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生物技术与组织培养之原生质体培养上篇
发布时间:2010-10-07

      原生质体(protoplast)是去除细胞壁的裸露植物细胞。Klercker在1892年第一次尝试用利刃对细胞进行机械切割而获得原生质体,产量和效率都很低。1960年,Cocking采用真菌培养物中的纤维素酶来降解番茄根细胞壁,获得原生质体。Takebe等(1971)首次获得烟草叶肉原生质体培养的再生植株。在20世纪80年代中叶,先后从水稻和油菜原生质体培养出再生植株。原生质体培养的研究成功,不仅是生命活动理论研究的一个良好体系,还可改良作为的某些性状,潜力巨大。

       原生质体卵再生植株技术是细胞融合(cell fusion)、体细胞杂交(somatic cell hybridization)的基础。体细胞杂交能使有性过程不能杂交的亲本之间进行遗传物质重组,在农作物育种上有广阔的应用前景。

       近一二十年来,原生质体培养取得了可喜的成果。据统计,1993年有分属于49个科、146个属的320多种植物,经原生质体培养得到了再生植株。其趋势主要是农作物和经济植物,但从一年生扩展到多年生,从草本到木本、从高度植物到低等植物,如食用菌、藻类等。原生质体培养目前已成为体细胞遗传学、遗传工程和改良梦锲分值确矫娴男峦揪丁

      一、设备与用具:植物原生质体培养是在植物组织培养的基础上建立的一门技术。因此,除了需要组织培养的设备与用具之外,还需要一些专门的仪器和用具:

      (一)倒置显镁怠⒂光显微镜及照相设备,检查原生质体或细胞培养密度,采用血球计数板,在普通显微镜或倒置显微镜下观察。观察培养皿、培养瓶或三角瓶中的培养物需用倒置显微镜。检查原生质体活性及去壁情况时,用荧光染料染色后在荧光显微镜下观察。显微镜一般都应备有显微照相设备,记迷生质体和细胞的生长状态。

      (二)细菌过滤器,酶液不能高温高压灭菌,因为高温高压会使酶钝化破坏。如果溶液中含有易被高温、高压破坏的物质时,必须用细菌过滤器过滤灭菌。一般用0.45um的滤膜可以滤去细菌和病毒。可用抽滤瓶接真帽贸槁嗣鹁,也可用注射器推压过滤灭菌。

      (三)离心机,分离提纯原生质体用500r/min离心3-5min,制备酶液用2500 r/min离心10min以除去残渣。

        二、化学试剂

      (一)无机化学试剂,与组织培养的无机化学试剂基本相同,一般要求使用分析纯试剂。

      (二)有机化学试剂,用于原生质体培养的有机化学试剂有5种:

       1. 维生素,除了组织培养常用的维生素之外,有时还加入泛酸钙(维生素B5)、叶酸、维生素A、维生素C、维生素D、氯化胆碱、对甲基苯甲酸等、值得注意的是,配制母液时,应先制备各个组分的贮液。叶酸应配制低浓度贮液,先溶于少量稀碱水中,加双蒸水定容即成贮液。

      2. 激素<BR>与组织培养的基本相同,注意生长素类和细胞分裂素类的适当搭配。

      3. 渗透压稳定剂,为了使原生质体维持在一定的渗透压下,既不涨破,又不因过度收缩而破坏内部结构,必须在酶液中加入渗透压稳定剂。常用的渗透压稳定剂是糖醇系统,包括甘露醇、山梨醇、葡萄糖、蔗糖等。目前大多数使用甘露醇或山梨醇,它们能稳定的维持渗透浓度。浓度一般为0.4-0.8mmol•L-1。蔗糖等易被原生质体吸收利用,降低渗透浓度。

      4. 碳源和氮源,原生质体也和植物细胞一样,不能自养生长,必须在培养基中加入碳源。最常用的碳源是葡萄糖和蔗糖。水解酪蛋白、谷氨酰胺、甘氨酸、精氨酸、天冬氨酸等都可作为有机氮源。

     (三)凝胶剂,除了使用琼脂粉外,还有琼脂糖和一些国外的同类产品,如日实Gellan Gum。

       三、酶类,植物细胞壁由纤维素、半纤维素和果胶三种主要成分构成。一般认为,纤维素酶和果胶酶是分离原生质体必不可少的,有些材料还需要加入半纤维素酶。最常用的纤维素酶有日本队Cellulase Onzuka R-10,Cellulase Onzuka RS,美国的Cellulysin等;果胶酶有日本的Pectolyase Y23,Macerozyme和美国的Pectinase等。

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