胞融合(cell fusion)也称细胞杂交( cellhybridization) 、原生质体融合(protoplast fusion)或体细胞杂交(somatic hybridization), 是指细胞通过介导和培养, 在离体条件下用人工方法将不同种的细胞通过无性方式融合( 合并) 成一个核或多核的杂合细胞的过程[1]细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌肉骨骼胎盘的发育。
[2肿瘤发生、干细胞介导的组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段。
[3]被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物学,特别是在单克隆抗体。
[4] 动植物远缘杂交育种方面具有重要意义。
一.细胞融合的常用方法1生物法自从发现活的仙台病毒可在体内介导癌细胞融合后,人们又实现了利用灭活的病毒促进动物异种细胞融合,从而打破了细胞融合的种属屏障,推动细胞融合技术跃上新台阶。
解决病毒制备困难、操作复杂、灭活病毒的效价差异等问题是病毒诱导细胞融合新的研究方向。
2 化学法盐类融合法。
此法是应用最早的诱导原生质体融合的方法。
盐类融合剂对原生质体的破坏小。
今后研究应提高其融合率,使其对液泡化发达的原生质体能够诱发融合。
高钙和高pH值融合法。
Keller 首先发现高Ca2 + 和高pH值可以诱发融合。
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河北科技师范学院学报 第19卷第1期,2005年3月Jo ur nal o f Hebei N or mal U niver sity of Science&T echnolog y Co llege V o l.19 No1.1M arch2005植物细胞融合的研究进展(综述)郭学民1,2,徐兴友1,2,王同坤1,王华芳2,尹伟伦2(1河北科技师范学院生命科学系,河北秦皇岛,066600;2北京林业大学生物科学与技术学院)摘要:概述了原生质体分离和培养的影响因素,介绍了近年来国内外原生质体培养与融合及杂种细胞、筛选和鉴定的动态。
关键词:细胞融合;原生质体;筛选与鉴定中图分类号:Q321+.2 文献标识码:A 文章编号:1672-7983(2005)01-0065-05细胞融合(cy to mixis),亦称细胞杂交(cell fusio n),是指亲本的两个细胞在特定的物理和化学因子处理下合并为一个杂种细胞的过程[1]。
植物细胞融合可分为体细胞杂交(somatic hybridizatio n)和配子-体细胞杂交(gameto-somatic hy br idizatio n),前者是指不经过有性过程,而直接由体细胞原生质体融合产生杂种细胞,形成愈伤组织,并再生出植株的过程[2],后者是指性细胞(如小孢子四分体、精子、精细胞、幼嫩花粉、成熟花粉、卵细胞、助细胞和中央细胞等)原生质体和二倍体原生质体融合产生三倍体杂种细胞,形成愈伤组织,并再生出植株的过程[3]。
植物细胞融合是植物细胞工程的一个重要分支,是一种突破物种生殖隔离、创造远缘杂种的新途径,原生质体技术还可用于细胞突变体的筛选、细胞器移植和外源DNA的导入。
自1960年Cocking[4]用酶法分离出番茄根原生质体后,Natag a和T akebe[5]1970年首次利用烟草叶分离原生质体,经培养获得再生植株;1975年以色列的Vardi等[6]首次从木本植物Sham onti甜橙珠心组织诱导胚性愈伤组织,并从愈伤组织分离原生质体,经培养通过胚状体再生出植株;在禾本科植物中,除在珍珠谷、紫狼尾草用悬浮细胞为材料,较早获得原生质体再生植株外,直到1985年Fujim ur a[7]等率先在水稻原生质体培养中获得了再生植株,才出现了重大突破。
现已从许多种内、种间、属间甚至亚科间的体细胞杂交获得杂种细胞系或杂种植株。
随着多种植物原生质体的成功培养和融合技术的不断改进,植物细胞融合获得了巨大成功。
植物细胞融合包括原生质体的制备、细胞融合的诱导、杂种细胞的筛选和培养,以及植株的再生和鉴定等环节。
1 原生质体的分离和培养1.1 起始材料起始材料及其生理状态对原生质体的制备及其活力有很大的影响。
在以往的双子叶植物培养中,大多以叶片为分离原生质体的材料,近年来,起始材料的适用范围有了较大扩展。
目前,以愈伤组织、悬浮细胞和体细胞胚为材料制备原生质体是最主要的方式;禾本科植物原生质体培养获得成功的试验,几乎都是用从幼胚或成熟胚诱导形成的胚性愈伤组织或胚性细胞系来游离原生质体。
采用这些材料制备原生质体方法简便、产量高、不污染、不易破碎。
1.2 基因型同一植物不同基因型的原生质体脱分化与再分化所要求的条件不同,所以在相同条件下,不同品种的再生能力不同。
王光远和夏镇澳[8]在水稻原生质体培养中曾用26个品种进行组织培养,其中仅有3个品种(粳稻农虎6号、国香1号和上农香糯)能成功地用于原生质体培养,获得再生植株。
据统计,小麦获得原生质体再生植株的基因型只有大约10个[9]。
基因型的选择在植物原生质体培养中起着重要作用,它不仅影响原生质体的产量和活力,而且还影响植株的再生。
Cheng和Veillenux证明芙薯(Solanum phureja)从原生质体培养到愈伤组织形成受2个独立位点的显性基因的调控[10]。
因此,现有收稿日期:2004-03-09;修改稿收到日期:2004-12-1266河北科技师范学院学报 19卷条件下,并不是所有植物种都能获得原生质体再生植株。
为了提高原生质体培养的成功率,要采用多品种和适当品种作为原生质体培养的起始材料。
1.3 培养基培养基对原生质体培养影响很大。
为了使原生质体能持续生长、分化,最重要的条件之一是选择合适的培养基。
在木本植物原生质体培养中,常用的培养基有M S,M T,WPM,KM8p等。
Crosser等用MT 改进后建立的BH3培养基已成为柑橘原生质体培养中较为通用的培养基[11];利用KM8p经多次改进得到的培养基V-KM已成功地培养了200多种原生质体,是目前适用范围较广的原生质体培养基[12]。
在禾本科植物原生质体培养成功的例证中,常用的培养基是以M S,LS,Du,N6,KM等为基础改进而来的。
无机盐是培养基的主要成分,其浓度要比细胞培养时低。
其中氮源研究较多,马锋旺和罗建平等在原生质体培养中发现高浓度NH+4抑制原生质体分裂[13,14]。
培养基中的碳源和渗透剂在原生质体培养中起重要作用。
渗透压过高,原生质体会发生皱缩直至失去活力;渗透压过低,原生质体吸水膨胀而破碎,故在酶解和初培养时,由于原生质体无细胞壁,培养基保持较高的渗透势状态是必要的。
随着原生体培养时间的延长,可逐步降低渗透势以提高细胞的耐受力[15]。
常用的碳源、渗透剂以葡萄糖较好,可获得较高的植板率,且对细胞毒害也小[16],但有些植物用葡萄糖+山梨醇、蔗糖+葡萄糖、麦芽糖、甘露糖等效果较好[17~19]。
原生质体培养中的激素以生长素和细胞分裂素为主。
不同植物的原生质体培养,对激素的浓度要求差异很大,需要生长素和细胞分裂素的适当搭配[20,21]。
但也有学者证明添加NAA可提高原生质体的分裂率[16]。
在禾本科植物原生质体培养中,培养基中2,4-D的作用十分重要。
1.4 培养方法原生质体的培养方法分为液体培养、琼脂糖包埋和看护培养几种方式。
有些植物适于采用液体浅层培养[22~24],另外,固液双层培养法也被应用于原生质体再生[25]。
1.5 培养密度原生质体的接种密度对培养效果影响很大。
密度过小,原生质体内含物外渗而引起褐变或进行一次分裂后即死亡;密度过高,造成营养不良,再生细胞团很小,而且很快停止生长。
在一定范围内,原生质体具有较强的恢复分裂能力,一般密度以104~105mL-1为宜[26]。
1.6 酶制剂在木本植物中,原生质体的分离常用的酶为纤维素酶(Cellulase Onzuka R-10)、果胶酶(Pectinase)、离析酶(M acerozy me r-10)和半纤维素酶(Hemicellulase)。
但不同植物所用酶的种类有较大的差别。
在苹果和山桃的原生质体分离中只需纤维素酶和果胶酶即可[27],枣树则用纤维素酶和离析酶[20]。
禾本科植物原生质体的分离普遍使用了Y-23果胶酶来消除细胞壁,保证了原生质体的质量。
1.7 材料的预处理许多研究者报道,酶解之前对材料进行预处理有利于原生质体的分离。
在正常培养基中生长的草莓试管苗幼叶,直接酶解仅能产生少量原生质体,如果在分离前将试管苗转入降低了蔗糖浓度的培养基中预处理2~3周,或暗处理1周,原生质体的产量将大为提高[28,29]。
在悬铃木叶片酶解前,将其放在CPW-12M(含质量分数为0.12的甘露醇)中1.5~2h,使细胞质壁分离,缩短了酶解时间[16]。
在实验中,材料是否需要预处理要根据不同的情况而定。
2 原生质体融合2.1 应用原生质体融合技术产生杂种植株自Car lson等[30]在1972年获得第一株烟草体细胞杂种植株以来,原生质体融合技术在植物中已广泛应用。
据不完全统计,到2003年初,已获得木本植物近100个组合的体细胞杂种植株[26];T erada R.等[31]最早在1987年,将稗草与水稻的原生质体融合,获得了杂种水稻植株,至1999年底,已获得17例水稻体细胞杂交组合的杂种植株[32];现已有10多种植物性细胞的20多个不同组合的配子-体细胞杂交实验,有的已获得再生植株。
2.2 原生质体融合方法原生质体的融合方法经历了一个逐步改进和完善的过程。
在早期原生质体融合的方法有NaNO 3法、高pH /高Ca 2+法、PEG(聚乙二醇)法,后来逐渐发展为PEG 与高Ca 2+、高pH 相结合;20世纪80年代初又开始探索使用电融合法,并发展出一些其他方法。
这些方法各有特点,但目前广泛使用的是PEG 法和电融合法。
1974年高国楠建立了PEG 法,经过不断改进已逐步走向完善,并得到广泛应用[33],其融合频率可达10%~15%,无种属特异性,几乎可诱导任何原生质体间的融合。
在应用PEG 进行融合时,重要的影响因素是PEG 的种类、纯度、浓度、处理时间、原生质体的生理状况和密度。
近年来一些研究建议在PEG 溶液中加入融合促进剂(如伴刀豆球蛋白、二甲基亚砜等),可有效提高原生质体的融合频率。
最近PEG 诱导成对原生质体融合的成功,使得PEG 融合技术更精确化,并有可能免除杂种细胞的筛选[34]。
1979年Senda 建立的电融合法发展迅速,是目前最流行的融合方法[35]。
至今已广泛应用于动植物及微生物细胞的融合。
该方法对细胞没有毒害作用,并且操作简便,融合同步性好,可在显微镜下观察融合的全过程,整个过程中的参数容易控制。
但是电融合法需要昂贵的电融合仪,因此目前仍不如PEG 法适用普遍。
Schw eiger [36]把电融合法与微培养法相结合,建立了单对原生质体融合技术程序,这是近年来融合技术上取得的最突出的成就,它不仅改进了融合方法,而且是两亲本间一对一融合,有可能解决融合细胞的选择问题,是一种有前途的技术体系。
目前正在研究用电脑控制进行自动化操作,以提高操作效率。
配子-体细胞原生质体融合技术主要借鉴了体细胞原生质体的融合方法。
性细胞原生质体对融合处理很敏感,容易与其它原生质体融合[37]。
但是因为它的形态、密度等多不同于体细胞原生质体,其融合技术与体细胞杂交有所差异。
影响因素主要有融合处理方式、原生质体密度与比率、融合诱导剂的浓度等。
性细胞原生质体往往形体小而密度大,为了提高融合效率,通常在提高性细胞原生质体密度的同时,相对降低后者的密度,以寻求最佳比例[38,39]。
2.3 原生质体融合的方式原生质体的融合方式有两种:对称融合和非对称融合。
通过这两种融合方式可产生3种类型的杂种:对称杂种、非对称杂种和胞质杂种。
3 杂种细胞的筛选和鉴定3.1 杂种细胞的筛选在原生质体融合后的群体中,有融合体、未融合体、多元融合体和嵌合体,杂种细胞的筛选就是从中区分出预期的融合重组类型。
目前主要的筛选方法有3种: 突变细胞互补选择法。