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嵌合体

由不同基因型细胞构成的生物体。嵌合现象在高等生物,尤其是高等植物中,相当普遍。类型和表现高等植物中,通过人工嫁接获得的嵌合体,依其构造可以有3种表现形式(见图):①扇形嵌合体。指一个组织(例如根或茎)的大部分属一种基因型细胞,小部分(通常占横截面的1/3左右)属另一种基因型细胞,后者从该组织的中心呈扇形扩大,向外延伸到表皮;②周缘嵌合体。

由不同基因型细胞构成的生物体。嵌合现象在高等生物,尤其是高等植物中,相当普遍。

类型和表现

高等植物中,通过人工嫁接获得的嵌合体,依其构造可以有3种表现形式(见图):①扇形嵌合体。指一个组织(例如根或茎)的大部分属一种基因型细胞,小部分(通常占横截面的1/3左右)属另一种基因型细胞,后者从该组织的中心呈扇形扩大,向外延伸到表皮;②周缘嵌合体。一个嵌合体组织的中心属一种基因型细胞,其外层则被另一种基因型细胞所包围;③部分周缘嵌合体。在组织外层的大部分区段属一种基因型细胞,小部分属另一种基因型细胞。是一种不完整的周缘嵌合体

3种嵌合体示意

动物中的嵌合现象和表现形式常不同于植物。例如果蝇的雌雄嵌合体比较典型,它可以是身体的左半部为一种性别,右半部为另一种性别,或身体的前半部和后半部由两种不同性别的细胞分别组成。也可能是身体较多或较少的一部分为一种性别,其余部分为另一种性别等多种表现形式。由抗原不同的细胞所组成的嵌合体,则仅存在于哺乳动物中。

根据嵌合现象的起源,可将嵌合体分为自然突变和人工诱变两大类。按嵌合成分的来源,分为同源嵌合体(来自同一受精卵)和异源嵌合体(来自不同的受精卵)。从细胞水平分有:①物种嵌合体。见于植物的嫁接嵌合体,由在砧木和接穗的接合处产生嵌合构造的不定芽形成;②染色体嵌合体。指具有不同染色体数目或构造的细胞的生物体,如人类和许多哺乳动物中的混倍体;③基因差异嵌合体。包括由在核基因或胞质基因上有差异的细胞所组成的个体,如植物中的花斑嵌合体

形成途径

嵌合体主要通过以下几种途径产生:①基因突变。一般先由个别体细胞中的染色体基因或非染色体基因发生突变,然后经该细胞的多次有丝分裂,形成在基因型上不同于身体其他细胞的局部组织;②染色体畸变。包括体内部分细胞染色体数目或结构的改变。主要发生在胚胎发育的早期,个别细胞在分裂中由于染色体行为异常(如不分离或丢失等),或染色体正常结构受到损伤和改变而引起。如果蝇的雌雄嵌合体;③体细胞染色体交换。在体细胞的有丝分裂过程中,杂合细胞等位基因的分离重组,产生部分细胞带纯合隐性基因与毗邻的杂合细胞发展成不同的组织;④组织器官的合并或移植。除传统的人工嫁接方法外,近年来采用不同种类植物的体细胞或基因型不同的愈伤组织,进行紧贴培养,可分化成嵌合体小植株;动物中通过不同基因型个体的组织、器官的移植,也可获得一定程度的嵌合体;⑤孪生胎盘绒毛膜血管的沟通。例如,性别不同的孪生牛,由于在母体子宫内胎盘血管的吻合,两种性别胎儿的血液可以彼此交流,无论雌雄常具有两种性别的血细胞相嵌合,而且由于受雄激素的干扰,雌性个体多为不育,称做双生间雌。

意义

嵌合体是行为遗传学和发生遗传学研究的好材料,如动物中的嵌合体,与胚胎早期发育、细胞分化有密切关系。在生产实践中,还可将其应用于创造动植物的新类型。尤其在园艺生产中,采用人工诱变的方法,已经获得了许多名贵的嵌合体果树和花卉,具有很高的经济价值。但因嵌合体一般无法通过有性繁殖进行保种,应用受到一定限制。应用组织培养技术,可以克服保种和繁殖的困难,人工诱变嵌合体不仅能扩大在生产中的应用,而且将成为改造生物的重要手段之一。