[拼音]:tixibao yichuan xuue

在这种情况下，我是体细胞遗传学

它是以高等生物体细胞为实验材料，通过体外细胞培养、细胞融合和遗传物质在细胞间的转移，研究真核细胞的基因结构、功能和表达的遗传学的一个分支。它可以为植物育种提供新的方法，为人类遗传病的基因治疗提供理论基础。

高等生物的遗传研究一般是通过分析有性后代遗传性状的分布和频率来进行的。然而，高等生物的生殖周期长，后代个体数量少。对于人类来说，杂交实验不能在严格的实验条件下进行，给研究带来了一定的困难。然而，作为高等生物个体生命活动的基本单位，每个整合细胞通常包含整个基因组。因此，微生物遗传学的一些方法可以应用于高等生物体细胞的研究，通过体外培养体细胞，使其像原生动物或细菌一样分裂和增殖。例如，体细胞可以分离并培养成纯品种——克隆(也称为无性系);各种理化因素对高等生物体细胞的影响，包括突变诱导，可以定量研究。它可以克服生殖隔离，实现不同物种之间(如人和老鼠)甚至不同王国之间(如人和大豆)的体细胞融合，获得细胞杂交。通过体细胞克隆的扩增，可以在短时间内获得大量子细胞，从而有效地分析特定性状的遗传规律。在植物细胞中，利用植物细胞的全能性，可以使单细胞克隆和融合细胞系分化成完整的新植株，从而研究杂交细胞的基因表达，分析和比较无性杂交后代的遗传变异，进行育种。

短暂的历史

1907年，美国学者R.G.哈里森首次在体外培养神经细胞。1956年，美国学者T.T. Parker将单个哺乳动物体细胞在体外培养条件下分裂繁殖实现了克隆，为在严格控制条件下用微生物学方法研究体细胞遗传学提供了第一个材料，简化了获得高等动物体外体细胞克隆的程序，将体细胞遗传学的研究推向了一个新阶段。20世纪60年代初，法国学者G. Barsky等人发现，体外培养的小鼠细胞可以自发融合。后来，日本学者冈田涩夫发现，用紫外线灭活仙台病毒可以促进细胞融合。在接下来的几年里，体细胞遗传学取得了三个主要进展：

(1)引入不能合成某些酶的隐性突变细胞系作为细胞融合亲本；在两种不同的隐性突变体混合时，由于两种突变体的功能互补性(见互补性)，只有融合细胞表现出野生型特征，然后可以通过各种选择技术从大量未融合细胞中筛选出这些融合细胞；

(2)获得含有不同种核的种间异核细胞后，获得在离体培养条件下能够分裂增殖的共核细胞，即将不同种核融合为一个核的杂交细胞；

(3)发现两个物种的细胞融合后，杂交细胞在分裂过程中总是不断排斥一个物种的染色体。例如，由小鼠细胞和人类细胞形成的杂交细胞在分裂时往往会不断排斥人类染色体。在上述三项发现的基础上，人类基因定位研究、正常体细胞与肿瘤细胞杂交细胞的致瘤性研究、细胞核、细胞质与部分染色体之间关系的研究迅速展开。1975年，阿根廷学者C. Milstein等人将产生大量异常免疫球蛋白的小鼠骨髓瘤细胞与经特异性抗原免疫的小鼠脾淋巴细胞进行体细胞杂交，从杂交骨髓瘤细胞中获得单克隆抗体产生细胞系，大大提高了抗体的纯度，对免疫学和医学研究产生了重大影响。

此外，为了观察外源基因在宿主细胞中的命运，已经使用了各种方法在体细胞之间转移遗传物质。1967年，首次采用微生物转化法将田鼠黑色素瘤细胞的DNA转化为体外培养的非黑色素细胞，使其成为产生黑色素的细胞并增殖成克隆。20世纪70年代，一些新技术相继开发出来，如制备微细胞、脂质体、血影细胞等载体，将若干条染色体、染色体片段或长度不等的DNA分子引入受体细胞。或者通过显微注射，将DNA分子直接注射到受体细胞的细胞核中，最后这些引入的外源遗传物质在受体细胞中表达，从而极大地推进了真核生物基因结构和功能以及基因调控的研究。

植物体细胞遗传学是在植物组织培养的基础上发展起来的。1934年，英国学者P.R.怀特建立了第一个以番茄根为材料的细胞无性繁殖系。未来的发展方向主要是组织分化和细胞融合培养。1956年，R.A.米勒发现了激动素，并在含有一定浓度的激动素和生长素的培养基上诱导了体外组织的器官分化。到目前为止，已经有200多种植物组织培养细胞被诱导分化为植物。

20世纪60年代初，E.C. Cocking等人利用纤维素酶成功分离出植物原生质体。1972年P.S. Carlson通过选择性筛选获得了由无性杂交细胞分化为二倍体的烟草植株。自20世纪70年代以来，与动物体细胞遗传学一样，在高等植物细胞中广泛开展了突变细胞系的筛选、外源遗传物质的引入和质粒的研究。特别是由于植物细胞的全能性，可以从一个单细胞发育成一株植物，因此研究植物体细胞遗传学不仅对阐明植物器官的分化和形态发生具有重要价值，而且对育种具有重要意义。

研究方法

细胞融合用灭活病毒(如仙台病毒)或化学药物(如聚乙二醇、葡聚糖)处理细胞可诱导细胞间融合，产生不同的细胞杂交体。例子包括含有两个以上同源核的同源细胞，含有两个以上异种核的异核细胞，含有同源(或异种)核融合成一个核的种内(或种间)共核细胞，含有细胞质和没有细胞核的完整细胞融合的细胞质杂交细胞，细胞质细胞包含一个细胞与另一个细胞的细胞质，由核体融合形成的重组细胞。这些通过无性生殖过程获得的细胞杂交种可用于研究细胞核和细胞质在遗传信息传递和表达中的作用以及肿瘤发生的机制，也可用于克服植物远距离杂交的困难。

诱导突变可用于研究突变机制，为细胞融合提供选择性标记。所建立的突变细胞系具有营养缺乏、温度敏感、耐辐射、抗病毒和耐药等特点。在植物中，它们也可以通过体细胞诱变繁殖。

细胞融合和基因突变都是罕见的事件，因此必须有特定的选择方法将融合细胞从大量未融合细胞中分离出来。HAT选择是动物细胞中最早和最广泛使用的方法。在这种方法中，一个亲本细胞系是次黄嘌呤-鸟嘌呤-磷酸核糖转移酶缺陷型(HGPRT-);另一亲本细胞系为胸苷核苷激酶缺陷(TK-)。这些亲本细胞在含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺苷核苷(T)的培养基中均不能存活，只有融合后的杂交细胞才能生长，因此可以有效地选择杂交细胞。HAT选择之所以有效，是因为核酸合成有两种途径：

(1)全合成途径，从一些小分子合成嘌呤、嘧啶，最后合成核酸；

(2)应急途径是通过HGPRT的催化作用将次黄嘌呤转化为次黄嘌呤核苷-磷酸(IMP)，再通过TK的催化作用将胸苷核苷转化为脱氧胸苷核苷-磷酸(dTMP)，然后进一步合成核酸。在HAT培养基中氨基蝶呤(A)阻断了总合成途径，使亲本细胞在HAT培养基中均不能生长。只有细胞融合后获得的杂交细胞同时具有HGPRT和TK的酶活性，才能利用培养基中的次黄嘌呤(H)和胸苷(T)通过应急途径合成核酸(见图)。

同样的道理，任何其他方法都可以用来选择融合细胞，只要条件是两个亲本细胞不能单独存活，而只能在融合后存活。

排除或保留亲本染色体的方法对于长期培养的小鼠和大鼠细胞系的融合细胞，在传代过程中不断被排斥的是大鼠染色体。在小鼠和人类融合细胞中被排斥的是人类染色体。但是，当来自人类细胞系的细胞与长期未培养的小鼠细胞融合时，融合细胞首先排斥小鼠染色体。在植物中，大豆和烟草杂交细胞系培养9个月后，大豆染色体全部保留，烟草染色体一半消失。

根据染色体上某些基因的特征，可以获得选择性地排除一条染色体的杂交细胞。例如，人类5号染色体上有一个白喉毒素受体蛋白基因，使人类杂交细胞对白喉毒素敏感。老鼠细胞没有这种基因，所以它们对毒素有抵抗力。通过在含有白喉毒素的培养基中培养人和小鼠细胞的融合细胞，可以选择性地去除携带人类5号染色体的杂交细胞。相反，融合细胞也可以选择性地保留某些染色体。例如，HGPRT基因位于人类X染色体上，因此能够在HAT培养中生长的融合细胞必须保留人类X染色体。

染色体基因或细胞核的转移将遗传物质引入生物体的细胞是体细胞遗传学研究的常用手段。外源遗传物质直接转化为受体细胞的效率不高。用病毒、血影细胞、微细胞和脂质体装载待转移的遗传物质可以提高遗传物质进入受体细胞的效率。另一种方法是使用一根非常薄的玻璃管将DNA直接注射到受体细胞的细胞核中。对于除去细胞壁后的植物细胞原生质体，也可以通过这些方法引入DNA分子、噬菌体颗粒和细胞器。除了转移染色体或染色体片段外，有时还需要转移整个细胞核，显微注射也是一种常见的转移细胞核的方法。

应用程序

随着细胞融合、染色体鉴定、生化鉴定、免疫学鉴定等技术的应用，建立了许多基因定位方法，使人类基因定位研究取得了快速进展。如中国仓鼠与人体细胞融合的杂交细胞在传代培养过程中不断排斥人染色体的现象，可用于基因定位：若发现杂交细胞中人9号染色体被排斥后丢失ABO血型抗原，则可确定ABO血型抗原基因在9号染色体上。研究肿瘤细胞融合形成的杂交细胞的致瘤性，可以为认识正常细胞的癌变和肿瘤细胞的逆转提供重要线索。体细胞遗传学方法也可用于研究肿瘤的发病机制，如着色性干皮病(见DNA损伤修复，互补效应)。此外，体细胞培养方法还可用于预防人类遗传疾病(见染色体疾病、先天性代谢缺陷)。

遗传物质导入受体细胞后，分析外源基因是否在受体细胞中表达，了解基因表达所需条件，是研究真核细胞基因调控的有效途径。此外，细胞核与细胞质的关系以及细胞质对细胞核基因表达的作用的研究也是体细胞遗传学的重要内容。

体细胞遗传学在育种中的应用仅限于植物。选择药用植物黄连总生物碱含量达干重15%(小檗碱含量达8%)的细胞系。这些细胞系可用于小檗碱的发酵生产。通过诱变处理，从玉米体细胞中选育出抗长蚓病的细胞系，并发展为抗长蚓病细胞系。通过性杂交难以获得的远缘杂交种，如马铃薯和番茄、烟草和矮牵牛，也可以通过原生质体融合获得。随着研究工作的深入，将在生产实践中取得更多的成果。

参考书目N.R.Ingertz, R.E.Sullivan，《细胞杂交》，学术出版社，纽约，1976。