空间生物体细胞可以融合得容易而有活力

来源：中国空间科学学会CSSR

作者：郑慧琼 

博士，中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物生理生态研究所研究员，博导。

上海市女科学家联谊会会员。目前从事空间植物生物学研究工作。

体细胞融合也称为体细胞杂交，是指不同种类的细胞不经过有性阶段，在一定外界条件作用下融合创造杂种的过程。细胞融合可以自发产生，也可以采用物理化学方法诱导产生。自发融合的最明显的例子就是动植物精卵细胞融合产生受精卵。体细胞融合更多地是通过人工诱导的方法产生的，主要方法包括矿质盐类（如NaNO3）, pH-高钙法，水溶性多聚体PEG法和电融合法。

细胞电融合是研究通过电脉冲处理动植物细胞，达到细胞融合。电融合的优点是不像用化学方法诱导以后必须将多余的诱导剂洗去，若在无菌的条件下进行，融合后的细胞就可以直接转入培养。近年来利用电融合的方法产生的体细胞杂种也有不少报道，然而，由于杂种细胞的融合得率还很低，使得这项技术在生产上的应用潜力难以发挥。导致目前细胞融合得率低的主要原因有以下几方面：第一，两亲本细胞的密度差异，使得这些细胞在同一种介质中难以充分混合，异种细胞接触并融合的机率大大地减少。第二，植物细胞中存在着可沿重力方向移动的淀粉体，细胞的重心往往不是细胞的中心。第三，在地球重力环境中，由于存在着对流，细胞破膜的瞬间，细胞内甚至液泡中的电解质会发生部分外泄，从而降低融合细胞的活力。第四，微重力环境中，较低的破膜电压细胞就可融合，地球重力环境中，细胞融合需要较高的融合电压。较高电压会造成细胞损伤，降低融合细胞的活力。总之，微重力环境中进行细胞电融合实验，不仅能提高细胞的融合得率，同时融合细胞的活力也显著提高。

烟草原生质体“神舟四号”中电融合实验

及其返回地面后的再生植株

在国际上，德国曾做过三次植物细胞空间电融合实验，其中两次探空火箭[the German SoundingRocket Program (TEXUS 17, 21)]飞行实验，一次D－2 (D-2 space lab mission)太空船实验，取得了较为理想的结果，并证明在空间微重力条件下植物细胞融合率和细胞活力都大大地增加。从在空间微重力中持续时间来讲，TEXUS 17, 21实验的微重力时间仅10min,  德国的D-2太空船实验(10天)和中国神舟四号飞行实验(6天18小时)微重力的时间较长。从用于空间实验材料的角度来讲，目前用于空间细胞电融合的植物材料主要是烟草种间杂交。另外，向日葵和毛地黄的种内同源细胞融合也分别在D-2太空船实验中有报道。神舟四号飞行实验中，也采用烟草的种间杂交革新一号烟草×黄花烟草。烟草之所以被广泛地应用空间细胞电融合研究，因为烟草细胞电融合已有很好的地面研究基础，随着空间细胞电融合技术的成熟，用于空间细胞电融合的植物材料将更加广泛，尤其是一些在地面实验较困难的材料，如胚胎组织原生质体间的融合，细胞密度差异较大的原生质体间的融合等。