体细胞杂交在蔬菜作物上的研究与前景

体细胞杂交是一种将植物不同种、属,甚至科间的原生质体诱导融合,然后离体培养获得再生植株的技术。原生质体融合能克服传统育种的杂交生理障碍问题,实现不同材料间核质基因的重组,传递优异基因,创制并获得含目标性状的新种质,拓宽育种材料的遗传背景,同时能快速创制雄性不育材料,极大地缩短育种年限,是作物进行突破育种的有效手段和强大的性状改良工具。本文对该技术在蔬菜上的发展历程、研究和应用领域进行综述,重点总结了十字花科、茄科、伞形科蔬菜作物原生质体分离再生和体细胞杂交的研究进展,展望了体细胞杂交技术在蔬菜作物中的应用前景,讨论了该技术在应用过程中面临的问题与对策,为体细胞杂交在蔬菜上的广泛应用提供参考。

属间体细胞杂交创建甘蓝型油菜细胞质雄性不育系及其鉴定

利用原生质体融合技,获得了甘蓝型油菜品种中双4号与新疆野生油菜野油18的对称性体细胞杂种。杂种当代建成的6株植株中有2株雄性不育株。用中双4号做轮回亲本与不育株回交,不育株率随回交代数增加而升高,至BC3代大部分株系的不育株率接近100%,到BC4代不育性稳定,群体中无育性分离现象。用波里马CMS的恢复系和保持系与其测交,6个甘蓝型油菜品系均可保持该不育系的不育性,表明该雄性不育胞质与Pol不育胞质不同。

胡萝卜与柴胡的体细胞杂交及其再生愈伤组织的同工酶鉴别

目的:用体细胞杂交技术将中药柴胡的药效成分基因转入胡萝卜,为中药材的种质资源开发、优化和良种选育提供理论与实验数据。方法:取狭叶柴胡的原生质体经300μW·(cm2)-1照射O,1,2min后分别与胡萝卜原生质体用PEG(聚乙二醇)法进行体细胞杂交,对获得的再生愈伤组织进行形态学、同工酶分析。结果:初步确正9个克隆为狭叶柴胡与胡萝卜的体细胞杂种。结论:为进一步分析杂种中柴胡药效成分的含量及筛选出高药效成分含量的细胞系奠定基础。

普通小麦与玉米的体细胞杂交再生完整植株

从小麦济南 177制备得到两种原生质体 ,一种来源于具有一定分化能力的愈伤组织但其分裂能力较低 ;一种来源于生长迅速的悬浮细胞但不能分化 .将二种原生质体混合 ,共同作为受体与经过紫外线 (UV)照射的玉米 (ZeamaysL)原生质体在PEG诱导下融合 ,培养后获得再生克隆并进一步分化为植株 .而它们单独与玉米原生质体融合均不能再生植株 .通过染色体、同工酶及

小麦与高冰草属间体细胞杂交获可育杂种植株

普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．２ｎ＝４２）“济南１７７”与紫外线照射的高冰草（长穗偃麦草Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｅｌｏｎｇａｔｕｍ，２ｎ＝７０）原生质体在ＰＥＧ诱导下融合，获杂种再生植株。取杂种子房诱导产生愈伤组织并再生植株，经染色体和同工酶鉴定，它们仍保留杂种性质。其中两株移栽成活并结实，杂种性质也经表型、染色体、同工酶和ＲＡＰＤ分析得到证明。在Ｆ０和Ｆ１代植株根尖细胞中，均发现高频率地存在着染色体断片；从Ｆ２代花粉母细胞减数分裂的染色体数目及行为发现，杂种细胞染色体数目主要分布在１８Ⅱ～２２Ⅱ，染色体断片发生配对及分离，表明它们是小染色体（ｍｉｎｉｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ）。Ｆ１及Ｆ２代植株比亲本小麦（“济南１７７”）秆茎粗硬、生长健壮，穗大粒大。

水稻与大黍不对称体细胞杂交再生植株

采用PEG(聚乙二醇)融合法,诱导水稻(Oryza sativa L.)原生质体与无融合生殖大黍(Panicummaximum Jacq.)原生质体融合,经过融合体筛选、培养,成功地获得了再生植株并移栽成活。在融合前,水稻原生质体经过2.5mmol/L碘乙酰胺(IOA)在室温(22～25℃)条件下处理15min,大黍原生质体经过60Kr软X射线照射处理。对获得的28株融合再生植株进行初步检查发现,在花器官形态、结构及生殖特性上与对照亲本水稻植株有显著的差异,出现多花药(一朵颖花具7～11枚甚至13枝花药)、多胚珠(1个子房内有2～3个胚珠)及“多胚囊”(1个胚珠内有2个以上类似胚囊的结构)等现象。雌、雄性育性显著降低或完全不育,仅有5株能够少量结实,I-KI溶液着色的花粉从0至68％不等。细胞胚胎学检查表明不能结实的植株雌性均不育,即不能分化出正常的胚囊结构。

普通小麦与无芒雀麦不对称体细胞杂交的研究

普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）９９Ｐ原生质体与经紫外线照射的无芒雀麦（ＢｒｏｍｕｓｉｎｅｒｍｉｓＬｅｙｓ）愈伤组织来源的原生质体用ＰＥＧ法诱导融合。融合再生的３个单细胞克隆（Ｎｏ．１～Ｎｏ．３）经染色体、同工酶和ＲＡＰＤ分析表明，它们均为杂种细胞系。Ｎｏ．１克隆形成的愈伤组织分化出大量白化苗，其叶片同工酶和ＲＡＰＤ分析均出现双亲特征谱带及新带，白化苗的染色体数目为４２～５４，大于亲本小麦，并具有无芒雀麦的小染色体和染色体断片，确认它们为不对称体细胞杂种。

烟草种间体细胞杂交及其在育种上的应用

我国烟草种间体细胞杂交研究已取得了很大进展。现已获得了普通烟草与８个野生烟草种的种间体细胞杂种，这些种间体细胞杂种可以分为３个类型，即对称杂种、不对称杂种和胞质杂种。体细胞杂种后代遗传变异的方式与常规有性杂种有较大差异。烟草体细胞杂交在抗病性转移、高尼古丁含量转育及新胞质雄性不育系的创造等方面显示了较大潜力。本文还指出了烟草种间体细胞杂种存在的缺点，并提出了解决方法。

烟草种间的体细胞杂交──Ⅰ．通过原生质体融合将波缘烟草部分核基因组转移给普通烟草

通过“供体──受体”原生质体融合获得５个“波缘烟草＋普通烟草”体细胞杂种细胞系（ＴＵ＿１至ＴＵ＿５）。对５个杂种细胞系的细胞学观察表明，其中２个系为多细胞融合产物，其平均染色体数目分别为１６７．２和１９８．４；３个系为二细胞融合产物，其平均染色体数目分别为５４．３７０．６和６２．８。杂种细胞系的一个明显特征是所有观察的中期细胞均存在数量不等的畸变染色体。对５个杂种细胞系再生植株叶片苹果酸脱氢酶和酯酶的同工酶分析结果表明，它们均为程度不同的不对称核杂种，即只含有供体亲本（波缘烟草）的部分核基因组。以小麦ｒＤＮＡ为探针对杂种细胞系基因组ＤＮＡ的Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果表明，杂种中双亲的载有ｒＤＮＡ的染色体可能均有部分消除；此外，杂种中新ＤＮＡ片段的存在说明双亲ｒＤＮＡ可能发生了分子间重组。两个由多细胞融合产生的杂种细胞系（ＴＵ＿２和ＴＵ＿５）再生苗不易生根而且形态上异常。３个由二细胞融合产生的杂种细胞系（ＴＵ＿１、ＴＵ＿３和ＴＵ＿４）再生苗可生根长大，形态上类似受体亲本；对其根尖的细胞学观察表明，染色体数目在５１─６６之间，说明均为只含有少量供体亲本染色体的不对称核杂种。

苜蓿原生质培养及体细胞杂交技术的应用

阐述了植物原生质体培养和体细胞杂交技术以及苜蓿Medicagospp.体细胞胚胎发生特性,综述了该技术在苜蓿育种研究中的应用状况,同时介绍了我国苜蓿研究领域原生质体培养和体细胞杂交技术的研究进展。

烟草体细胞杂交优质抗病株系的选育

为了选育抗花叶病的烟草新品种 ,用G 140与抗花叶病的野生波叶烟草 (N .undulata)进行了体细胞杂交 (即两种烟草的体细胞原生质体融合 ) ,其后代经过形态学鉴定 ,过氧化物酶同功酶酶谱鉴定、细胞学染色体数目检测 ,确定为体细胞杂种植株。采用定向筛选和回交手段选育体细胞杂种植株 ,经过 3年的田间筛选鉴定 ,得到了体细胞杂交单株自交系 ,从中再经筛选和攻毒试验获得了几个综合农艺性状好 。

香蕉原生质体培养和体细胞杂交研究进展

香蕉是继水稻、小麦、玉米之后的世界第4大粮食作物和近5亿发展中国家人口的主要粮食,香蕉产业的健康发展具有重要的经济和社会地位。但由于香蕉品种的高度不育性和多倍性,制约了用传统育种方法培育生产实践中所需抗病虫害新品种。通过原生质体融合进行的体细胞杂交育种有望克服这些障碍。原生质体培养技术是细胞融合所必需的基础技术之一,自1984年首次进行香蕉原生质体分离研究以来,有关香蕉原生质体分离、培养和融合等方面的研究陆续开展,相继有超过10个品种成功获得再生植株,并且开始了体细胞杂交研究的探索。作者就香蕉原生质体培养和体细胞杂交研究进展进行综述。

普通小麦与玉米不对称体细胞杂交的研究

以长期继代培养 ,经分化实验证明无分化能力的普通小麦 ( Triticum aestivum L .)济南 1 77原生质体为受体 ,以经 380 u W/cm2 紫外线处理的继代第 3～ 5天的墨西哥黑甜玉米( Zea mays L.cv.Sccharina F.N igera)胚性悬浮组织原生质体为供体 ,使用 PEG的方法诱导融合。融合再生的 1 8个单细胞克隆的愈伤组织经形态学比较、染色体检查、同工酶分析、5 Sr DNA间隔序列分析 ,确认克隆 1为杂种愈伤组织 ,杂种愈伤组织再生出来的白化苗未进行杂种鉴定。同时 。

棉花原生质体培养与体细胞杂交研究进展

棉花原生质体培养已在多个棉种上取得成功,体细胞杂交也取得了较大的进展,创造出多个种间体细胞杂种,为棉花遗传改良提供了丰富的种质资源。结合本实验室的研究进展,综述了棉花原生质体培养和体细胞杂交的基本技术、研究现状、存在问题和应用前景,为棉花基因工程和细胞工程研究提供有益的借鉴。

烟草种间体细胞杂交育成新品系

1980年通过原生质体融合获得普通烟草与黄花烟草(N.tabacum+N.rustica),普通烟草和粉蓝烟草(N.tabacum+N.glauce)种间体细胞杂种植株,对其后代连续9年进行遗传性状观察和选育。结果表明:杂种一代呈典型的双亲中间型,杂种三代和回交二代开始分离,也有一直不分离的稳定株系和雄性不育株系,杂种后代育性差,回交能转育并逐步累积轮回亲本性状,染色体数目逐渐减少;在杂种后代选育中,获得了抗黑胫病、耐CMV并且具有天然优质香味的新品系和一些具有特殊利用价值的稳定株系。

21世纪水稻育种的新战略──综合利用无融合生殖、异源多倍体化和体细胞杂交技术

从生殖方式改变和作物进化趋势分析，论述了以无融合生殖为基础，结合利用优良基因、多倍体化和现代生物技术的21世纪水稻育种新战略．它包括3个部分：1利用无融合生殖建立快速育种新方法.利用水稻的孤雌生殖和无配子生殖能力，获得早世代稳定品系，建立快速育种方法，把无融合生殖特性与闭颖授粉、优质、抗性等特性结合探索高产优质多抗育种新途径，逐步实现利用无融合生殖固定杂种优势的目的．2利用无融合生殖和多倍体化探索育种新途径异源多倍体化是作物进化的总趋势．水稻是二倍体，基因组小通过无融合生殖、广亲和、异源多倍体化的利用，选育异源多倍体水稻，增加它的遗传变异范围，大幅度提高水稻的产量、质量和抗性．3．无融合生殖水稻和C4作物杂交创造高光效异源多倍体新作物．利用无融合生殖水稻与无融合生殖高光效的C4作物，如高粱、摩擦禾、大黍等杂交，特别是体细胞杂交和基因工程技术。

胡萝卜与川西獐牙菜不对称体细胞杂交

川西獐牙菜 (SwertiamusstiiFranch)原生质体经 2 6 0 μW cm2 紫外线照射 30s、1min、2min、3min后 ,与胡萝卜(DaucuscarotaL .var.sativeDC)原生质体在PEG诱导下融合 .融合再生的 110个单细胞克隆形态学、染色体、同功酶分析表明 ,35个含有酯酶及 或过氧化物酶同工酶的双亲特征带 ,部分杂种产生新带 ,染色体数目多为 16～ 18,确证它们为体细胞杂种 .

植物体细胞杂交的研究进展

植物体细胞杂交的出现与发展在植物育种工作中有着非常重要的作用与意义。该文从植物体细胞杂交的优势、植物体细胞杂交的技术发展与植物体细胞杂交的应用等方面进行了综述,并对体细胞杂交存在的问题进行了分析和展望。

甘蓝型油菜与紫罗兰体细胞杂交研究

以甘蓝型油菜湘油15号和紫罗兰的下胚轴为材料,分离制备原生质体。采用PEG-高Ca2+-高pH法进行原生质体融合,在PEG浓度为30%,原生质体融合密度为5.0×105个/mL下融合25min,融合率可达17%。在附加1.5mg/L2,4-D,0.5mg/LNAA,0.5mL/LBA的改良的KM8p培养基中,以0.3mol/L蔗糖和0.1mol/L葡萄糖作渗透稳定剂进行液体浅层培养融合体,培养3～6d细胞发生第1次分裂,7d时统计分裂频率最高为13.8%,35d后形成大量的细胞团和肉眼可见的小愈伤组织,其植板率最高为6.5%。然后转移到含有0.1mg/L2,4-D和0.2mg/LBA的MS固体培养基上使其增殖。当愈伤组织长至5mm左右时,将其转到含有0.5mg/LBA,0.1mg/LNAA和0.2mg/LGA3的MS分化培养基上诱导芽分化。当芽长1～2cm时,将其切下插入附加0.5mg/LIBA的1/2MS生根培养基上,两周后即可获得完整植株。细胞学鉴定表明获得了杂种植株。