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第09章 植物体细胞无性系变异 体细胞无性系变异的概念 体细胞无性系变异的来源和筛选 影响体细胞无性系变异的因素 体细胞无性系变异的机理 体细胞无性系变异的应用 体细胞无性系变异的概念 体细胞无性系 (somaclones)：由任何形式的细胞培养所产生的植株； 体细胞无性系变异(somaclonal variation)：在培养阶段发生变异，进而导致再生植株亦发生遗传改变的现象。 变异主要涉及两个方面： 表型变异：包括形态特征、生长习性、抗性等； 染色体变异：数目、结构。 体细胞变异的优缺点 优点： – 适用于各种组培植物； – 持续快速提供变异源； – 消除优良品种的一个或几个缺陷； – 提供新型变异株系。 缺点： – 继代多次后，植株再生能力减弱； – 变异不稳定，杂交或自交后发生变化； – 变异没有可预见性，常产生不适变异。 体细胞无性系变异的来源和筛选 体细胞无性系变异筛选有以下明显的优点 可以小空间内对大量个体进行选择； 筛选可在几个细胞周期内完成，且不受季节限制； 诱变和筛选条件可精确控制，试验重复性好； 突变体来源于单细胞，避免了植株出现嵌合体； 在细胞培养系统中，诱变剂可较均匀地接触细胞，突变率高，选择机会多。 基本步骤 诱变材料的选择 自发变异 细胞诱变 突变体筛选 突变体稳定性鉴定 2.1 诱导起始材料的选择 选择 起始 材料 原则  目标性状 的可行性 试验植物 细胞培养 技术水平 适当的 细胞类型 2.2 自发突变 离体培养再生植株的自发变异比自然条件下的变异要高得多，一般可高出几百甚至上千倍； 体细胞无性系自发突变频率既与培养物的遗传背景、外植体类型及培养类型有关，同时也受培养时间、培养基成分等因素的影响。 一般来讲，长期营养繁殖的植物、培养时间较长或继代次数多等，均容易出现较高的变异率。 另外，培养类型中，原生质体、细胞、愈伤组织培养等所出现的变异频率要高于组织或器官培养的变异。 2.3 诱发突变 物理诱变、化学诱变、转座子插入等。 2.3.1 物理诱变 射线处理：χ, γ, 中子, 紫外线等，根据培养类型选择； 以组织器官为诱变材料，可选择辐射强度较大的 γ 射线，中子线等； 以细胞或原生质体为材料，则可选择 χ 射线, 紫外 线等。特别是原生质体，可以选择紫外线，因为没有细胞壁，对紫外线更敏感。 2.3.2 化学诱变 烷化剂：如DES，可改变DNA结构而引起突变； 碱基类似物：核酸复制时，可掺入到新合成的DNA分子中引起错配； 移码诱变剂：如ICR化合物。 2.3.3 转座子插入诱变 转座子插入诱变既可直接将外源基因带入细胞内获得新性状，又可以通过其转座功能独立插入诱导变异。 目前使用较多的转座子体系是玉米的Ac/Ds系统。首先采用基因转化的方法将Ac/Ds导入受体细胞，再通过体细胞培养或再生植株的自交或测交使Ac因子切除，由于转座子插入的随机性，即可在切 除Ac的植株中筛选出不同变异。利用这一途径已在苜蓿、马铃薯、番茄、甘蓝等多种植物上获得可利用的体细胞变异植株。 2.4 突变体选择 2.4.1 直接选择 用一种含有特定物质的选择培养基，在此培养基上只有突变细胞能够生长，非突变细胞不能生长，从而直接筛选出突变性； 小麦幼胚愈伤组织：在含有1.4%NaCl的N6培养基上直接筛选出小麦耐盐系； 小麦花药经γ射线处理后：经0.5NaCl培养基直接筛选出耐盐再生株系。 2.4.2 间接选择 借助于与突变表现有关的性状作为选择指标的筛选方法； 以羟脯氨酸 (HYP)为选择剂，获得耐HYP的体细胞变异系，其抗寒性比供体亲本增强，且能稳定遗传； 锦橙株心细胞愈伤组织的悬浮细胞经γ射线照射，在高浓度脯氨酸培养基中培养筛选，获得了抗 寒体细胞变异愈伤组织，其再生植株抗寒性比供体植株提高2.4℃。 2.5 突变体稳定性鉴定 突变细胞或组织鉴定：在正常培养基上继代培养几次进行鉴定。 突变植株鉴定：当代鉴定或自交后代鉴定 影响体细胞无性系变异的因素 3.1 供体植物 生理状态：以分生组织为外植体的再生植株通常可以维持供体植物的典型性，体细胞变异频率很低。以分化组织为外植体的再生植株容易发生体细胞变异，其频率与分化程度有关； 遗传背景：植物基因型间变异频率差异较大；多倍体和染色体数目较多的植物其变异频率比二倍体和单倍体高。 3.2 培养基 培养基激素浓度和不同激素配比对再生植株的染色体倍性有一定的影响。激素引起的变异多为倍性增加，少数会引起类减数分裂而使倍性减少； 悬浮培养的细胞较半固体培养的细胞易产生变异。 3.3 培养类型 原生质体培养的体细胞变异大于细胞培养，而细胞培养的变异又大于组织器官培养的变异； 细胞培养中，性细胞培养再生植株的变异要大于体细胞培养的植株。 3.4 继代次数 一般来说，继代时间越长