第五章-细胞融合与体细胞杂交.ppt
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1、第五章 细胞融合与体细胞杂交(zjio)第一页,共五十九页。杂 交1.通过不同的基因型的个体之间的交配而取得某些(mu xi)双亲基因重新组合的个体的方法。2.两条单链DNA或RNA的碱基配对。杂交优势:性状均优于杂交双亲。一般情况下,通过生殖细胞相互融合而达到这一目的过程称为杂交。较多的是种间、种内杂交。由体细胞相互融合达到这一结果的过程称为体细胞杂交。第二页,共五十九页。部分野生品种的块茎、果实虽不能食用,但它们的植株具有较强的抗病虫害、抗盐碱性和耐寒能力。因此,用野生马铃薯和番茄分别与马铃薯、番茄作物杂交,培育出了生存能力较强的杂交系植物。杂交玉米等杂交植物比它们的亲本(qn bn)更为
2、健壮,产量更高。杂交拟南芥(中间(zhngjin))比其亲本(左和右)要大自然(Nature)2008年11月23日:中美科学家近日研究发现杂交植物比其亲本生长更大更好的原因(yunyn):负责光合作用和淀粉代谢的基因在白天要更为活跃。第三页,共五十九页。骡子:雄驴和雌马交配所产的杂种叫驴骡。雌驴和雄马交配所产的杂种叫马骡。狼狗:狗与狼的杂交后代(hudi)。杂交斑马:由斑马和马科动物杂交产物狮虎:狮子和老虎的杂交产物。豹狮:美洲豹与狮子的后代。第四页,共五十九页。不亲和性不亲和性:在有性生殖过程中,由于生物个体的细胞或组织水平上的不协调而使受精或接合不能正常进行,或是受精后不能产生后代的现象
3、。是双亲(shungqn)个体间基因型的不协调或是染色体组非同源性在生殖生理表型上的一种反映。不亲和性是稳定物种的重要机理之一。种间不亲和性:异种、异属生物个体之间的生殖不亲和现象常由染色体组的不同所造成。一般地说,越是远缘则不亲和性越高,直到完全不能受精。种内不亲和性:种内个体间的不亲和现象往往是受不亲和基因所制约而并不是染色体组不同的结果。第五页,共五十九页。远缘(yun yun)杂交远缘杂交:不同种属之间,或是地理上远缘的种内亚种之间个体的交配称为远缘杂交。由于种属间存在着种种隔离机制,致使远缘杂交常表现不亲和或获得的远缘杂种表现不育。体细胞杂交是解决远源杂交不亲和性的有力手段之一,更好
4、地利用自然界基因资源,培育(piy)新物种。第六页,共五十九页。问题:有没有可能培育出地下结土豆,地上结番茄(fnqi)的超级植物?1978年德国科学家梅歇尔斯将番茄与马铃薯进行体细胞杂交育成薯番茄“泡马豆”(po(tato)-(to)mato)。马铃薯与番茄两种原生质体的融合率竟高达4050。第七页,共五十九页。本章主要内容(nirng):1细胞融合2体细胞杂交及其在育种中的应用关键问题:细胞融合的原理、方法与关键环节第八页,共五十九页。一 定义(dngy)与意义细胞融合(Cell fusion)是指使用人工方法使两个或两个以上的细胞合并形成一个(y)细胞的技术。对于植物也叫“原生质体融合”
5、。亲本细胞是体细胞,也叫“体细胞杂交(somatic cell hybridization)”。第一节 细胞融合由于它不仅能产生同种细胞融合,也能产生种间细胞的融合,因此细胞融合技术在创造新细胞、培育(piy)新品种方面意义重大。第九页,共五十九页。二 细胞融合的分类(fn li)1.材料:原生质体(去除了(ch le)细胞壁的裸露的细胞)、动物细胞2.从亲本来源:(1)同核体(Homokaryon):基因型相同的细胞融合而成。(2)异核体(Heterokaryon):来自不同基因型的融合细胞。3.从融合效果:(1)对称融合(Symmetric fusion):两个完整细胞间的融合。(2)不对
6、称融合(Asymmetric fusion):利用物理或化学方法使某亲本的核或细胞质失活后再与另外一个完整细胞进行融合。第十页,共五十九页。三 发展(fzhn)历史自发融合现象最初在动物细胞中发现。1858年发现正常组织、发炎组织以及肿瘤组织中的多核细胞情况。动物体内的破骨细胞也是自发融合形成的多核细胞。1962年日本学者发现一种叫日本血凝性病毒(HVJ)能引起艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞的现象。20世纪70年代初,华裔加籍科学家高国楠发现聚乙二醇(PEG)能促使植物原生质体融合,开拓了植物细胞融合的研究。20世纪80年代,齐默曼(Zimmerman)等建立电场(din chng)诱导细胞融合
7、方法。第十一页,共五十九页。1、细胞膜的结构(jigu)与功能细胞膜磷脂(ln zh)分子扰动(rodng)出现通道细胞桥四 细胞融合原理第十二页,共五十九页。2.主要(zhyo)环节(1)亲本选择(xunz)(单细胞或原生质体制备)(2)两原生质体或细胞互相靠近,粘附(3)质膜融合形成细胞桥(4)胞质渗透(5)细胞核融合(6)融合细胞筛选第十三页,共五十九页。原生质体及其制备(zhbi)(1)定义:去除细胞壁后裸露的细胞称之为原生质体(protoplast)。(2)特点(tdin):无细胞壁,可以方便地进行遗传操作、人工诱变、细胞器转移、细胞融合等操作。具有全能性,能再生细胞壁。第十四页,共
8、五十九页。(3)制备(zhbi)与纯化酶解法的建立1960年,英国科金第一次采用酶方法从番茄幼苗大量制备(zhbi)出原生质体。使植物细胞融合技术得以建立。植物细胞的细胞壁主要成分是纤维素(纤维素微纤丝Cellulose microfibrils)、果胶(pectin)、多糖glycan)。果胶酶、纤维素酶等处理植物组织,可以破坏胞间层和去掉细胞的纤维素外壁,得到(d do)游离的裸露原生质体。第十五页,共五十九页。(4)分离(fnl)、鉴定与活力分析分离飘浮法:常用的飘浮剂有蔗糖、Percoll、Ficoll等。离心法:低速离心,收集沉淀。鉴定与活力分析低渗爆破:爆破后是无形(wxng)的。
9、渗透压调节剂:葡萄糖、甘露醇、山梨醇等。染色法:FDA(二乙酸荧光素)在活细胞内,FDA被酯酶裂解即发荧光。第十六页,共五十九页。关键(gunjin):细胞核的融合没发生(fshng)细胞核的融合,仅发生(fshng)了细胞质的融合,则可能成为嵌合细胞。含有多个核的异核细胞合并后形成的单核细胞称为合核细胞。细胞核的合并发生在有丝分裂过程中。但是这种有丝分裂只有当两个核的DNA合成基本同步时才能发生。第十七页,共五十九页。五 细胞融合方法(fngf)1.生物法病毒诱导细胞融合:研究最早的细胞融合诱导方法。主要是由于病毒会与宿主细胞膜直接融合,同时进入两个细胞就会打破(d p)两个细胞膜的隔阂,引
10、发细胞质的交流,进而达到细胞融合的目的。原因可能是病毒的磷脂外衣与动物细胞膜相似,病毒外壳上的某些糖蛋白有促进细胞融合的功能。第十八页,共五十九页。仙台病毒、疱疹病毒、牛痘病毒和副黏液病毒等。仙台病毒(HAJ)是两层磷脂组成的外膜包裹着RNA与蛋白质的复合体,因其毒力弱,易被灭活而常采用。缺点:提前大量培养病毒;灭活后才能作为(zuwi)融合剂使用;操作繁琐;灭活不充分的话,病毒还可能感染操作者与亲本细胞。很少使用病毒诱导法进行细胞融合。第十九页,共五十九页。原理(yunl)与过程(1)足够量的病毒颗粒附着在细胞膜上起搭桥作用(zuyng),使细胞聚集在一起。(2)通过病毒与原生质体或细胞膜的
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