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[校报423期]棉花科研团队的三个关键词


                       
               显微镜下的棉花细胞电融合的瞬间   棉花细胞电融合的瞬间(FDA染色图)

克劳茨基棉 (G.. klotzschianum)

   棉花是锦葵科(Malvaceae)棉属(Gossypium)植物,棉属由四个栽培棉种组成,即亚洲棉、非洲棉、陆地棉(又叫细绒棉)、海岛棉(又叫长绒棉),我国不是棉 花原产地,大约有2000年的植棉历史。
    克劳茨基棉 (G.. klotzschianum)是野生棉种,不用于栽培。但是,野生棉是充实棉花栽培种质资源的重要源泉,科研人员通过有性杂交、胚抢救和无性杂交、细胞融合等技术途径 ,将野生棉的遗传成分导入栽培棉种,所以野生棉体细胞胚胎发生与植株再生的研究对于棉花材料创新很重要。很早就有研究者关注野生棉的细胞培养和再生工作 ,但一直不能获得野生棉的体细胞再生植株,仅能获得体细胞胚。
    我校棉花科研团队运用2,4-D(二氯苯氧乙酸)对野生棉愈伤组织进行诱导和保持 ,并结合使用NAA、IBA等促进细胞分裂、生长激素在国际上首次从克劳茨基棉 (G.. klotzschianum)获得了再生植株。


胚性愈伤组织

    胚性愈伤组织是指那些在适宜的培养条件下能分化出再生植株的愈伤组织培养物,胚性愈伤组织又可分为致密型胚性愈伤组织和易碎型胚性愈伤组织。这两类胚性愈伤组织都能在分化培养基上再生完整植株。
    棉花的生育周期长,生长期容易遭受病虫害。传统的育种方法可以培育抗性品种 ,但是受到抗性资源的有无、多少、及抗性强弱的限制 ,而利用生物技术把有用的基因转入棉花 ,可以获得全新的性状 ,如转基因抗虫棉的大面积推广就是生物技术育种的例证。尽管有多种方法把外源基因导入棉花 ,但是农杆菌介导的遗传转化仍是最有效的一种转基因方法。可是目前这种方法多是以下胚轴为起始材料 ,转化周期长 ,一般要一年的时间。
     而采用胚性愈伤组织作为转化受体 ,增殖系数很高 ,细胞的生理状态比较一致 ,可以获得大量的独立转化子 ,仅需要5到6个月便可以得到再生植株 ,大大地缩短了棉花的转基因周期,提高了育种效率。 这一方法也是由我校棉花科研团队首创。


细胞电融合
  
     棉花种质资源很丰富,运用远缘杂交结合胚抢救可以进行种间杂交 ,但有其应用的局限性。而原生质体融合技术可以克服远缘杂交不亲和等有性杂交障碍,进行部分或全部遗传物质的转移 ,尤其是细胞质遗传物质。我校棉花科研团队国际上首次通过细胞融合技术获得了栽培棉种——陆地棉(品种 Coker 201)与野生棉种——克劳茨基棉 (G.. klotzschianum)之间的杂种植株 ,对于拓宽新种质创造的渠道有十分重要的意义。
     细胞电融合技术具有十分深厚的学科交叉背景。近十年来,由于细胞生物学家,分子生物学家,免疫学家与物理学家之间在学术上的相互渗透,共同实验,已经开辟出一个生物物理技术的新领域,它既涉及细胞电磁场效应及其机理的基础研究;同时作为一种新的生物技术,又涉及对分子生物学,细胞生物学,免疫医学以及医药,食品,农业等方面的广泛应用。
     其技术原理是:将需融合细胞置于电融合室中,在高频交流电场的作用下,细胞被极化,成为偶极子,造成细胞之间相互连接,然后施加方波脉冲予以刺激,由于电脉冲的瞬间作用,可击破两细胞接触点部位的质膜,此时质膜的脂类分子发生重组,同时由于细胞表面的张力作用,使两细胞融合逐步完全。

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责任编辑:胡今天
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