植物远缘杂交中的染色体行为及其遗传与进化意义

远缘杂交与多倍体化在高等植物的进化中起着重要的作用。但矛盾和令人费解的现象是“自然界在合成多倍体方面取得了巨大的成功,而人类在这方面却收效甚微”。其原因一方面可能是自然多倍体是长期自然选择和进化的产物,人类难以在短期内重复和完成这一过程;另一方面可能对不同的染色体组结合后的遗传与互作机制还不太了解。故多倍体化后的遗传和表观遗传成了目前多学科研究的重点。在有些有性和体细胞杂种内亲本染色体在细胞内分开排列,但此染色体行为的遗传和生物学意义还不太清楚。在植物远缘杂交中出现的假配生殖、半配生殖、染色体消除和亲本染色体组分开等异常染色体行为,也反映出不同物种在配子和染色体水平上的不亲和。需对植物远缘杂交中的染色体行为和遗传进行不同层次与系统的研究,才可能深入了解杂交后新种的形成及进化机制。

响叶杨小孢子母细胞减数分裂及染色体行为的研究

采用醋酸洋红压片法对响叶杨(Populus adenopoda)小孢子母细胞减数分裂进程中的染色体行为进行了研究。结果表明:响叶杨小孢子发生发育过程与其雄花芽/花序的外部特征和花药颜色有着密切关系;在其减数分裂进程中染色体行为正常,表明响叶杨同源染色体间表现出了较高的同源性,在中期Ⅱ平行纺锤体的出现与天然花粉中大花粉的存在可能有一定的联系;同时,减数分裂过程中核仁数目存在着动态变化,这种现象可能与杨属植物古多倍性起源有关。同一花芽的不同部位,减数分裂进程较不同步,这种不同步性是响叶杨适应环境的一种进化表现。

普通小麦-华山新麦草二体附加植株减数分裂中期染色体行为及形态学分析

为了进一步建立一套完整的普通小麦-华山新麦草异附加系,对普通小麦-华山新麦草衍生后代中,染色体数目2n=44的39个附加2条华山新麦草染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体行为进行了GISH检测,获得了2条华山新麦草染色体能够配对的18个小麦-华山新麦草二体附加植株;并对这18个二体附加植株进行形态学比较,将其划分为7类。说明这7类二体附加植株所附加的华山新麦草染色体是不同的,初步推测在这7类二体附加植株附加的华山新麦草染色体应是华山新麦草7个同源群的不同染色体。

NaCl胁迫对黑麦根尖细胞染色体行为的影响

黑麦是一种耐盐、抗寒、抗旱性强的作物,其根系比小麦发达,是改良小麦抗性的重要外源基因供体。为了丰富小麦遗传变异,挖掘黑麦在小麦遗传改良中的利用潜力,本实验采用不同浓度的NaCl溶液,用两类不同方法对黑麦分别处理24 h和48 h(共四种处理),观察其根尖分生组织细胞的染色体行为。结果表明,经NaCl胁迫后的根尖细胞染色体行为产生异常(处理24 h,引起染色体畸变的盐浓度范田≥0.15 mol/L;处理48 h,盐浓度范围是≥0.10 mol/L),且随着NaCl溶液浓度的升高染色体异常行为不断增多,二者呈极显著正相关。其异常行为类型有微核、多核(2～3核)、小细胞核(细胞核高度浓缩)、染色体粘连、断裂、染色体桥、染色体落后、染色体多极分布和不均等分离。四种处理作以比较,发现萌发后根长0.5～1 cm再进行盐处理48 h,染色体受到的影响最大,染色体畸变率最高。

普通小麦-大麦杂交后代花粉母细胞减数分裂染色体行为的检测与分析

通过对普通小麦与大麦杂交后代的花粉母细胞减数分裂染色体行为进行检测及分析,表明小麦-大麦远缘杂交后代减数分裂行为存在一些异常现象.花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MI)均具有一定数量的单价体,普遍存在多个棒状二价体和多价体;后期Ⅰ、后期Ⅱ和末期出现落后染色体、染色体桥、微核、四分孢子分裂异常等.这些异常现象可能是由远缘杂交的2个亲本间染色体组存在差异造成,导致了杂种后代中的大麦染色体的遗传不稳定性.

大麻花粉母细胞减数分裂染色体行为观察

对大麻减数分裂进行了观察,结果表明:大麻减数分裂进程有一定的规律,与植株形态、花蕾大小、花萼形态和花药色泽有密切关系;供试材料减数分裂染色体行为表现正常,胞质分裂为同时型;大麻减数分裂进程上存在差异,不同植株以及同一植株的不同花蕾花粉母细胞减数分裂时期表现不同步性,甚至同一花药的不同细胞也存在差异。

NaCl胁迫对大麦细胞分裂及染色体行为的影响

NaCl溶液培养导致大麦幼苗根尖细胞有丝分裂指数下降 ,细胞姐妹染色单体交换 (SCE)频率增高 ,且诱发包括染色体断片、后期染色体桥、不均等分裂及间期细胞微核等的染色体行为异常。细胞平均SCE频率及异常分裂细胞的比率与NaCl浓度和作用时间呈正相关。结果提示 :NaCl浓度高或作用时间较长时对大麦细胞具有遗传学毒性。

水稻端四体的分子细胞学鉴定及染色体行为分析

在水稻品种中籼3037第9染色体短臂端三体的自交后代中发现了一个变异株。该植株叶片内卷,株型偏散,结实率差。分子细胞学鉴定表明,该植株体细胞染色体数比正常植株多2条,多出的染色体均比较小。进一步用来源于水稻着丝粒特异DNA序列(RCS2)以及位于水稻第9染色体短臂上的特异性DNA序列为探针,进行荧光原位杂交分析,证明该变异株多出的染色体均为第9染色体短臂,故该变异株为第9染色体短臂端四体。对变异株的减数分裂染色体行为进行分析表明,在所观察的25个细胞中,96%的细胞增加的两个端着丝粒染色体可配对形成二价体,一般不与正常的第9染色体配对形成多价体。但额外染色体形成的二价体在中期Ⅰ容易发生提前解离的现象。

高粱A_2 CMS减数分裂染色体行为观察

高粱(Sorghum bicolorL.Moench)质核互作雄性不育有7种类型,即A1,A2,A3,A4,A5,A6和9E。以A2/B2V4为材料,对A2类型的雄性不育系进行了研究,结果表明:高粱A2V4 CMS花粉母细胞减数分裂染色体行为,在前期Ⅰ至中期Ⅰ无任何异常现象,从后期Ⅰ开始,染色体行为出现各种异常现象,如同源染色体在走向两极时出现滞后或部分不分离;或在后期Ⅱ姐妹染色体不分离造成细胞内染色体多倍化,以致形成两极染色体数目不等;在一个细胞内有几个染色体团或核;三分体及“T”型和直线型排列的四分体。所有这些异常现象最终导致减数分裂不能正常进行,不能发育正常的小孢子,因而造成雄性不育。

离子束介导的小麦变异株系染色体行为分析

经低能离子束将大豆DNA导入新麦九号后获得了4个性状和蛋白质含量基本稳定遗传的第六代变异株系05-5-1,05-49-1,05-61,05-8-1,对其染色体畸变及有丝分裂指数进行了分析和研究.结果表明:1.低能离子束介导的4个变异株系小麦的有丝分裂指数均明显高于对照组.2.离子束介导的变异株系小麦染色体畸变率与对照组相比差异显著,对照组的染色体畸变率为1.02%,而变异株系的染色体畸变率分别为1.70%,1.90%,1.83%,和1.67%.其中畸变类型较多的为末期细胞异常和后期染色体桥,分别占总畸变的56.47%和14.99%.3.离子束介导的小麦变异株系仍有少量的微核细胞及末期细胞分裂呈3束的异常分裂情况.变异株系虽然在性状和蛋白质含量方面表现基本稳定遗传,但染色体行为仍然在变,说明获得的变异材料仍不稳定.

入侵植物香丝草水浸提液对蚕豆和玉米根尖染色体行为的影响

以采自农田中自然生长的植物群落中的香丝草为供体,以典型的双子叶植物蚕豆和典型的单子叶植物玉米的幼苗为受体,运用根尖微核试验和染色体畸变试验,研究了香丝草的根、茎、叶和幼果4种器官水浸提液对受体的遗传毒性。结果表明:(1)在香丝草不同器官水浸提液作用下,蚕豆和玉米根尖细胞的有丝分裂各时期均受到明显影响,细胞中出现了微核、染色体桥、染色体断片、染色体环、染色体粘连及染色体滞后等多种染色体畸变。(2)香丝草各器官水浸提液对蚕豆幼苗根尖细胞分裂的抑制作用明显大于玉米。(3)香丝草各器官水浸提液对蚕豆和玉米幼苗根尖的染色体畸变诱导存在显著的浓度效应,即水浸提液浓度越高,受体的微核率和畸变率越高,相应的有丝分裂指数越低,水浸提液的诱导作用与浓度呈正相关关系,但不是简单的加和作用。(4)香丝草各器官水浸提液均具有较强的遗传毒性,但整体化感效应表现为叶>幼果>茎>根,即叶片产生的化感作用最强。因此,香丝草分泌的化感物质可能通过对受体植物生长点的细胞有丝分裂和细胞形态产生影响,造成受体植物染色体的多种畸变和不可逆的遗传损伤,从而成功入侵新的栖息地。

甘蓝型油菜减数分裂中的染色体行为观察

甘蓝型油菜减数分裂中的染色体行为观察李再云，刘后利（华中农业大学农学系，武汉１３００７０）关键词甘蓝型油菜，减数分裂，染色体行为，前期ⅠＯＢＳＥＲＶＡＴＩＯＮＯＮＣＨＲＯＭＯＳＯＭＥＢＥＨＡＶＩＯＵＲＤＵＲＩＮＧＭＥＩＯＳＩＳＯＦＢＲＡＳＳＩＣＡＮＡ...

小麦单细胞培养的研究——再生植株后代花粉母细胞染色体行为与花粉粒育性

在单细胞培养再生植株后代农艺性状和产量性状研究基础上 ,进一步对再生植株后代的花粉母细胞染色体行为和花粉粒育性进行研究。结果表明 ,花粉母细胞染色体行为发生异常 ,出现落后染色体、环形染色体、染色体桥、断片和粘连以及花粉母细胞仅发生核裂、三极纺锤体、多分体等 ,其中多以落后染色体花粉母细胞出现的频率为最高 ,早期世代为 8.0 3 %～ 51.11% ,随着繁殖世代的增加 ,这种异常的比率逐渐降低 ,到高世代 ( SCC6代 )仅为 0 .50 %～ 9.80 %。花粉粒育性分析结果表明 ,尽管早期世代花粉母细胞发生异常的比率较大 ,但各株系的可育花粉粒比例都在 60 %以上 ,并且均表现为正常结实 ,未发现不育现象。随着世代增加 ,育性也在不断改善 ,高世代绝大多数株系可育花粉粒的比例都在 98%以上。

草莓愈伤组织诱导苗染色体行为变异的研究

通过对新明星、明晶、春香 3个草莓品种的幼叶和匍匐茎茎尖的切块愈伤组织诱导苗的根尖细胞染色体有丝分裂行为的检测和分析 。

几类异质小麦雄性不育系育性恢复的染色体行为研究

为了研究异质小麦雄性不育系减数分裂中期I与后期I的染色体行为及与育性恢复的相关性,以几类异质小麦雄性不育系为母本,用常规品种(系)作为父本与其杂交,调查了杂种F1减数分裂中期I单价体频率与后期I染色体变异率及自交结实率之间的相关性。结果表明:(1)花粉母细胞减数分裂中期I单价体频率与后期I染色体变异率呈显著正相关,后期I染色体变异率与自交结实率呈负相关,但不显著;(2)相同异质不育系与相同或不同品种杂交时减数分裂中期I单价体频率与后期I染色体变异率及结实率差异不显著;(3)不同异质不育系与相同或不同品种杂交时减数分裂中期I单价体频率与后期I染色体变异率差异性较为显著,但减数分裂中期I单价体频率与结实率差异性不显著;(4)异质小麦中,异源胞质影响染色体变异,但核基因是调控的关键因素。

NaCl胁迫对旱稻萌发及根尖细胞染色体行为的影响

旱稻是一种不耐盐碱、抗性较弱的作物。用不同浓度的NaCl处理旱稻种子,研究发芽情况和根尖细胞染色体行为。结果表明,随着NaCl浓度的升高,旱稻的发芽率、发芽指数、活力指数逐渐降低;NaCl浓度高于100 mmol/L时,引起根尖细胞染色体行为异常,异常类型有微核、多核、染色体落后、染色体粘连、染色体桥、染色体断裂等。且染色体异常行为与NaCl处理浓度呈正相关。

二种木虱的染色体行为研究(同翅目:木虱总科)

报道了2种中国木虱的精子发生,即香椿巴木虱Bharatiana setentrionalis Yang et Li,n=7(XO);合欢羞木虱Acizzia jamatonica(Kuwayama),n=13(XO)。研究表明木虱的减数分裂具有3个显著的特征:1)前期I具有弥散期,此时常染色体疏松化,分散于整个细胞核,仅可以观察到异固缩化的性染色体,推测存在基因转录现象,同样的现象存在于蜡蝉和异翅类(Heteroptera)昆虫;2)中期I姊妹染色体联合定向,第一次分裂为减数分裂;3)第二次分裂不发生胞质分裂,形成双核精子。从生殖系统的结构和减数分裂中染色体的行为来看,木虱与蜡蝉的关系更为密切。

芸苔族植物两个属间杂种染色体行为的观察

作者对芸苔族植物两个属间杂种的染色体行为作了观察 ,在芥蓝和诸葛菜属间杂种一代植株根尖细胞 ,观察到芥蓝染色体和诸葛菜染色体之间的形态差别及染色体行为不同步 .在有丝分裂前期 ,有 12个染色体的个体性较先显示出来 ,而另外 9个染色体的个体性较后显示出来 .在有丝分裂中期 ,芥蓝染色体组的 9个染色体染色较浅 ,仅着丝粒附近一小部分染色较深 ;而诸葛菜染色体组的 12个染色体一般染色较深 .在白菜型油菜和蓝花子属间杂种的花粉母细胞减数分裂中 ,对许多细胞的中期Ⅰ观察到 19个单价体 .在有的细胞的后期Ⅰ ,观察到染色体组分开 ,即白菜型油菜的 10个单价体移向细胞一极 ,蓝花子的 9个单价体移向另一极 .

人工合成甘蓝型油菜减数分裂中的染色体行为观察

以白菜(Brassica rapaL.,2n=20,AA)为母本,芥蓝(B.oleraceaL.,2n=18,CC)为父本,通过种间杂交、子房培养和染色体加倍,获得新合成甘蓝型油菜(B.napusL.,2n=38,AACC)株系35个。细胞学观察结果表明,新合成甘蓝型油菜的花粉母细胞(PMCs)内染色体在早双线期聚集成两个染色体群,具有较为明显的界限;随后逐渐形成单个二价体,直至终变期产生全部19个二价体,或一些四价体和二价体;在个别PMCs内19个二价体呈9∶10的分开排列;在后期Ⅰ/末期Ⅰ以及第二次减数分裂过程中,染色体分离较为正常。在讨论中提出甘蓝型油菜的染色体在长期的进化过程中所产生的结构变异可能主要来自于A、C基因组内部染色体间交换的假说。

甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交新材料的染色体行为及其进化意义

过去获得的甘蓝型油菜(Brassica napus L.)与诸葛菜(Orychophragmus violaceus(L.)O.E.Schulz)属间杂种的特征,为未经染色体加倍处理便可部分恢复育性与产生甘蓝型油菜和杂种两类植株,但在第5代(F5)群体中出现一株淡黄色花的杂种植株,且表现出与较早世代中的杂种植株有所不同的染色体行为,从而产生了具有多种表型和染色体组成的后代(F6～F9),特别是选择到一些具有部分甘蓝型油菜染色体组成和附加诸葛菜染色体、具有优异脂肪酸组成的材料。基因组原位杂交观察表明,诸葛菜染色体在减数分裂过程中正常配对与分离,且与油菜染色体的行为基本一致,这显示两亲本染色体在经过较多世代后在细胞分裂中变得较为同步化,这也是杂种后代材料逐渐趋向稳定的细胞学基础。