¿Cuáles son los problemas que enfrenta la hibridación de células somáticas?
Desde que se obtuvo el primer híbrido somático en tabaco, la tecnología de los híbridos somáticos tiene una larga historia, y en muchas plantas se han obtenido híbridos somáticos entre especies, géneros e incluso familias.
Sin embargo, la hibridación de células somáticas no ha logrado muchos resultados revolucionarios en el mejoramiento de vegetales. Los principales problemas que enfrenta son: ① La dificultad de la regeneración de las plantas afectará directamente el éxito o el fracaso del mejoramiento de híbridos de células somáticas. Por ejemplo, en el caso de las leguminosas y cucurbitáceas, la regeneración de las plantas es difícil y muy aleatoria. Por tanto, la dificultad en la regeneración de protoplastos dificulta directamente la aplicación de la hibridación somática en estos cultivos.
② Los híbridos somáticos o híbridos citoplasmáticos tienen un número incierto de cromosomas, variaciones en la estructura cromosómica y meiosis anormal, lo que provocará inestabilidad durante el proceso de cultivo. En lugar de combinar el material genético de los padres mediante la fertilización, las células somáticas de los padres se fusionan bajo la inducción de factores físicos y químicos. Por lo tanto, es probable que se produzcan fenómenos anormales como la exclusión de cromosomas o genes y el trastorno de la sinapsis meiótica en las células híbridas, lo que da como resultado un número de copias de genes incierto. Además, el híbrido somático resultante es generalmente una combinación aleatoria de los genomas de ambos padres. Incluso en la hibridación somática simétrica, rara vez se obtienen híbridos con genomas completos de ambos padres. Los factores anteriores se han convertido en los principales obstáculos que enfrenta la reproducción de híbridos de células somáticas. Por lo tanto, mejorar la estabilidad genética de los híbridos somáticos será la clave para lograr avances revolucionarios en el mejoramiento de híbridos somáticos.
③Irradiar el padre donante de la hibridación asimétrica con radiación (ultravioleta, rayos X, rayos γ, etc.), extraer protoplastos de células de cultivo en suspensión u obtener plantas mediante la regeneración de yemas agravará los cromosomas híbridos. La pérdida de cromosomas es un proceso muy complejo y también se ve afectado por factores como la relación genética de los padres y el nivel de ploidía. Debido a que la hibridación asimétrica de células somáticas tiene algunas ventajas únicas, su aplicación ha llamado la atención. Sin embargo, todavía no es posible controlar estrictamente el grado de interrupción del cromosoma del donante utilizando factores como la radiación, y la transferencia de genes específicos al receptor sigue siendo muy aleatoria. Por lo tanto, es particularmente importante optimizar aún más las medidas para procesar los protoplastos de los donantes y reducir la aleatoriedad de los genes de los donantes transferidos.
④ La cría de híbridos de células somáticas también enfrenta el problema de la esterilidad de los híbridos o la mala fertilidad. Muchos híbridos somáticos de plantas se han obtenido utilizando tecnología de hibridación somática. Sin embargo, algunos híbridos somáticos intergenéricos de plantas tienen problemas de esterilidad o baja fertilidad. Es probable que este problema sea causado por la inestabilidad genética descrita anteriormente. Por tanto, estudiar las bases genéticas de los híbridos somáticos es una máxima prioridad. Frente a los problemas prácticos anteriores, combinar la ingeniería celular con métodos de biología molecular para reducir la aleatoriedad de las fuentes de genes híbridos y tomar medidas para la identificación temprana de híbridos puede promover avances revolucionarios en la hibridación de células somáticas en el mejoramiento de cultivos hortícolas.
Además, existe una mayor esperanza de obtener plantas normales seleccionando individuos de diferentes genotipos como progenitores durante los cruces de células somáticas; prolongando el proceso de regeneración se puede aumentar la tasa de recombinación utilizando diferentes métodos de cultivo y métodos de inducción; regeneración de plantas Este método puede evitar la pérdida de información genética hasta cierto punto. La frecuencia de híbridos obtenidos de cruces asimétricos que contienen fragmentos de cromosomas del padre donante es relativamente alta, mientras que los cruces simétricos darán como resultado híbridos que contienen cromosomas más completos de ambos padres. Por lo tanto, antes de la hibridación de células somáticas, es importante seleccionar varias plantas de genotipo más como progenitores, elegir cuidadosamente entre hibridación simétrica y asimétrica, elegir el método de cultivo apropiado para los productos de fusión y seleccionar las mejores plantas regeneradas para investigación y utilización. En resumen, la hibridación de células somáticas tiene ventajas únicas en la creación de nuevo germoplasma de cultivos hortícolas, la mejora de excelentes características de los cultivos hortícolas, la mejora de la resistencia de los cultivos hortícolas y el cambio de los tipos fisiológicos de los cultivos hortícolas. Sin embargo, la hibridación de células somáticas también es una tarea muy delicada y tediosa, y todos los aspectos deben considerarse cuidadosamente. Como método auxiliar para el mejoramiento tradicional, la hibridación de células somáticas a menudo se combina con métodos de mejoramiento como el cultivo de anteras y el retrocruzamiento para aprovechar al máximo sus ventajas, completar la selección de nuevas variedades y promover el desarrollo del mejoramiento de cultivos hortícolas.
La tendencia de desarrollo actual de la fusión de protoplastos es: la fusión de protoplastos ha pasado de ser principalmente plantas modelo a cultivos principalmente comerciales y cultivos alimentarios importantes. El método de fusión ha cambiado gradualmente de la fusión simétrica anterior a la fusión simétrica y asimétrica. al mismo tiempo, la tecnología de fusión continúa mejorando, desde la fusión temprana inducida por NaNOsubscript3subscript, hasta desarrollarse gradualmente hasta la fusión inducida por PEG, y ahora hay un número cada vez mayor de estudios que utilizan la fusión inducida por campos eléctricos; la búsqueda de novedades en el mejoramiento en los últimos años y el desarrollo en la dirección de crear germoplasma excelente han involucrado muchas plantas, tanto cultivos alimentarios como comerciales.