激光显微切割技术在植物细胞和分子生物学研究中的应用进展

激光显微切割技术是20世纪90年代后期发展,由现代物理学和生物学相结合的精确取材技术.该技术可以在显微镜下利用微激光束直接从不同的组织(包括活体组织)快速切割、分离和纯化生物体的目标组织、细胞及其组分,用于细胞和分子生物学的研究.笔者结合开展激光显微切割技术研究遇到的问题,从制片技术的改进、基因表达、DNA和蛋白质分析等方面,对激光显徽切割技术在植物细胞和分子生物学研究中的应用进行了综述.     

杂种鹅掌楸体胚苗根尖染色体核型分析

分别采用冰水混合物、0.7 mmol/L环己酰胺和0.2%秋水仙素3种试剂,在多个时间梯度对生长旺盛的杂种鹅掌楸体胚苗根尖进行预处理,并采用压片法进行制片观察。结果表明:采用冰水混合物处理6 h,0.7 mmol/L环己酰胺处理2 h,0.2%秋水仙素处理4 h,均可获得较多的根尖细胞中期分裂相。相比较而言,采用环己酰胺和秋水仙素作为预处理试剂获得的染色体形态较好。利用0.7 mmol/L环己酰胺对鹅掌楸根尖染色体进行2 h的预处理后,采用卡宝品红压片法制片进行染色体核型分析的结果显示,杂种鹅掌楸染色体为38条,核型公式为2n=38=26m+8sm+2st+2t,核型属于2B型。     

染色质转座酶可及性测序及其在木本植物中的应用前景

染色质转座酶可及性测序 (assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing, ATAC-seq)是2013年在人类免疫细胞中建立的用于研究表观遗传调控的重要技术。该技术已在人类及小鼠等模式动物的基因组调控元件鉴定、转录因子结合位点识别及转录调控机制的解析等研究领域发挥了重要作用。然而,ATAC-seq技术在植物领域中的研究应用还处于起步阶段,相关研究主要集中在拟南芥和水稻等模式植物中。笔者主要概述了ATAC-seq技术在植物中的应用,包括染色质可及性图谱绘制、抗逆机制解析、表观修饰鉴定及调控元件识别等领域的研究进展,并进一步阐述了ATAC-seq在木本植物中的应用潜力,以推动ATAC-seq技术在木本植物表观基因组学研究中的应用。     

泸定百合根尖染色体C-带分析

利用Giemsa C-带方法对泸定百合(Lilium sargentiae Wilson)进行了研究.结果表明:泸定百合的染色体数目为2n=24,每条染色体都显示出了可以明显区别的特征带;强带主要集中在染色体的着丝粒区域,在长短臂上也显示出可以相互识别的深浅不一的带纹.通过Giemsa C-带方法可以将泸定百合的每条染色体区分开.     

药百合根尖染色体C带分析

利用Giemsa C带方法对药百合(Lilium speciosum Thunb. var. glorosoides Baker)进行了研究。结果表明：药百合的染色体数目为2n=2x=24,带型公式为：2n=24=8C+4CI++2CI++2CN+4I++2I+T++2,单套染色体条带总数为20条。染色体A、E、H、J、K的着丝点区域和染色体F的短臂上显示出很强的带纹,染色体 A为随体染色体,具有明显的次缢痕带,染色体B的短臂上显示出3条强弱不同的带纹。通过Giemsa C带方法可以将药百合的每条染色体区分开,药百合C带带纹的这些特征将为其在杂交育种中后代的鉴定及特异基因的染色体定位提供可靠的依据。     

东方百合的器官发生与体胚发生研究

以东方百合栽培品种'Sorbonne'、'Siberia'、'Tiber'的试管苗鳞片和叶片为外植体,研究了6-BA(0.3～2.0 mg/L)、KT(0.5～2.0 mg/L)、NAA(0.1～2.0 mg/L)、2,4-D(0.5～2.0 mg/L)、ZT(0.1～0.5 mg/L)对器官发生的影响;以‘Tiber'的愈伤组织为外植体探讨了6-BA(0.2～1.5 mg/L)、2,4-D(0.5～2.0 mg/L)对体胚发生的影响.结果表明:高浓度的激素有利于叶片分化不定芽,6-BA能提高鳞片上不定芽的分化频率,2,4-D能诱导'Tiber'的愈伤组织形成体细胞胚.     

利用Giemsa C-带和45S rDNA FISH的方法鉴定百合杂种

利用Giemsa C-带和染色体荧光原位杂交(45S rDNA FISH)的方法对‘Royal Lace’בHigh Class’的杂种后代分别进行了鉴定。结果表明：‘Royal Lace’的染色体数2n=3x=36,‘High Class’的染色体数2n=2x=24。杂种后代的染色体数出现2n=3x=36和2n=4x=48两种类型。经Giemsa C-带和45S rDNA FISH方法对两个亲本和具2n=4x=48的杂种后代分析结果表明,杂种后代的根尖染色体C-带可观察到来自双亲的可以特异追踪的染色体带纹。FISH分析表明,杂种后代中分别有两条来自‘Royal Lace’和‘High Class’的染色体。两个亲本的荧光原位杂交点数分别为10和9。杂种后代染色体为2n=36的个体有14个杂交信号,可以确定两条来自‘Royal Lace’,另外3条来自‘High Class’。杂种后代中2n=48的个体的杂交信号点为19,从而证实所获得的杂种后代的真实性。同时,对于2n=48,而杂交信号为19 的多倍体起源于未减数分裂的2n雄配子体的可能性进行了探讨。综合研究结果表明,Giemsa C-带和45S rDNA FISH方法可以准确地对百合的杂种真实性进行鉴定。     

美洲黑杨小孢子母细胞减数分裂进程与花芽及 花药外观形态相关性研究

以美洲黑杨的雄花枝为材料,采用卡宝品红压片法,观察花粉母细胞减数分裂进程与花芽及花药外观形态的关系, 为美洲黑杨2n配子的诱导奠定基础。结果表明:美洲黑杨雄花花序开始露出芽鳞之前,小孢子母细胞减数分裂已经结束; 花芽顶端及侧面的芽鳞开始松动时,在同一花序中可以观察到从小孢子母细胞到花粉粒的所有减数分裂阶段,此时是诱导2n配子的最佳时期; 美洲黑杨花药长度与减数分裂阶段密切相关,长约0.5 mm的花药处于减数分裂的小孢子母细胞阶段, 长约1.0 mm的花药处于减数分裂的细线期、粗线期、中期Ⅰ、末期Ⅰ及二分体阶段,长约1.5 mm的花药处于减数分裂的四分体时期,长约2.0 mm的花药已处于花粉粒阶段; 同一花枝上的不同花芽及同一花序中不同小花的发育不同步,但同一小花中的不同花药发育基本一致。美洲黑杨减数分裂过程中染色体行为正常,是分子细胞遗传学研究的良好实验材料。     

麝香百合小孢子母细胞减数分裂进程与花蕾大小相关性研究

为了探讨花粉母细胞减数分裂进程与花蕾长度的对应关系,并确定诱导2n花粉的最佳时机,以麝香百合雷山(Lilium longiflorum ‘Le ishan’)的幼嫩花蕾为材料,观察了花粉母细胞的减数分裂过程。结果表明:同一花蕾花粉囊里的花粉母细胞大多处于同一分裂时期。花粉母细胞染色体在间期复制一次后,经历连续两次分裂,最后形成具有单倍染色体数目的花粉粒,属于连续型胞质分裂。花蕾长度与花粉母细胞所处的分裂时期具有对应关系,是估计花粉母细胞发育时期较为可靠的指标。当百合花蕾长度为1.0~2.5 cm时花粉母细胞分裂处于旺盛期,花蕾长度为1.5~2.0 cm时是2n花粉的有效诱导时期。