柳树种质核DNA含量的流式测定

核DNA含量(C值)是物种生物学特性的重要特征之一。为探明柳树不同种质间核DNA含量及变化规律,该研究以柳树14个自然种和8个品种为材料,利用水稻和大豆为内标,基于流式细胞仪检测并分析了每份种质的核DNA含量(1C值)。结果表明,22份柳树种质核DNA含量1C值变化范围为0.38—0.90 pg。14个自然种中,龙爪柳核DNA含量1C值最大,为0.67 pg,蒿柳核DNA含量1C值最小,为0.38 pg。8个品种中,苏柳932核DNA含量1C值最大,为0.90 pg,苏柳1053核DNA含量最小,为0.39 pg。多重比较及方差分析表明:柳树大部分种质个体间核DNA含量1C值存在显著差异(P<0.05),且不同类型乔木组和灌木组间存在极显著差异(P<0.01)。该研究结果不但可丰富柳属植物C值数据库,还可为柳属系统发育及基因组学研究奠定基础。

植物核DNA含量在全球尺度上的纬度变异式样及其气候适应意义——以菊科植物为例

核DNA含量是重要的生物学概念,涉及DNA C-值和基因组大小。前人有关植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律存在着矛盾的报道,而且多数将核DNA含量与纬度、海拔、气候等因素之间的关系描述成线性关系。核DNA含量是否具有环境适应上的意义,也还存在争议。先前有关核DNA含量与环境因素间关系的矛盾性报道可能与取样过小、地理范围过窄、研究对象遗传背景差异过大有关。如果对一个遗传背景相近的类群在全球范围内进行取样,核DNA含量会呈现有规律的纬度梯度变化,可能与大的气候因素之间存在非线性关系。菊科(Asteraceae)是被子植物的最大科,是一个广泛认可的自然分类群。为揭示全球空间尺度上植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律,以及这种变异是否具有环境适应意义,以菊科为对象开展了核DNA含量与纬度、生物气候因素关系的统计分析。从"植物DNA C-值数据库"检索到822种菊科植物的核DNA含量数据;在全球范围内,沿经度方向上设立10条样带,每条样带横跨15个经度,每条样带又均分成22个样块,每个样块纵跨7.5个纬度;其次,从"世界气候数据网站"下载1950—2000年时间段14个生物气候因子数据,应用Arc GIS 9.3获得每个样块14个生物气候因子的平均值;根据"全球生物多样性信息网站"记录,计算每个样块菊科植物平均的核DNA含量数据。为避免气候变量之间的多重共线性对数据分析的影响,应用主成分分析对数据进行了降维,发现最冷季度平均温度、最干季度雨量分别是第一、二主成分上荷载最大的因子,去除与它们相关性在-0.7至+0.7之间的其他气候因子后获得了最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量三个变量用于进一步数据分析。结果发现,菊科植物在全球10个样带上的核DNA含量与纬度关系密切,与最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量呈现极显著的单峰型的非线性关系,可以用二项式进行拟合。因此,全球空间尺度上植物核DNA含量沿着纬度梯度有规律性的非线性变化,这种变化具有很强的气候适应意义。

基于流式细胞术的北美冬青基因组大小测定

以10个北美冬青品种的嫩叶为材料,采用水稻‘日本晴’和二倍体大豆嫩叶为标样,检测北美冬青品种的核DNA含量及基因组大小,为北美冬青种质资源鉴定、基因组学研究以及新品种培育提供理论依据。结果表明:北美冬青品种间基因组大小存在显著差异。‘Oosterwijk'、‘Earlibright'、'Winter Red'、‘Winter Gold'、‘Apollo'、‘After⁃glow'和‘Southern Gentleman'7个北美冬青品种基因组大小为728.46~852.99 Mb,推测这些品种为二倍体;‘Ca⁃capon'、‘Red Sprite'和‘Shaver'这3个品种北美冬青基因组大小为1954.99-2108.95 Mb,推测这3个品种为多倍体。‘Apollo'和‘Southern Gentleman'这两个雄性品种的基因组大小平均值明显小于其他雌性品种。本研究基于流式细胞术建立的北美冬青基因组大小测定方法可为该属其他植物的相关研究提供借鉴。

对几种百合科植物基因组大小的评价

利用孚尔根显微分光光度法测定了洋葱（ＡｌｌｉｕｍｃｅｐａＬ．）、头（Ａ．ｃｈｉｎｅｓｅＧ．Ｄｏｎ，）、分葱（Ａ．ａｓｃａｌｏｎｉｕｍＬ．）和黄花（ＨｅｍｅｒｏｃａｌｌｉｓｃｉｔｒｉｎａＢａｒｏｎｉ）４种百合科植物根尖的细胞核ＤＮＡ含量，并根据各自的核型得出了每个物种的基因组大小。它们分别为：洋葱１８．１６×１０９ｂｐ、头１２．８４×１０９ｂｐ、分葱１０．４４×ｌ０９ｂｐ和黄花７．４８×１０９ｂｐ。由此认为，基因组是生物体维持其生存所需的全套基因。它反映了生物物种全部的、特定的遗传信息。与胞核ＤＮＡ含量相比较，基因组大小更适合作为生物研究的特征参数。这不仅对细胞学、分类学和遗传学，而且对分子生物学亦有一定的意义。

DNA流式细胞术在植物遗传及育种中的应用

DNA流式细胞术是一种分析和测定分离细胞核DNA含量的方法。该方法的关键技术包括制备完整细胞核悬浮液、核酸荧光染料染色、根据相对荧光密度(DNA含量)对细胞核进行分类。由于样品制备及分析方便快捷,该技术已成为植物倍性鉴定、基因组大小测定、生殖途径鉴定等研究的重要工具。该文在对DNA流式细胞术基本原理简要介绍的基础上,对其在植物遗传和育种中的应用进行了综述。

木兰科主要属种核DNA含量(2C-值)的检测

植物核DNA含量(2C-值)作为描述生物多样性的一个主要特征参量,对植物资源的研究具有重要意义。本文选取木兰科(Magnoliaceae)中10个代表性属,即木兰属(Magnolia)、含笑属(Michelia)、木莲属(Manglietia)、鹅掌楸属(Liriodendron)、盖裂木属(Talauma)、合果木属(Paramichelia)、观光木属(Tsoongiodendron)、华盖木属(Manglietiastrum)、单性木兰属(Kmeria)和拟单性木兰属(Parakmeria)下的23个种;以玉米(Zea mays)核DNA含量(5.45 pg/2C)为标准,通过流式细胞术测定各样品的核DNA含量(2C-值)。结果表明,23个种的核DNA含量从3.25 pg(3 178.50 Mbp)到13.61 pg(13 310.58 Mbp)不等;且CV值均<5%。本研究结果可为木兰科中主要属下单元基因组大小的评估和其他植物核DNA含量的测定提供参考,同时也为木兰科植物资源的保护和利用研究奠定基础。