4-3 简述原生质体融合育种和DNA重组育种的方法、原理与意义。
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植物原生质体融合和培养在理论和实践上都有很大的意义,在植物遗传工程和育种研究上具有广阔的应用前景。
它是植物同源、异源多倍体获得的途径之一,它不仅能克服远缘杂交有性不亲和障碍,也可克服传统的通过有性杂交诱导多倍体植株的麻烦,最终将野生种的远缘基因导入栽培种中,原生质体融合技术可望成为作物改良的有力工具之一。
原生质体的分离分离原生质体时,首先要让酶制剂大量地吸附到细胞壁的纤维素上去,因此,一般先将材料分离成单细胞,然后分解细胞壁。
采用将酶液减压渗入组织,或将组织切成薄片等方法,都可增加酶液与纤维素分子接触的机会。
酶处理目前常用的多是“一步法”,即把一定量的纤维素酶,果胶酶和半纤维素酶组成混合酶溶液,材料在其中处理一次即可得到分离的原生质体。
植物材料须按比例和酶液混合才能有效地游离原生质体,一般去表皮的叶片需酶量较少,而悬浮细胞则用酶量较大。
每克材料用酶液10~30ml不等。
由于不同材料的生理特点不同,在研究游离条件时,必须试验不同渗透压浓度的细胞,找出适宜的渗透浓度。
例如,游离小麦是浮细胞的原生质体的酶液中须加入0.55mol/L甘露醇,游离水稻悬浮细胞的原生质体的酶液中只加0.4~0.45mol/L的甘露醇,两者差别较大。
酶解处理时把灭菌的叶片或子叶等材料下表皮撕掉,将去表皮的一面朝下放入酶液中。
去表皮的方法是:在无菌条件下将叶面晾干、顺叶脉轻轻撕下表皮。
如果去表皮很困难,也可直接将材料切成小细条,放入酶液中。
对于悬浮细胞等材料,如果细胞团的大小很不均一,在酶解前最好先用尼龙网筛过滤一次,将原细胞团去掉,留下较均匀的小细胞团时再进行酶解。
酶解处理一般地在黑暗中静止进行,在处理过程中偶尔轻轻摇晃几下。
对于悬浮细胞,愈伤组织等难游离原生质体的材料,可置于摇床上,低速振荡以促进酶解。
酶解时间几小时至几十小时不等、以原生质体游离下来为准。
但是,时间过长对原生质体有害,所以一般不应超过24h。
酶解温度要从原生质体和酶的活性两方面考虑。
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。