遗传学原生质体培养及融合配色

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细菌原生质体融合实验步骤一、实验目的了解原生质体融合技术的原理。

学习并掌握以细菌为材料的原生质体融合技术。

二、实验原理原核微生物基因重组主要可通过转化、转导、接合等途径，但有些微生物不适于采用这些途径，从而使育种工作受到一定的限制。

1978 年第三届国际工业微生物遗传学讨论会上，有人提出微生物细胞原生质体融合这一新的基因重组手段。

由于它具有许多特殊优点，所以，目前已为国内外微生物育种工作所广泛研究和应用。

(一)、原生质体融合的优点(1)、克服种属间杂交的“不育性”，可以进行远缘杂交。

由于用酶解除去细胞壁，因此，即使相同接合型的真菌或不同种属间的微生物，皆可发生原生质体融合，产生重组子。

(2)、基因重组频率高，重组类型多。

原生质体融合时，由于聚乙二醇(PEG)起促融合的作用，使细胞相互聚集，可以提高基因重组率。

原生质体融合后，两个亲株的整套基因组(包括细胞核、细胞质)相互接触，发生多位点的交换，从而产生各种各样的基因组合，获得多种类型的重组子。

(3) 可将由其他育种方法获得的优良性状，经原生质体融合而组合到一个菌株中。

(4) 存在着两个以上亲株同时参与融合，可形成多种性状的融合子。

(二)、原生质体融合步骤(1)、选择亲本选择两个具有育种价值并带有选择性遗传标记的菌株作为亲本。

(2)、制备原生质体经溶菌酶除去细胞壁，释放出原生质体，并置高渗液中维持其稳定。

(3)、促融合聚乙二醇加入到原生质体以促进融合。

聚乙二醇为一种表面活性剂，能强制性的促进原生质体融合。

在有Ca2+ 、Mg2+离子存在时，更能促进融合。

(4)、原生质体再生原生质体已失去细胞壁，虽有生物活性，但在普通培养基上不生长，必须涂布在再生培养基上，使之再生。

(5)、检出融合子利用选择培养基上的遗传标记，确定是否为融合子。

(6)、融合子筛选产生的融合子中可能有杂合双倍体和单倍重组体不同的类型，前者性能不稳定，要选出性能稳定的单倍重组体，反复筛选出生产性能良好的融合子。

原生质体融合的方法原生质体融合又叫体细胞杂交，是指将不同来源的植物原生质体进行融合，再经培养获得杂种植株的过程。

一、盐类融合法1909年，Kuster用低渗NaNO溶液引起原3生质体的融合。

融合方法获得1972年，Carlson等用NaNO3了第一株体细胞杂种，即烟草与其野生种间体细胞杂种（粉蓝烟草与郎氏烟草）。

原理：NaNO3、KNO3、Ca(NO3)2、NaCl、CaCl2等。

通过改变细胞膜表面的理化特性，增加细胞的内吞作用，而实现融合。

应用最早的融合法，但由于异核体形成率低，且对细胞有毒害，目前已不太应用。

二、高钙-高pH融合法1973年，Keller和Melchers用强碱性的高浓度钙离子（5mM CaCl2·2H2O，pH10.5）溶液融合烟草叶肉原生质体，获得种内及种间体细胞杂种。

原理：CaCl 2•2H 2O 0.05mol /L ，pH9.5-10.5，可使质膜表面特性发生改变，而发生融合。

异核体形成率有所提高，但对细胞有一定毒害，目前已不太应用。

三、聚乙二醇（PEG）融合法1974年，Kao和Michaylub用聚乙二醇(PEG)作融合剂，明显提高了异核体的形成率，且对细胞的毒性很低。

因此，该方法迅速展开。

1978年，用PEG法，成功获得了西红柿与马铃薯第一个属间体细胞杂种。

薯番茄或番茄薯PEG融合原理：短时间内，细胞质膜粘连，形成分子桥，进行融合。

四、PEG 、高钙-高pH 相结合的融合法PEG 融合液PEG600030%Ca(NO 3)2•4H 2O0.1M 甘露醇0.4-0.6M pH 10.0五、电融合法开发较晚，1979年，Senda发现电融合方法。

由于对细胞无毒害，已广泛应用。

电融合必须有融合仪和融合板。

电融合仪融合板两个电极原生质体电融合的基本程序①细胞膜的接触：两极通以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状；②膜的击穿：再给以瞬间的高强度电脉冲，使原生质体膜局部受损失而导致融合。

植物细胞原生质体的制备与融合。

1、相关概念：（1）原生质体：是指那些已去除全部细胞壁的细胞。

细胞外仅由细胞膜包裹，呈圆形，要在高渗液中才能维持细胞的相对稳定。

此外，在酶解过程中残存少量细胞壁的原生质体称为原生质球或球状体。

（2）原生质体融合：即体细胞杂交。

用人工的方法，把分离的不同品种或不同种的原生质体诱导成融合细胞，再经离体培养诱导分化和再生完整植株的整个过程。

若取材为体细胞，则成为体细胞杂交。

2、原生质体的制备：在植物组织里，原生质体被坚硬的细胞壁包裹着，而且由于果胶质等使细胞相互紧紧粘连在一起。

在愈伤组织中，这种粘连相对松些；在细胞悬浮培养物中，只有存在细胞团的情况下，有轻度的粘连。

如果破除这种粘连作用，即可使细胞分离开来，进一步去除细胞壁，就能使裸露的原生质体游离出来。

游离效率的高低主要与植物材料和酶混合浓的组成有关。

基本程序如下：取材→除菌→酶解（加酶、渗透压稳定剂）→原生质体的收集与纯化→洗涤→原生质体活力的测定。

（1）取材与除菌：原则上植物任何部位的外植体都可成为制备原生质体的材料。

但人们往往对活跃生长的器官和组织更感兴趣。

因为，由此制得的原生质体一般都生活力较强，再生与分生比例较高。

常用的外植体包括：种子根、子叶、下胚轴、胚细胞、花粉母细胞、悬浮培养细胞和嫩叶。

对外植体的除菌要因材而异，悬浮培养细胞一般无需除菌。

对较脏的外植体往往要先用肥皂水清洗再以清水洗2-3次，然后浸入70%酒精消毒后，再放进3%次氯酸钠处理。

最后用无菌水漂洗数次，并用无菌滤纸吸干。

（2）酶解：现以叶片为例说明如何制备植物原生质体。

①配制酶解反应液:反应液应是一种pH值在5.5-5.8的缓冲液，内含纤维素酶0.3%-3.0%以及渗透压稳定剂，细胞膜保护剂和表面活性剂等。

③酶解：除菌绿。

反应液转绿是酶解成功的一项重要指标，说明已有不少原生质体游离在反应液中。

经镜检确认后应及时终止反应，避免脆弱的原生质体受到更多的损害。

原生质体融合的步骤
嘿，咱今儿就来讲讲原生质体融合的那些事儿哈！
要搞清楚原生质体融合，那就得一步步来。

首先呢，得准备好要融
合的原生质体呀。

这就好比做菜得先有食材一样，没有好的原生质体，后面的步骤可就没法好好进行啦。

然后呢，就是让这些原生质体相互靠近。

你想想，它们就像两个有
点陌生的小伙伴，得给它们创造机会让它们能凑到一块儿呀。

接着，就是关键的一步啦，怎么让它们融合在一起呢？这可得有点
小技巧咯。

就好像把两块拼图严丝合缝地拼在一起一样，得恰到好处
才行。

融合之后呢，还得好好培养它们。

这就跟照顾小婴儿似的，得给它
们合适的环境，让它们能茁壮成长。

你说这原生质体融合神奇不神奇？本来是两个独立的个体，经过这
么一系列操作，就能变成一个全新的东西啦。

就像搭积木一样，一块一块的积木单独看没啥特别的，但是把它们
巧妙地组合在一起，就能搭出各种各样有趣的造型。

原生质体融合不
也是这样嘛！
而且哦，这每一步都得特别仔细，不能有一点儿马虎。

要是哪个环
节出了差错，那可能就前功尽弃啦。

咱再想想，要是没有原生质体融合技术，那得少了多少有趣的发现和创新呀！所以说，这步骤可重要了，每一步都得认真对待。

你说这技术是不是很有意思？它能让不可能变成可能，能创造出全新的东西来。

这就是科学的魅力呀，总是能给我们带来惊喜和新奇。

总之呢，原生质体融合的步骤虽然不复杂，但每一步都需要我们用心去做，这样才能让这个神奇的技术发挥出它最大的作用呀！你说是不是这么个理儿？。

原生质体培养与细胞融合第一节原生质体培养一、原生质体的培养概况1、概念：植物的原生质体：指除去细胞壁以后的裸露细胞。

原生质体培养：是将植物细胞游离成原生质体，在适宜的培养条件下，使其再生细胞壁，进而细胞进行持续分裂形成细胞团，进一步生长形成愈伤组织或胚状体，最后分化或发育形成完整植株的过程。

原生质体培养特点是：①比较容易摄取外来的遗传物质，如DNA；②便于进行细胞融合，形成杂交细胞；③与完整细胞一样具有全能性，仍可产生细胞壁，经诱导分化成完整植株。

原生质培养首先在烟草上获得成功。

2、原生质体培养的意义①比较容易摄取外来的遗传物质（壁中有活性很强的核酸酶）—研究植物原生质体培养和再生植株技术，有可能采用细胞遗传工程的方法培育出新品种。

②便于进行细胞融合，形成杂交细胞—可广泛地重组植物界优良遗传性状，创造新物种和新品种（如能固N的禾本科植物，高光效植物，高抗植物）③原生质体可作为遗传理论研究的材料—细胞生物学、植物生理学、遗传学、分子生物学等，如细胞起源、壁生物合成、胞间相互作用、不亲和性、激素作用机理等3、原生质体培养程序取材→预处理→分离→纯化→活力检测→培养→细胞壁再生→细胞分裂分化→愈伤组织→愈伤分化→再生植株取材：大田叶片（消毒灭菌）、无菌试管苗叶片、愈伤组织或悬浮细胞预处理：黑暗、低温、叶片萎蔫处理、预培养、和不同光质照射等，可提高原生质体产量和代谢活力。

二、原生质体的分离和纯化1 原生质体的分离叶肉组织是制备原生质理想的材料，遗传性状一致。

细胞壁主要成分是纤维素、半纤维素、果胶质等。

分离原生质的方法主要有以下两种：机械法和酶解法（1）机械法①首先将细胞放在高渗的糖溶液中（水势低），使细胞发生质壁分离（细胞失水），原生质体收缩成球状；②破碎组织，从伤口处可释放出完整的原生质体。

最早在19世纪末，利用机械法分离藻类原生质。

（缺点）获得的原生质体少、产生的原生质体的细胞类型受到限制。

一般取材局限于具有液泡化程度较大的细胞或长形细胞的组织。

第7章原生质体的培养和体细胞杂交（3学时）第一节原生质体的分离与纯化第二节原生质体培养第三节原生质体融合本章小结目的要求：(1)了解原生质体培养的意义(2)掌握原生质体分离的大致步骤(3)掌握原生质体培养的方法(4)掌握原生质体融合的方凑第一节原生质体的分离与纯化原生质体培养的意义(1)再生植株由原生质体再生生成植株，不论在进行有关细胞生物学或生物合成和代谢的实验研究上，还是在组织培养实践中，都有一定的优点：①可利用均一的分化细胞群体；②因无细胞壁，试剂对细胞作用更为直接，其反应能直接测量，以使反应产物能较快的分离出来；③在理论和实践中，可极大节省空间，如在一个三角瓶就能培养210个细胞，但在大田种植需要4亩地；④可缩短实验周期，如悬浮培养时仅需1～2个小时。

原生质体培养可在遗传学方面进行基因互补，不亲和性，连锁群和基因鉴定，分析基因的激活和失活水平的研究。

在研究分化问题时，用一个均一的原生质体群体可以筛选数以千计的不同。

营养和激素条件，探索诱导单细胞的分化条件等。

(2)用于远缘体细胞融合，进行体细胞杂交。

这是一种新的远缘杂交方法，为人们提供新的育种方法。

两个亲缘关系较远的植株用一般杂交方法是不容易成功的，而用细胞融合的方法却成为可能。

首先，两个原生质体融合形成异核体，异核体再再生细胞壁，进行有丝分裂，发生核融合，产生杂种细胞，由此可培养新的杂种。

一、原生质体(protoplast)的分离（一）材料来源原生质体是通过质壁分离与细胞壁分开的部分，是能存活的植物细胞的最小单位。

自从1960年用酶法制备大量植物原生质体首次获得成功以来，原生质体培养成为生物技术最重要的进展之一。

通过大量的试验表明，没有细胞壁的原生质体仍然具有"全能性"，可以经过离体培养得到再生植株。

原生质体的分离研究较早，1892年Klereker首先用机械的方法分离得到了原生质体，但数量少且易受损伤。

1960年，英国植物生理学家Cocking首先用酶解法从番茄幼苗的根分离原生质体获得成功。

原生质体融合育种摘要原生质体融合育种克服了远缘杂交不亲和的障碍，可以提高重组频率，使得遗传物质的交换、传递更完整，成为微生物育种的一种重要方式。

其过程包括原生质体制备和再生、原生质体融合以及融合体检出等步骤。

在每个步骤中均要考虑到其应注意的因素，从而提高原生质体育种的效率，达到快速育种的目的。

因原生质体融合育种的优势，其在多功能菌种选育、工程菌选育和工业生产育种等方面应用广泛。

关键词原生质体制备融合育种原生质体再生融合体检出引言传统的杂交育种具有一定的局限性，需要受到亲和力的影响，并且要求亲本有性的分化，而原生质体育种则克服了这些缺点。

当细菌细胞壁被剥离，剩下由原生质膜包围的原生质部分称为原生质体。

原生质体融合是指通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。

[1]原生质体融合不受种属限制，能够完整的传递遗传物质，使得重组几率提高进而提高育种速度。

[1-2]育种步骤可分为五大步骤：直接亲本及其遗传标记的选择、双亲本原生质体制备和再生、亲本原生质体诱导融合、融合重组体分离、遗传标记分析和测定。

1.亲本遗传标记的选择进行原生质体融合的双亲本一般要携带遗传标记，以顺利地筛选到融合子。

常用营养缺陷型、抗性、荧光染色、温度敏感性、孢子颜色、菌落形态等作为标记。

其中营养缺陷型是常用而有效的选择手段。

[3]2.原生质体制备制备原生质体是融合育种的前提，为了制备原生质体，需要将包围细胞的细胞壁去除掉。

去壁的方法很多，主要有机械法、酶法和非酶法，现在使用较多的是酶法。

[4]2.1酶法制备原生质体的条件（1）菌体年龄微生物的生理状态决定了原生质体的形成，而菌龄明显影响了原生质体的形成率，菌龄过长不利于释放原生质体，过短则菌丝体容易破裂。

丝状真菌一般选择年轻的尖端生长点的菌丝；细菌与霉菌一般采用对数生长期，而放线菌以对数期到静止期的转换期为好。

[5]（2）稳定剂原生质体由于失去了细胞壁因此对环境十分敏感，渗透压尤为重要。