基于荧光原位杂交技术的紫薇属植物核型分析

以紫薇(Lagerstroemia indica)、尾叶紫薇(L.caudata)、屋久岛紫薇(L.fauriei)和福建紫薇(L.limii)4种紫薇属植物为材料,利用染色体荧光原位杂交技术(FISH)获得了4种紫薇属植物的有丝分裂中期染色体FISH图及核型参数,分析了45SrDNA在紫薇属植物染色体上的数量和分布特点。结果表明,4种紫薇属植物染色体上均具有1对45SrDNA杂交位点,位于较长染色体短臂的近端部,紫薇、尾叶紫薇、屋久岛紫薇和福建紫薇的核型公式分别为2n=48=2M+24m+22sm、2n=48=30m+18sm、2n=48=2M+20m+26sm和2n=48=2M+32m+14sm,均为2A型。该研究首次获得了紫薇属植物45SrDNA荧光原位杂交核型,为紫薇属植物亲缘关系研究和细胞生物学研究提供了分子细胞学依据。     

棉花细菌人工染色体的荧光原位杂交(BAC-FISH)技术

细菌人工染色体荧光原位杂交(BAC-FISH)技术是植物染色体识别、物理作图等分子细胞遗传学研究的重要工具,但对于某些物种尤其是多倍体植物,由于大量重复序列的存在等问题,使得该技术应用受到很大的限制.通过选择棉花分子遗传图中高重组区的微卫星位点(simple sequence repeats,SSR)标记的策略,筛选到不含或含有少量重复序列的细菌人工染色体(BAC)克隆,同时,在通用FISH技术程序基础上,通过改进发根、变性、洗脱条件等步骤,构建出适合于棉花的BAC-FISH技术,简化了操作流程的同时,获得稳定的杂交结果及较高的检出率;并通过将一随机获得的BAC进行染色体的物理定位,进一步引入双探针、双色及重复杂交技术,显示了该技术的成熟与良好的应用前景和价值.     

FISH分析栽培高粱×拟高粱、甜高粱×拟高粱的染色体行为

采用荧光原位杂交技术对45S rDNA在栽培高粱×拟高粱、甜高粱×拟高粱F1的有丝分裂和减数分裂染色体进行定位研究。在有丝分裂中期染色体上2个杂种分别检测到2个杂交信号, 在减数分裂粗线期、终变期、中期Ⅰ染色体上45S rDNA位于一个二价体上, 说明这两个杂种携带45S rDNA的染色体为同源染色体。根据45S rDNA位点随细胞减数分裂过程的位置变化, 表明这两个杂种染色体配对行为正常, 平均构型为2n=2x=20(10Ⅱ), 证明45S rDNA可作为染色体的一个识别指标间接地观察细胞减数分裂过程染色体的变化行为。     

慈姑45S rDNA和端粒序列检测及核型分析

以45S r DNA和拟南芥型端粒序列为探针对慈姑(Sagittaria trifolia L.)有丝分裂中期染色体进行单色和双色荧光原位杂交分析,并用银染方法检测慈姑45S r DNA位点的表达,最后结合染色体测量数据和45S r DNA杂交信号建立慈姑的核型。结果显示,慈姑的单倍基因组总长度为76.9±1.38μm,最长染色体为11.55±0.10μm,最短染色体为4.54±0.27μm;慈姑的核型公式为:2n=22=2m+2sm+14st+4t,核型不对称性参数CI、A1、A2、As K(%)、AI分别为19.86±11.06、0.72、0.27、78.82、15.29,核型属于Stebbins类型中的3B型。慈姑具有3对45S r DNA位点,分别位于第8、9、10号染色体的短臂末端。拟南芥型端粒序列的杂交信号出现在慈姑每一条染色体的长、短臂末端。银染检测到6个Ag-NOR和6个核仁,表明3对45S r DNA位点在间期核都有表达。本研究结果为药食兼用植物慈姑提供了分子细胞遗传学基础资料。     

应用荧光原位杂交(FISH)技术研究黑叶猴染色体易位

本文应用染色体荧光原位杂交(FISH)技术,利用人9号和14号染色体特异探针,对深低温冻存和长期传代的黑叶猴细胞株染色体畸变进行了分析.确定在长期冻存和传代过程中,一些黑叶猴细胞在No.12和No.17染色体之间发生了易位,一条 No.17染色体发生断裂,断裂点在17q13,断裂片段17q13-17qter易位到一条 No.12染色体长臂末端,形成一条小的中着丝粒的和一条具较长长臂的衍生染色体即 der(17) 和 der(12).结果表明,荧光原位杂交技术用人染色体特异探针不仅能检测出人类染色体畸变,也能有效地检测灵长类动物染色体畸变.     

不同染色技术和双色荧光原位杂交技术对宽翅菘蓝（Isatis violascens Bunge）的细胞遗传学分析

为了解十字花科菘蓝属植物宽翅菘蓝（宽翅菘蓝,Isatis violascens Bunge）的染色体结构,本文利用45SrDNA和5SrDNA双色荧光原位杂交、银染技术和CMA3对宽翅菘蓝进行分子细胞遗传学研究。45SrDNA和5SrDNA荧光原位杂交结果显示宽翅菘蓝染色体上有1对45SrDNA信号和1对5SrDNA信号;银染结果显示其中期染色体有1对银染点;CMA3染色结果发现宽翅菘蓝中期染色体存在1对CMA3信号。     

不同染色技术和双色荧光原位杂交技术对宽翅菘蓝（Isatis violascens Bunge）的细胞遗传学分析

为了解十字花科菘蓝属植物宽翅菘蓝(宽翅菘蓝,Isatis violascens Bunge)的染色体结构,本文利用45SrDNA和5SrDNA双色荧光原位杂交、银染技术和CMA3对宽翅菘蓝进行分子细胞遗传学研究。45SrDNA和5SrDNA荧光原位杂交结果显示宽翅菘蓝染色体上有1对45SrDNA信号和1对5SrDNA信号;银染结果显示其中期染色体有1对银染点;CMA3染色结果发现宽翅菘蓝中期染色体存在1对CMA3信号。     

菠菜rDNA及端粒多色荧光原位杂交分析

以拟南芥25S rDNA、5S rDNA以及端粒序列为探针对菠菜的中期染色体进行了多色荧光原位杂交分析, 其中25S rDNA用生物素标记, 端粒序列用地高辛标记, 5S rDNA用生物素和地高辛共同标记。杂交结果显示, 菠菜中期染色体25S rDNA杂交位点为6个, 分别位于3号、5号和6号染色体的随体部位; 5S rDNA杂交位点为4个, 分别位于3号和5号染色体长臂, 端粒序列杂交位点位于6号染色体端部以及其余染色体的端部和着丝粒部位。     

基于荧光原位杂交的藜属植物核型分析

为精确地识别藜属植物染色体组的核型特征,该文研究了4种来自青海高原的野生藜属植物(灰绿藜、藜、菊叶香藜及杂配藜)和1种从美国引进的栽培藜麦品种PI614932-HX(3)基于染色体荧光原位杂交(rDNA FISH)的核型。利用5S rDNA和45S rDNA对5种藜属植物有丝分裂中期的染色体进行FISH研究。藜属植物的核型分析结果表明:(1)藜属植物中存在二倍体(2n=2x=18)和四倍体(2n=4x=36)两种倍性,藜麦和灰绿藜为四倍体,其余3种为二倍体。(2)藜麦、灰绿藜、藜、菊叶香藜及杂配藜的核型公式分别为2n=4x=36=34m(2AST)+2sm,2n=4x=36=32m(4AST)+4sm,2n=2x=18=16m(4AST)+2sm,2n=2x=18=18m及2n=2x=18=16m+2sm。(3)染色体由大部分的中部着丝粒染色体(m)和少部分近中部着丝粒染色体(sm)组成。(4)核型类型除了菊叶香藜为1B以外,其余均属于2B类型。(5)在藜麦、灰绿藜及藜中具有分布位置不同、数量不等的双随体。5S rDNA、45S rDNA FISH结果表明:(1)藜麦和灰绿藜的染色体上存在2对5S rDNA位点和1对45S rDNA位点,藜、杂配藜的染色体上存在1对5S rDNA位点和1对45S rDNA位点,菊叶香藜的染色体上只存在1对5S rDNA位点。(2)5S rDNA和45S rDNA位点均位于染色体的短臂上。该研究首次获得了藜属植物基于5S rDNA和45S rDNA荧光原位杂交核型,为藜属植物亲缘关系研究和细胞生物学研究提供了分子细胞遗传学依据。     

植物染色体分带及其荧光原位杂交技术研究进展

染色体分带和荧光原位杂交技术是植物研究中较重要和常用的技术手段。从它们的产生开始一直不断发展,已应用到植物研究中的很多方面。介绍了这两个技术的发展、原理和在植物研究中的进展。     

Variation in chromosome numbers, CMA bands and 45S rDNA sites in species of Selaginella (Pteridophyta)

BACKGROUND AND AIMS: Selaginella is the largest genus of heterosporous pteridophytes, but karyologically the genus is known only by the occurrence of a dysploid series of n=7-12, and a low frequency of polyploids. Aiming to contribute to a better understanding of the structural chromosomal variability of this genus, different staining methods were applied in species with different chromosome numbers. METHODS: The chromosome complements of seven species of Selaginella were analysed and, in four of them, the distribution of 45S rDNA sites was determined by fluorescent in situ hybridization. Additionally, CMA/DA/DAPI and silver nitrate staining were performed to investigate the correlation between the 45S rDNA sites, the heterochromatic bands and the number of active rDNA sites. KEY RESULTS: The chromosome numbers observed were 2n=18, 20 and 24. The species with 2n=20 exhibited chromosome complement sizes smaller and less variable than those with 2n=18. The only species with 2n=24, S. convoluta, had relatively large and asymmetrical chromosomes. The interphase nuclei in all species were of the chromocentric type. CMA/DA/DAPI staining showed only a weak chromosomal differentiation of heterochromatic bands. In S. willdenowii and S. convoluta eight and six CMA+ bands were observed, respectively, but no DAPI+ bands. The CMA+ bands corresponded in number, size and location to the rDNA sites. In general, the number of rDNA sites correlated with the maximum number of nucleoli per nucleus. Ten rDNA sites were found in S. plana (2n=20), eight in S. willdenowii (2n=18), six in S. convoluta (2n=24) and two in S. producta (2n=20). CONCLUSIONS: The remarkable variation in chromosome size and number and rDNA sites shows that dramatic karyological changes have occurred during the evolution of the genus at the diploid level. These data further suggest that the two putative basic numbers of the genus, x=9 and x=10, may have arisen two or more times independently.     

45S rDNA基因的不稳定性及其与转录的相关性

45S rDNA基因由串联重复序列构成,是遗传不稳定性的热点区域,易于发生DNA断裂和重组。以Hela和CHO细胞系为研究对象,运用荧光原位杂交技术检测有丝分裂不同时期的45S rDNA基因的不稳定性表型。结果表明,位点特异性的染色体浓缩失败是其在中期染色体上不稳定性的主要表型。具有这种表型的染色体在后期可能会出现落后或粘连现象,甚至有可能引发断裂,形成卫星核。同时,免疫荧光双染色技术检测表明DNA双链断裂的标记蛋白(γH2AX)和RNA聚合酶I的上游结合因子(UBF)在有丝分裂的不同时期都存在共定位现象。该结果为探讨45S rDNA基因的不稳定性与转录的关系提供了直观的细胞学证据。     

Cytogenetic comparisons between A and G genomes in Oryza using genomic in situ hybridization

The genomic structures of Oryza sativa （A genome） and O. meyeriana （G genome） were comparatively studied using bicolor genomic in situ hybridization （GISH）. GISH was clearly able to discriminate between the chromosomes of O. sativa and O. meyeriana in the interspecific F1 hybrids without blocking DNA, and co-hybridization was hardly detected. The average mitotic chromosome length of O. meyeriana was found to be 1.69 times that of O. sativa. A comparison of 4,6-diamidino-2-phenylindole staining showed that the chromosomes of O. meyeriana were more extensively labelled, suggesting that the G genome is amplified with more repetitive sequences than the A genome. In interphase nuclei, 9-12 chromocenters were normally detected and nearly all the chromocenters constituted the G genome-specific DNA. More and larger chromocenters formed by chromatin compaction corresponding to the G genome were detected in the hybrid compared with its parents. During pachytene of the F1 hybrid, most chromosomes of A and G did not synapse each other except for 1-2 chromosomes paired at the end of their arms. At meiotic metaphase I, three types of chromosomal associations, i.e.O, sativa-O, sativa （A-A）, O. sativa-O, meyeriana （A-G） and O. meyeriana-O, meyeriana （G-G）, were observed in the F1 hybrid. The A-G chromosome pairing configurations included bivalents and trivalents. The results provided a foundation toward studying genome organization and evolution of O. meyeriana.     

一种新的六倍体细胞类型水生薏苡的细胞遗传学鉴定

通过醋酸洋红压片和荧光原位杂交技术(包括基因组原位杂交技术),确定在我国广西西南部地区广泛分布着的水生薏苡(Coix aquatica Roxb.)属于一种新的六倍体细胞类型.这种水生薏苡与已报道的几种水生薏苡细胞类型的染色体数目均不相同,它的染色体数目是2n=30,在减数分裂前期Ⅰ和中期Ⅰ的细胞中形成10个二价体和10个单价体.基因组原位杂交结果表明,这种水生薏苡的20条染色体与四倍体的薏苡(C.lacryma-jobi,2n＝20)的基因组DNA是高度同源的.45S和5S rDNA分别杂交到这种水生薏苡的两条染色体上,其中各有一条染色体与薏苡中携带45S和5S rDNA杂交信号的染色体具有相同的形状和信号的分布状态.据此推测:四倍体的薏苡可能是这种新的水生薏苡细胞类型的一个亲本,它的另一个亲本可能是八倍体的水生薏苡(C.aquatica,2n＝40),因为这种八倍体的水生薏苡在核型、植株形态及生长环境等方面与新的六倍体细胞类型的水生薏苡相似.     

植物45S rDNA的染色体位置的CPD染色和FISH分析

采用PI和DAPI组合(CPD)染色结合45SrDNA探针的荧光原位杂交(FISH)对分属6个科的16种植物的45S rDNA的染色体位置进行了分析。在所有供试植物中,共检测到53个45S rDNA位点。大多数45S rDNA位点分布在染色体的短臂;位于染色体臂内和染色体末端的位点的比例大体相当;多数位于染色体臂内的45S rDNA位点有次缢痕形成,但rDNA重复单位簇所处的位置存在差异。根据45S rDNA所处的染色体臂的不同、距着丝粒远近的差异、形成次缢痕与否以及rDNA重复单位簇相对于次缢痕的位置等特征,将植物的45S rDNA位点划分为12种染色体分布类型。基于我们的结果和其他的报道对45S rDNA位点、核仁组织区(NOR)、次缢痕和随体相互之间的关系进行了分析。     

番茄的CPD带型和45S rDNA位点的鉴别

采用CPD（PI和DAPI组合）染色对番茄减数分裂粗线期和有丝分裂中期染色体进行了显带分析,随后用两种不同的45S rDNA克隆在相同的分裂相进行了荧光原位杂交定位分析。CPD染色在8条粗线期染色体上显示出了10条红色的CPD带纹,在6对有丝分裂中期染色体上显示出了12条CPD带纹。有丝分裂中期染色体上的CPD带纹与粗线期染色体上显著的带纹具有对应性。用改良的CPD染色程序清晰而稳定地显示出这些特征性的CPD带纹为番茄的染色体,特别是有丝分裂中期染色体提供了新的识别标记。用番茄的一个45S rDNA克隆进行的荧光原位杂交,不仅在位于2号染色体短臂的随体上显示了强的杂交信号,而且在粗线期染色体的5个CPD带区或有丝分裂中期染色体的4对CPD带区显示了弱的杂交信号。然而,用来自小麦的45S rDNA克隆pTa71进行的原位杂交却只在随体上显示了杂交信号。鉴于所用的两个45S rDNA克隆在序列上的差异,推断在番茄基因组中只有随体含有45S rDNA单位的编码区,即番茄只有一对45S rDNA位点。     

Karyotype analysis and physical mapping of 45S rDNA in eight species of Sophora,Robinia, and Amorpha

The karyotype analysis and physical locations of 45S rDNA were carried out by means of fluorescence in situ hybridization in three species,and two forms of Sophora,two species of Robina,and one species of Amorpha.S.japonica L.,S.japonica L.f.oligophylla Franch.,S.japonica L.f.pendula Loud.,and S.xanthantha C.Y.Ma.are all tetraploids with 2n=28.There were four 45S rDNA sites in pericentromeric regions of two Pairs of chromosomes in each of them.S.rubriflora Tsoong.is a triploid with 2n=21,and three sites were located in each satellite of group 5 chromosomes.In R.pseudoacacia L.(2n=2x=22),we examined four intensive signals in telomeric regions of two pairs of satellite chromosomes.In R.hispida L.(2n=2x=30),there were four other signals in centromeric regions besides those like in R.pseudoacacia.Amorpha fruticosa L.has most chromosomes(2n=40)among the eight materials,however,there were only six 45S rDNA loci and they laid in centromeric regions,and satellites of three pairs of chromosomes.45S rDNA is a valuable chromosomal landmark in karyotype analysis.The distribution and genomic organization Of rDNA in the three genera were also discussed.