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體細胞雜交面臨哪些問題?

自從得到首例煙草體細胞雜種以來,體細胞雜交技術已經有很長的歷史,也在許多植物上得到了種間、屬間,甚至科間體細胞雜種。

但是,體細胞雜交在蔬菜育種方面取得的突破性成果並不多,它面臨的主要問題是:①植株再生的難易會直接影響體細胞雜交育種的成敗。如豆科和葫蘆科植物,植株再生困難,隨機性大。因此,原生質體再生困難直接阻礙了體細胞雜交在這些作物上的應用。

②體細胞雜種或胞質雜種本身染色體數目不定、染色體結構發生變異及異常的減數分裂等都會造成培養過程中表現不穩定。不是通過受精作用組合雙親的遺傳物質,而是在物理、化學因素誘導下使雙親的體細胞融合。所以在雜種細胞內很容易產生染色體或基因排斥,減數分裂時聯會錯亂等異常現象,從而導致基因的拷貝數不定。除此之外,所得的體細胞雜種壹般是雙親基因組的隨機組合,即使是對稱體細胞雜交,也極少得到具有兩個親本完整基因組的雜種。上述因素已經成為體細胞雜交育種面臨的主要障礙。因此,提高體細胞雜種的遺傳穩定性將成為體細胞雜交育種取得突破性進展的關鍵。

③用射線照射(紫外線、X射線、γ射線等)非對稱雜交的供體親本,從懸浮培養細胞中提取原生質體,或通過芽再生途徑獲得植株等都會加重雜種染色體的丟失,而且染色體丟失是壹個非常復雜的過程,還受雙親的遺傳關系、倍性水平等因素影響。由於體細胞非對稱雜交具有壹些獨特優點,其應用受到重視。但目前還不能嚴格控制用射線等因素打斷供體染色體的程度,向受體轉移特定基因還具有很強的隨機性。因此,進壹步優化處理供體原生質體的措施,降低轉移供體基因的隨機性顯得尤其重要。

④體細胞雜交育種同樣面臨著雜種不育或育性差的問題。利用體細胞雜交技術已經得到許多植物的體細胞雜種,然而壹些植物的屬間體細胞雜種存在著不育或育性低的問題。這壹問題很可能是由上述的遺傳不穩定性造成的。因此研究體細胞雜種的遺傳基礎乃是重中之重。面對以上實際問題,將細胞工程與分子生物學手段相結合,降低雜種基因來源的隨機性,采取對雜種進行早期鑒定的措施,能夠促進體細胞雜交在園藝作物育種中取得突破性進展。

除此之外,體細胞雜交時選用不同基因型的個體作親本得到正常植株的希望比較大;延長再生過程能夠增加重組率;采用不同的培養方法和誘導植株再生的方法能在壹定程度上避免遺傳信息丟失。非對稱雜交獲得的雜種含供體親本染色體片段的頻率比較高,而對稱雜交會使雜種含有較多完整雙親染色體。所以在體細胞雜交前多選擇幾個基因型的植株作親本,慎重選擇對稱雜交還是非對稱雜交,選擇合適的融合產物培養方法,以及選擇出最好的再生植株加以研究利用都很重要。總之,體細胞雜交在創造園藝作物新種質,轉育園藝作物優良性狀,提高園藝作物的抗性,改變園藝作物生理類型等方面都有獨特的優點。但是,體細胞雜交也是壹項非常精細繁瑣的工作,各方面都要考慮周全。作為傳統育種的輔助手段,體細胞雜交常常與花藥培養、回交等育種方法相結合,才能發揮其優勢,完成新品種的選育,推進園藝作物育種工作的發展。

目前原生質體融合的發展趨勢是:原生質體融合由以模式植物為主轉移到以經濟作物和重要糧食作物為主;融合方式由先前的對稱融合為主逐漸變為對稱、非對稱融合同時發展;融合技術不斷改進,從早期的NaNOsubscript3subscript誘導融合,逐步發展到以PEG誘導融合為主,現在采用電場誘導融合的研究不斷增多;融合由追求新異轉變為近年朝著育種和優異種質創造方向發展;開展融合的材料已涉及到很多植物,既有糧食作物,也有經濟作物。