4.4.4 细胞质工程
细胞质工程是研究真核细胞的核、质关系以及细胞器、细胞质基因转移的技术。传统上植株间进行细胞核基因转移的方法是连续回交，不仅周期长、投入大，而且细胞核基因并不能得到完全置换。随着原生质体分离和培养技术的成熟，原生质体作为良好受体系统，可以直接进行细胞核转移，打破常规育种界限，极大地缩短了育种年限；还可以获得细胞质杂种，进行细胞器、微生物和DNA片段的摄入，创制远缘或不同物种间的核质杂种或新物种。
1）细胞质杂种
应用细胞融合技术，使两种来源不同的核外遗传物质与一个特定的核基因组结合在一起，这种杂种称为细胞质杂种。如矮牵牛叶肉原生质体与爬山虎冠瘿瘤培养细胞原生质体融合后，选出一个携带爬山虎核和两个亲本细胞质的杂种细胞系，该杂种细胞系在一定时间内表现出某些矮牵牛的特性。在原生质体能够完全融合的情况下，细胞质杂种可以通过以下4条途径产生：一个正常原生质体与一个去核原生质体融合；一个正常原生质体和一个核失活原生质体融合；异核体形成后，两个核中有一个核消失；较晚时期染色体选择性地消除。
2）细胞器移植
为了更精确地研究细胞器遗传行为、种间细胞器的相互作用、创造新物种，可以将离体细胞器导入原生质体中，获得细胞质变异后代。在植物细胞器移植研究中，主要进行了叶绿体和细胞核的移植研究。
（1）叶绿体移植
叶绿体移植是指将原生质体和叶绿体群体混合培养，促使原生质体摄取游离叶绿体的方法。如烟草或矮牵牛原生质体与叶绿体混合培养时，能直接吸收正常叶绿体，但摄入率很低；利用PEG诱导胡萝卜原生质体摄入藻类叶绿体，发现45%的原生质体含有外源叶绿体。对叶绿体摄入过程的电镜研究结果发现，叶绿体摄入过程主要发生在PEG处理期间。由于PEG能引起叶绿体两层外膜融合，在原生质体摄入过程中，两层融合的膜又与原生质体质膜融合，促使叶绿体摄入，但同时也破坏了叶绿体的功能。(https://www.daowen.com)
（2）细胞核移植
细胞核移植是指将原生质体和游离细胞核群体混合培养，导致原生质体摄取外源细胞核的方法。如矮牵牛、烟草、玉米的叶肉原生质体都可以摄取矮牵牛离体核，但原生质体摄入离体核的概率仅为0.5%。通过方法的改良和PEG的利用，已能将禾谷类植物的细胞核导入玉米原生质体中，且导入率为5%左右。
（3）微生物移植
为了建立与高等植物细胞内的共生关系，形成新的植物种类，研究者试图将一些能显著改良作物特性的微生物，如固氮菌和绿蓝藻等，转入植物细胞中，通过与植物细胞的共生，产生新的非豆科固氮植物。如豆科植物离体叶肉原生质体可以摄取根瘤菌，摄取率为5%。但这种摄取仅发生在原生质体游离期间，此时将细菌细胞加入酶混合液中，摄入才能发生。因为这时细胞出现质壁分离，细胞壁降解，导致质膜内陷形成许多泡囊，根瘤菌此时被泡囊裹入细胞中。PEG也可以促使原生质体摄入微生物。已发现的能被植物原生质体摄入的微生物种类不多，主要有酵母细胞、藻类、根瘤菌等。
（4）外源DNA摄入
原生质体是单细胞，可与环境中的DNA充分接触，摄入外源DNA。研究发现，可以利用DNA分子载体（质粒或病毒）等携带外源DNA，然后将其导入受体细胞。这种外源DNA摄取方法不仅克服了DNA的降解，而且增加了遗传转化受体，使得植物的组织、器官和细胞都可能作为转化受体。
