第讲新品种培育技术

关键：细胞核的融合
• 若是没发生细胞核的融合，仅发生了细胞质 的融合，则可能成为嵌合细胞。 • 含有多个核的异核细胞合并后形成的单核细 胞称为合核细胞。 • 细胞核的合并发生在有丝分裂过程中。但是 这种有丝分裂只有当两个核的DNA合成基本同 步时才能发生：两个核同时进行有丝分裂， 形成一个纺锤体，全部染色体都排列在一个
原生质体及其制备
（1）定义： 去除细胞壁后裸露的细胞称之为原生质体（protoplast）。 （2）特点： 无细胞壁，可以方便地进行遗传操作、人工诱变、细胞器转 移、细胞融合等操作。具有全能性，能再生细胞壁。
（3）制备与纯化
• • 酶解法的建立 1960年，英国科金第一次采用酶方法从 番茄幼苗大量制备出原生质体。使植物 细胞融合技术得以建立。
• 种内不亲和性：种内个体间的不亲和现象往往是受不亲和基因所制约
。
杂交
• 杂交：通过不同的基因型的个体之间的交配而取得某些双亲基因重新 组合的个体。 • 杂交优势：两个遗传基础不同的植物或动物进行杂交，其杂交后代所
表现出的各种性状均优于杂交双亲，比如抗逆性强、早熟高产、品质
优良等 • 一般情况下，种间、种内杂交通过生殖细胞相互融合而达到。
•
20世纪70年代初，华裔加籍科学家高国楠发现聚乙二醇(PEG)能促使植物原生 质体融合，开拓了植物细胞融合的研究。
• 20世纪80年代，齐默曼（Zimmerman）等建立电场诱导细胞融合方法 。
四 细胞融合原理
细胞膜磷脂分子
扰动出现通道 ——细胞桥
主要环节
（1）亲本选择（单细胞或原生质体制备） （2）两原生质体或细胞互相靠近，粘附 （3）质膜融合形成细胞桥 （4）胞质渗透 （5）细胞核融合 （6）融合细胞筛选
3.从融合效果： （1）对称融合（Symmetric fusion）：两个完整的细胞间的融合 （2）不对称融合（Asymmetric fusion）：利用物理或化学方法使某亲本的核或 细胞质失活后再与另外一个完整细胞进行融合。
三 发展历史
• 自发融合现象最初在动物细胞中发现。1858年发现正常组织、发炎组织以及肿瘤组织 中的多核细胞情况。动物体内的破骨细胞也是自发融合形成的多核细胞。 • 1962年日本学者发现一种叫日本血凝性病毒(HVJ)能引起艾氏腹水瘤细胞融合成多核细 胞的现象。
赤道板上，结果伴随着细胞分裂就形成了单
•
植物细胞的细胞壁主要成分是纤维素（
纤维素微纤丝Cellulose microfibrils ）、果胶（pectin）、多糖（glycan） 。
•
果胶酶、纤维素酶等处理植物组织，可 以破坏胞间层和去掉细胞的纤维素外壁 ，得到游离的裸露原生质体。
4 分离、鉴定与活力分析
（1）分离 • 飘浮法：常用的飘浮剂有蔗糖、Percoll、Ficoll等。 Percoll是经过聚乙烯吡咯烷酮 (polyvinyl pyrolidone, PVP)
• 由体细胞相互融合达到这一结果的过程称为体细胞杂交。
远源杂交
• 远缘杂交：不同种属之间，或是地理上远缘的种
内亚种之间个体的交配称为远缘杂交。 • 由于种属间存在着隔离机制，致使远缘杂交常表 现不亲和或获得的远缘杂种表现不育。 • 体细胞杂交是解决远源杂交不亲和性的有力手段 之一，更好地利用自然界基因资源，培育新物种 。
•
部分野生品种的块茎、果实虽不能食 用，但它们的植株具有较强的抗病虫
害、抗盐碱性和耐寒能力。因此，用
野生马铃薯和番茄分别与马铃薯、番 茄作物杂交，培育出了生存能力较强
的杂交系植物。
• 杂交玉米等杂交植物比它们的亲本更 为健壮，产量更高。
杂交拟南芥（中间）比其亲本 （左和右）要大
•
《自然》（Nature）2008年11月23日
处理的硅胶颗粒混悬液，对细胞无毒性和刺激性。Percoll混悬液的硅胶颗粒大小不一，经过高速离心后，可形成一 个连续密度梯度，将比重不同的细胞分离纯化。
•
离心法：低速离心，收集沉淀。
（2）鉴定与活力分析 • • 低渗爆破：爆破后是无形的。渗透压调节剂：葡萄糖、甘露醇、山梨醇等。 染色发法：有活力的原生质体吸收不同染料显示与死亡细胞不同的颜色来分析。FDA（二乙酸荧光素）能自 由地穿越细胞质膜，在活细胞内，FDA被酯酶裂解即发荧光（荧光素），由于荧光素不能自由通过质膜，因 而可以在荧光显微镜下通过具荧光的细胞的观察确定细胞活性。
：中美科学家发现杂交植物比其亲本 生长更好的一个原因：负责光合作用
和淀粉代谢的基因在白天要更为活跃
。
• 问题：有没有可能培育出地下 结土豆，地上结番茄的超级植 物？ • 1978年德国科学家梅歇尔斯将 番茄与马铃薯进行体细胞杂交 育成薯番茄“泡马豆”（
ห้องสมุดไป่ตู้po(tato)(to)mato）。马铃薯
与番茄两种原生质体的融合率 达40％～50％。
不亲和性
• 不亲和性：在有性生殖过程中，由于生物个体的细胞或组织水平上的 不协调而使受精或接合不能正常进行，或是受精后不能产生后代的现 象。例如：生殖细胞不能融合，或受精卵不能发育，或子代无繁殖能 力等。不亲和性是稳定物种的重要机理之。 • 种间不亲和性：异种、异属生物个体之间的生殖不亲和现象常由染色 体组的不同所造成
本节主要内容
1.细胞融合 2.体细胞杂交及其在育种中的应用 关键问题： 细胞融合的原理、方法与关键环节
第一部分 细胞融合
一 定义与意义
细胞融合（Cell fusion）是指使用人工方法使两个或两个以上的细胞合 并形成一个细胞的技术。 对于植物也叫“原生质体融合”。亲本细胞是体细胞，也叫“体细胞杂交 （somatic cellhybridization）”。 由于它不仅能产生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合，因此细胞
融合技术在创造新细胞、培育新品种方面意义重大。
• • 植物：体细胞杂交培育新品种 动物：单克隆抗体生产（动物细胞生物制药讲授）
二 细胞融合的分类
1.材料：原生质体（去除了细胞壁的裸露的细胞）、动物细胞
2.从亲本来源： （1）同核体（Homokaryon）：基因型相同的细胞融合成的融合细胞称为。
（2）异核体（Heterokaryon）：来自不同基因型的融合细胞。