细胞融合技术cell fusion technique

使不同来源的细胞原生质体结合并增生或形成新生物体的技术，又称原生质体融合技术。动物细胞无细胞壁，可直接诱导融合； 植物细胞进行融合时，必须先除去细胞壁。例如两种不同植物的体细胞，如叶、子叶、下胚轴、根、愈伤组织或悬浮培养的细胞，经纤维素酶、果胶酶等酶类消化可除去细胞壁。然后诱导进行融合，使形成杂种细胞，更进一步在合适的培养条件下，诱导其持续地进行细胞分裂，形成细胞团、愈伤组织或胚状体，最后发育成完整的杂种植株。
细胞融合过程 包括两个原生质体的接触、粘连、膜融合、细胞质融合，进而两个核同步分裂发生核融合，可分为同源融合和异源融合两类。
同源融合 同一物种细胞在原生质体分离过程中，常自发融合，故称自发的同源融合。同种细胞若只有胞质融合，尚未发生核融合时，则在细胞中含有两个或两个以上遗传上完全相同的核，称为同核体； 同源融合中胞质和核如均发生融合，则可形成同源多倍体。自发融合的频率一般较低。
异源融合 是不同物种原生质体在融合诱导剂或电场的作用下发生的融合，又称诱导融合。当核尚未融合，双亲的核共存于一个杂种细胞内，称为异核体；双亲细胞核如同步分裂，进一步发生核融合，则产生共核体，即核杂种。诱导融合的频率一般较高。由于融合的杂种来自体细胞，与通常性细胞结合的有性杂交不同，故称体细胞杂交，由此产生的杂种称体细胞杂种或准性杂种。作为一种特例，近年来也有用体细胞与性细胞（如从花粉四分体分离原生质体）进行融合的，这种融合称为体细胞或配子细胞融合，在烟草上已有用此产生可育三倍体杂种的成功报道。广义的细胞杂交还包括原生质体吸收外源遗传物质如DNA、RNA、叶绿体、线粒体、染色体等。
异源融合的细胞要从双亲细胞和同源融合的细胞中挑选出来，必须要有合适的选择体系。迄今建立的选择体系不外两大类。❶根据双亲细胞的形态特征，用不同荧光染料标记，人工挑选，或用机械（如荧光激活细胞分拣机）分离异核体，进行单独培养；
❷在合适的选择压下，只允许杂种细胞生长，淘汰双亲细胞和同源融合的细胞。如生长激素自主选择，代谢互补选择，白化互补选择，营养和药物抗性互补选择，营养缺陷互补选择等，这些方法各有其适用范围和局限性。
过去使用NaNO3、仙台病毒、人造海水等作为融合诱导剂，融合频率极低。1973年凯洛(Keller)和梅尔彻斯(Melchers)首次用高Ca2+、高pH诱导融合，融合频率大大提高。1974年高国楠和米蔡卢克(Mi-chayluk)首先报告用聚乙二醇(PEG)诱导融合。这种PEG法，不仅推动了植物细胞融合研究的发展，而且也已在动物细胞及微生物的融合上被广泛采用。近年，更多的是将PEG法和高Ca²⁺、高pH法结合使用。PEG的作用是把相邻的原生质体拉在一起，在PEG分子被稀释洗去时发生膜融合。原生质体一般带负电，Ca²⁺在相邻的原生质体之间可能起分子桥的作用，从而增加它们的接触的粘连，促进膜融合。
将原生质体置融合小室中，在交变电场作用下，原生质体由于双向泳动，排成串珠状，质膜相互接触，用直流脉冲瞬间处理，也能使原生质体融合，称电融合。其优点是操作简易，不受操作者经验和素质的限制；融合过程短，不需花长时间洗去PEG等对细胞有害的物质； 尤为重要的是可通过选择亲本细胞种类和改变电场参数，控制和提高人们所期望的双亲细胞1∶1融合的比例，这显然比化学融合法中的随机融合前进了一步。
常规有性杂交为作物品种改良作出了巨大贡献。为扩大作物品种的遗传背景，育种家们试图从近缘或远缘物种中寻找各种有利性状，如抗逆性、抗病虫性等等。亲缘关系较远的物种之间进行有性杂交，往往因精子和卵子不能结合，或者虽能受精，但胚胎早期败育，而不能得到杂种。这种现象称为有性杂交中的不亲和性。体细胞融合的目的之一，就是试图避开生殖细胞的受精过程，在一定程度上克服了有性杂交中的不亲和性的障碍，使基因在远缘的物种之间转移，从而创造新类型或新品种，或大大丰富育种用的原始材料。
自1972年卡尔森(Carlson)在烟草上获得第一个种间体细胞杂种以来，迄今已有90多个组合的种间、属间体细胞杂种问世，显示出它在理论研究和作物品种改良实践中的重要作用。
通过体细胞杂交，可以创造自然界中没有的新物种。如马铃薯和番茄融合，得到薯番茄和番茄薯，这是迄今通过有性杂交未能获得的属间杂种。甘蓝与白菜融合，使两个亲本的染色体组相加，人工合成了甘蓝型欧洲油菜，在实验室中短时间内重复出现了自然界的进化过程，使芸苔属的三角进化关系又一次得到验证。现在把这种双亲全套基因组相加而无染色体丢失的杂种称为对称杂种，而把一个亲本或双亲的染色体出现部分丢失的杂种称为不对称杂种。在拟南芥菜与白菜型油菜融合产生的杂种——拟南芥油菜中，既有对称杂种，又有不对称杂种。
细胞融合的应用
转移部分基因（组） 早期的一些研究工作，多将重点放在远缘物种之间的融合上，设想通过融合将两者的染色体组相加。事实上这方面存在着不少问题。❶杂种细胞核在遗传上很不稳定，常常出现严重的染色体丢失；
❷杂种细胞不易分化成株，如科间融合至今未获得杂种植株，种间、属间即使可再生杂种植株，但体细胞杂种大多表现育种性降低；
❸远缘双亲基因组相加，尤其是当采用野生种作为亲本之一时，常会同时带进其他许多不利性状。因此应将体细胞杂交的着眼点放在转移少数外源基因上。已成功的例子有：胡萝卜-S欧芹融合，只转移一条欧芹染色体。胡萝卜-S羊角芹融合，只转移了羊角芹的染色体片段。栽培茄与野生种(Solanum sisymbriifolium)融合，转移了对线虫和螨类抗性。二倍体马铃薯与二倍体野生种(S.brevidens)融合，转移了对卷叶病毒的抗性，且杂种可育。
创造或改良胞质杂种 利用细胞融合产生胞质杂种具有特殊价值。因为农作物的许多性状是由细胞质基因控制的，如雄性不育性、除草剂抗性等，同时胞质对作物的产量也有很重要的影响。在有性杂交中，由于花粉所带的胞质极少，因此父本对有性杂种的胞质贡献极小，难以产生胞质杂种。而在细胞融合中，双亲的细胞质都会有程度不同的贡献。双亲叶绿体在细胞融合后的命运存在着随机分离和非随机分离两种情况，即存在着一种选择过程，最终选择出的叶绿体或者是亲本甲的，或者是亲本乙的，在某些情况下，杂种中只能是某一亲本的叶绿体，未发现有叶绿体重组的情况。线粒体则不同，已有大量重组的证据。研究表明，叶绿体和线粒体的分配是独立的，因此有可能通过细胞融合获得细胞核、叶绿体、线粒体基因组的不同组合，这在育种上具有重要价值。如通过融合已获得具油菜叶绿体和萝卜胞质不育特性的春油菜，以及具白菜叶绿体(编码除草剂抗性、抗三嗪)和萝卜胞质不育特性（由线粒体基因组控制）的胞质杂种。萝卜胞质不育油菜的低温敏感性通过导入油菜或白菜叶绿体得到了改良，它们在12℃低温下不会黄化。在油菜雄性不育系的改良上，也已通过融合将线粒体基因组控制的雄性不育性和叶绿体基因组编码的除草剂抗性（抗三嗪）结合在一起。这是在常规有性杂交中无法做到的，因为两种细胞器均为母性遗传。
体细胞杂交是有性杂交的补充和发展，充分认识细胞融合的特点及其限制，扬长避短，将有助于在作物品种改良中作出应有的贡献。

细胞融合技术cell fusion technique

又称原生质体融合技术。不同来源的细胞原生质体结合并增生或形成新生物体的技术。动物细胞无细胞壁可直接诱导融合；植物细胞则须先行去掉细胞壁始能进行融合。两种不同植物的体细胞，如叶、子叶、下胚轴、根、愈伤组织或悬浮培养的细胞，先经纤维素酶、果胶酶等酶类处理除去细胞壁，再经诱导进行融合，形成杂种细胞，在特定的培养条件下杂种细胞连续分裂，形成细胞团块、愈伤组织或胚状体，最后发育成完整的杂种植株。体细胞杂交可以创造出自然界中没有的新物种，故这方面早期研究多着重在远缘物种融合上，其结果存在不少问题，如常带进了一些不利性状，所以现在多着眼于转移少数外源基因上，并利用细胞融合产生的优质胞质杂种，因为许多农作物性状是由细胞质基因控制的，而在有性杂种中，父本的胞质贡献极小，难以产生胞质杂种。应充分认识到体细胞杂交是有性杂交的补充和发展，有其特点及其局限性。

细胞融合技术

是一项在细胞水平上人工进行的生物交配方法，可用于获得新细胞，它的最大特点是在人工培养条件下，把两个不同遗传特性的去壁的植物细胞（原生质体），在融合剂的作用下发生融合（杂交），使之形成一个杂种细胞。由于植物体细胞具有“全能性”（由一种细胞或杂种细胞发育成整个植物），由此可以得到新品种。细胞融合大体分三个阶段进行。第一阶段是制出细胞融合体。植物细胞周围有坚硬的细胞壁包围着，这些细胞又相互紧挨着，因此，首先要用氧把细胞分散开，再把细胞壁溶解掉，这时的细胞就变成了球型体，人们称为原生质体。把这种原生质体用聚乙烯乙二醇原生质体，在融合剂的作用下发生融合（杂交），使之形成一个杂种细胞。由于植物体细胞具有“全能性”（由一种细胞或杂种细胞发育成整个植物），由此可以得到新品种。
细胞融合大体分三个阶段进行。第一阶段是制出细胞融合体。植物细胞周围有坚硬的细胞壁包围着，这些细胞又相互紧挨着，因此，首先要用氧把细胞分散开，再把细胞壁溶解掉，这时的细胞就变成了球型体，人们称为原生质体。把这种原生质体用聚乙烯乙二醇(PEG)处理后，再把PEG洗掉，这时才能形成原生质体的结合。第二阶段是选择结合细胞。因为这两种植物的细胞结合后，其中当然还有未结合的A植物和B植物的细胞，所以必须选出需要的细胞来。这就得下功夫培养，只能用有利于融合细胞生存的培养基。第三阶段是培养融合细胞阶段。这种融合细胞的培养一般都是在细菌培养基或是不含有细菌的液体培养基中进行。在这种环境中，结合细胞反复分裂后，形成细胞团，把这种细胞团移植于含有植物激素的培养基里，于是茎、叶就长了出来。然后再把它们移植于土壤之中或嫁接于植物体上，继续生长形成新植物。
利用细胞融合技术不仅可以打破固有的生物种间屏障，甚至可以打破动物和植物间的界限。目前，用这种方法已获得20多个种间、属间、族间杂种植物。