| 单词 | 作物体细胞杂交 |
| 释义 | 【作物体细胞杂交】 拼译：somatic hybridization of crops 又称作物原生质体融合，系两种去壁原生质体在人为控制下的杂交。体细胞杂交是有别于普通有性杂交的一种重要的无性杂交方式，可以克服远缘亲本间有性不亲和的障碍，实现遗传物质的包括核基因和胞质基因的重组。 作物体细胞杂交是20世纪70年代初发展起来的一门现代生物技术。1971年，长田和建部首次报导从烟草叶肉原生质培养得到再生植株。1972年，卡尔逊(Carlson)用硝酸钠诱导粉蓝烟草和朗氏烟草叶肉原生质体融合成功，获得了世界上第1棵体细胞杂种植侏。其后，包括烟草、油菜、番茄、马铃薯、水稻等的栽培种与野生种之间体细胞杂交相继成功，还获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。1980年，卜锅章等将普通烟草与黄花烟草的原生质体融合后得到种间体细胞杂种植株，经多年的回交和自交，获得了可在生产上应用的品质优良兼抗黑胫病等多种病害的烟草新品系。1987年，寺田获得了水稻与稗草的属间体细胞杂种植株。1989年，新关将禾本科的和豆科的植物原生质体融合，诱导产生了不完整的小植株。迄今，获得的种间、亚种间、属间体细胞杂种植株的组合已达40多个。1970年以来，体细胞杂交的研究着重于技术体系的建立和完善。目前，该项技术体系已建立，主要包括3个衔接的环节：(1)去壁原生质体融合的诱导。(2)融合体(杂种细胞)的选择。(3)杂种植株的再生与鉴定。诱导原生质体相互融合是体细胞杂交的关键，初期采用硝酸钠融合剂，但融合频率不高。1974年，高(Kao)建立了聚乙二醇(PEG)融合技术，并逐步发展成为普遍应用的低H+浓度高钙条件下的PEG融合诱导技术。1979年，Senda建立了电融合技术，逐步完善成为一种最常用的融合手段。1987年，施维格(Schweiger)将电融合与微培养技术结合起来，并与电子计算机控制的马达相联，建立了单对细胞融合体系，基本上解决了杂种细胞的选择问题。杂种细胞的选择有3种基本方法：第一，利用或诱发各种缺陷型或抗性细胞系，用选择培养基将互补的杂种细胞选出。1983年，海米尔(Hamill)建立的通用杂交亲本，即同时具有显、隐性突变的烟草双突变体，是突变细胞系选择方法的重大进展。目前构成双突变体的隐性性状是硝酸盐还原酶缺陷，显性性状有链酶素抗性、抗5－甲基色氨酸、卡那霉素抗性、抗铃蓝氨酸等。第二，利用或人为地造成两亲本间原生质体的物理特性差异，如大小、颜色、漂浮密度等，将杂种细胞选出。1985年，阿丰索(Afonso)利用电子计算机控制的荧光活性细胞自动分类装置，将杂合两种颜色的烟草杂种细胞分离出来，效率极高。第三，利用或人为地造成细胞生长特性或分化能力的差异，如对培养基成分不同要求、生长速度、再生能力等，将杂种细胞选出。对体细胞杂种植株的鉴定，通常采用形态学、细胞染色体观察和同工酶分析，它们的综合可为杂种细胞及其再生植株提供有效的证据。此外，染色体显带技术和重组DNA技术也已用于鉴定杂种。体细胞杂交的突出意义在于它能使不能通过有性过程杂交的亲本之间进行遗传物质的重组，从而大大扩大可资利用的育种亲本的范围。杂交的产物－异核体中将包含有双亲细胞中染色体的总和以及双亲的全部细胞质，形成杂合的二价体，有可能形成农业上有用的新物种。1986年，森德伯格(Sundberg)将白菜型油菜与甘蓝进行体细胞杂交，成功地得到合成种甘蓝型油菜，它具有预期的38条染色体，大部分可育。另一方面，将野生种的有利性状转移到栽培种中是体细胞杂交应用于作物育种的重要内容。栽培种马铃薯不抗马铃薯卷叶病毒(PLRV)和马铃薯Y病毒(PVY)，而野生种Solanum brevidens抗上述两种病毒，但两者有性杂交不亲和。1985年奥斯汀(Austin)，1988年吉布森(Gibson)通过体细胞杂交分别获得了上述栽培的与野生的马铃薯种间杂种，杂种植株抗PLRV和PVY。类似的利用野生种优良抗病性的研究工作在烟草、茄子、番茄、水稻上也已开展。利用体细胞杂交可转移胞质基因(叶绿体、线粒体)控制的性状。在人为控制下，体细胞杂交所形成的胞质杂种具有稳定受体核背景，同时具有供体细胞质基因组所控制的性状，因而具有重要的利用价值。1988年，楚欧(Chung)将分别具有胞质雄性不育与抗阿特拉金的两个单倍体油菜的原生质体融合，获得了既为胞质雄性不育又抗除莠剂阿特拉金的油菜杂种植株。1989年，Kyozuka用经X射线处理的水稻雄性不育系原生质体与经碘乙酸处理过的栽培粳稻原生质体融合，得到21棵杂种植株，其中一棵完全不育，但用粳稻亲本的花粉授粉后能结实，多代回交试验证实它是一个稳定的雄性不育系。上述研究证明，通过体细胞杂交可将细胞质雄性不育的特性迅速转移到栽培品种中，且不影响品种的经济性状。作为一门新兴的生物技术，体细胞杂交还需不断发展与完善。目前，它还存在随机性的问题，而且许多重要禾本科作物的原生质体融合成株尚未成功，离实际应用还有一段距离。但是，体细胞杂交在作物品种改良中已表现出强大的生命力和广阔的应用前景，特别是部分核基因转移的不对称杂种及胞质基因转移和重组的胞质杂种，在野生种优异基因的利用、栽培品种抗病虫性的改良、胞质雄性不育的转育等方面，已引起了人们极大的关注，也将成为未来研究的热点之一。现在，几乎所有重要的粮油作物的原生质体都已成功地再生了植株，可以预见，体细胞杂交的研究重点必将会转移到这些与人类生存密切相关的作物上，特别是禾本科作物。体细胞杂交技术与传统的常规育种技术结合，将为农作物的品种改良作出重大贡献。【参考文献】：1 卜锅章，等．生物工程学报，1989，5(4)：297～3022 孙勇如．植物原生质体培养．北京：科学出版社，1991．22～293 Canlson P S，et al．Proc Nat Acad Sci．，1972，69：2292～22944 Kao K N，et al．Planta，1974，115：355～3675 Senda M，et al．Planta Cell Physiol，1979，20：1441～14436 Schweigen H G，et al．Theor Appl Genet，1987，73：769～784(中国水稻研究所汤圣祥副研究员、博士撰) |
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