4.4.2 体细胞杂种选择系统

更新于 2026年10月12日 版权声明
4.4.2 体细胞杂种选择系统

在经过融合处理后,原生质体群体内既含有未融合的双亲原生质体也存在同核体、异核体和各种其他核质组合体。如何从原生质体融合处理后的混合液中筛选出杂种细胞,是体细胞杂交的关键技术。

1)杂种细胞选择

(1)互补选择法

互补选择法是指利用两个亲本具有不同遗传和生理特性,在特定培养条件下,只有发生互补作用的杂种细胞才能生长的选择方法。互补选择法又可分为营养代谢互补选择法、抗性突变体互补选择法和叶绿素缺失突变体互补选择法。

①营养代谢互补选择法。指杂种细胞的选择是建立在细胞分裂和增殖所需激素自养的基础上进行的。选择培养基为无激素培养基。1972年,Carlson等培育的第一株杂种植株就是利用杂种细胞的生长激素自主性和双亲细胞需提供外源激素才能生长的特性,利用无生长素培养基筛选了杂种细胞。矮牵牛和爬山虎融合体细胞的筛选也是利用此法获得的。在对马铃薯杂种细胞筛选过程中发现,融合细胞与未融合细胞、自体融合细胞对培养的反应不同。杂种细胞具有杂种优势,对培养基适应能力较强,未融合细胞或自体融合细胞表现的生活力较弱,分化慢,难以再生植株。这一特性为在马铃薯体细胞融合中利用培养基和培养条件筛选杂种细胞和植株提供了十分有利的条件,如利用两个亲本均不能分化苗的培养基培养融合愈伤组织,获得了种间体细胞杂种。

②抗性突变体互补选择法。该种选择法,杂种细胞的选择是以其对某种逆境具有抗性的基础上进行的。选择培养基为施加某种逆境条件的培养基。例如,矮牵牛和拟矮牵牛杂种细胞筛选时,利用两个物种原生质体对培养基及放线菌素D的敏感性差异进行选择,获得了杂种细胞形成的愈伤组织及杂种植株。在进行大豆和水稻融合细胞筛选时,利用水稻原生质体耐高温(37℃)的特性,将水稻与大豆原生质体融合细胞培养在适合大豆原生质体生长的培养基,但培养温度为37℃。用H3标记胸腺嘧啶,证明杂种细胞能正常合成DNA。

③叶绿素缺失突变体互补选择法。杂种细胞的选择是基于融合细胞具有正常叶绿素并能在特定培养基上生长的基础上进行的。选择培养基为适合白化和杂种细胞增殖的培养基。如在进行绿色拟矮牵牛和3个不同种白化矮牵牛杂种细胞筛选时,将融合原生质体培养在MS培养基上,绿色拟矮牵牛原生质体在很小细胞团阶段就死亡,白化亲本原生质体和杂种原生质体能够形成愈伤组织。在毛叶曼陀罗白化苗与异色曼陀罗和曼陀罗两个种正常苗种间杂种细胞筛选时,也获得了杂种愈伤组织。

上述建立在两种亲本原生质体遗传和生理特性差异基础上的选择系统,会因两种原生质体之间的互养而变得复杂化,使选择系统失效。有时须用两种原生质体的共培养作为对照进行辅助选择。

(2)机械选择法

机械选择法是利用融合细胞所具有的可见标记,在倒置显微镜下,用微管将融合细胞吸取出来进行选择的方法。常用的可见标记是叶肉细胞的绿色。(https://www.daowen.com)

如果原生质体融合产物失掉可鉴别特征之前,不能分离出来单独培养,可在融合处理后,把原生质体以低密度植板置于琼脂培养基上,追踪个别杂种细胞及其后代。对没有亲本差异的原生质体融合细胞筛选时,还可以利用愈伤组织差异筛选。例如,在对烟草原生质体杂种细胞筛选时,用两个亲本的原生质体单独培养为对照,根据亲本愈伤组织与融合杂种细胞愈伤组织在色泽和质地上的差异筛选杂种细胞。

2)杂种植株鉴定

(1)形态学鉴定

根据茎、叶、花等组织的形态、颜色来鉴别杂种。亲缘关系较远时,杂种植株的形态倾向于亲本之一,与亲本间存在着细微差异,如茎、叶上毛分布的疏密程度、气孔大小及在叶背表皮上分布密度等。花粉败育也是远缘体细胞杂种的特征,可对其育性进行鉴定。

(2)细胞学鉴定

原生质体融合的亲本材料一般为二倍体,杂种细胞的染色体数应为双二倍体。如果亲缘关系较远的属间进行原生质体融合,两个亲本的染色体差异很大,可从染色体形态、大小和数目上加以区别。

(3)同工酶鉴定

同工酶鉴定是根据亲本和杂种同工酶谱的差异来鉴别杂种。体细胞杂种植株同工酶谱较两个亲本表现为酶带颜色加深、宽度加大,酶谱呈双亲酶带总和,有时还出现双亲都不具有的新谱带。如种间拟南芥+油菜、科间粉蓝烟草+大豆杂种细胞都有明显不同的同工酶重组。

(4)DNA分子标记鉴定

这是在DNA水平上对亲本和杂种植株遗传差异进行鉴定的一种技术。DNA分子标记鉴定技术能准确鉴定出生物个体间核苷酸序列间的差异,甚至是单个核苷酸的变异,成为鉴定杂种植株最有效的方法,如RFLP、RAPD、AFLP等。

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