坛紫菜的单性生殖与遗传纯系分离

在随机抽检的天然野生坛紫菜叶状体群体中，发现99．9％的个体是雌雄异体，只有0．1％的个体是雌雄同体。以雌性叶状体和雄性叶状体为研究材料，用酶解法分别获得其单离体细胞进行再生培养，然后观察再生叶状体的生殖行为，发现再生的雌、雄叶状体均可进行单性生殖，产生遗传上纯合的丝状体。雌性叶状体生长2个月左右，叶片梢部的颜色逐渐变浅，细胞的星状色素体逐渐缩小变成圆盘状，叶片生长变慢。不久，单个细胞从叶片梢部边缘处释放出来，数小时后，它们开始萌发成丝状体。雄性叶状体生长1个多月，在梢部形成大量的精子囊，但在精子囊中间存在极少量的细胞，它们不发育成精子囊，其颜色反而变红，当四周的精子囊释放精子后，它们就发育成丝状体。由单雌或单雄生殖产生的丝状体，其生长发育正常，由它们释放的壳孢子发育成形态和颜色很一致的可育正常叶状体，其性别全为单性，即由单雌生殖产生的丝状体的后代叶状体全部为雌性，而由单雄生殖产生的丝状体的后代叶状体全部为雄性。

坛紫菜人工色素突变体的诱变与分离

坛紫菜叶状体经一定剂量的60Co-γ射线辐射再培养一段时间后,出现了少量色素体颜色发生变异的细胞,它们呈点状无规则地镶嵌在野生型细胞中。培养3周后,色素变异细胞分裂并形成了不同颜色的细胞块, 其颜色呈桔红、桔黄、浅黄褐、浅红、紫红、紫褐、黄绿、绿色等。在辐射剂量0-1 100 Gy范围内,叶状体上色素变异细胞块的出现频率随着辐射剂量的增加而增加;但辐射剂量增至1400 Gy时,色素变异细胞块出现的频率反而下降,说明1 100 Gy是合适的辐射剂量。在同一个叶状体的不同部位上色素变异细胞块出现的频率是不同的,从基部到稍部,随着部位的上移而逐渐增加。用酶解法把含色素变异细胞的叶状体细胞单个分离出来并进行离体培养,在它们的再生体中,出现了多种单色的色素突变叶状体,从中分离到tan(红褐色)、bor(深结红色)、ceb(紫红色)、hon(枯草色)、cac(深黄绿色)等不同颜色的纯色突变体。从各单色突变体中分离出来的丝状体,其颜色与各自的叶状体相同。各突变体的丝状体成熟后,放散的壳孢子长成单色的F1叶状体,其颜色与各自最初的母体叶状体相同,说明所得到的上述突变体是稳定的色素突变体。

坛紫菜的细胞学观察

为了阐明雌雄异体紫菜减数分裂的发生时期,对坛紫菜生活史的各阶段进行了细胞学研究。用卡诺固定液(无水酒精∶冰醋酸=3∶1)分别固定室内培养的坛紫菜各生活阶段的活体材料,在明亮处放置数日使细胞褪色至白色。然后,先用铁矾苏木精染液对固定材料进行染色处理,再进行压片、显微观察和拍照记录。观察结果表明,精子囊细胞、叶状体营养细胞和2个细胞的壳孢子萌发体中的核相是单倍的,染色体数N=5;果孢子、丝状体细胞、膨大细胞和壳孢子的核相是双倍的,染色体数2N=10。精子囊细胞、果孢子和丝状体细胞的分裂是有丝分裂。在壳孢子萌发的第1次细胞分裂过程中,观察到了减数分裂的细线期、偶线期、双线期、终变期、中期和后期等;壳孢子萌发的第1次细胞其分裂结果导致了染色体数目减半。上述研究结果表明,在雌雄异体的坛紫菜生活史中,壳孢子萌发的初始分裂是减数分裂。

条斑紫菜色彩突变体的诱导、分离和特性分析

条斑紫菜叶状体的原生质体经化学诱变剂──N -甲基 -N’ -硝基 -N -亚硝基胍 (MNNG)处理后 ,在它们的再生叶状体中 ,出现了少量色彩发生变异的点状变异体。它们的色彩变异细胞呈点状无规则地与野生细胞或其它变异细胞镶嵌在一起。这类变异体的单孢子萌发成单色变异 (或野生色 )叶状体以及与母体相似的点状变异体。利用单色变异叶状体分离出绿色 (yel) ,浅桔黄色 (och)以及深桔红色 (bus)等三个突变株。突变株的叶状体活体吸收光谱以及藻红蛋白和藻蓝蛋白的含量与野生型相比均存在着明显的差异。经突变体与野生型杂交实验证明 ,突变体yel和och均含一个与色彩变化有关并且符合孟德尔遗传规律的隐性变异基因。相关变异基因的着丝粒距离 ,在突变体yel和och中分别为 1 1 .5和 1 5 .