再论高等植物染色体杂交

本文介绍了人类至今研究和创新染色体的简要过程,探讨了植物杂交的定义,说明了染色体杂交作物安全性的原因.     

高等植物杂交染色体及其杂交基因表达的性状——三论高等植物染色体杂交

染色体杂交技术(CHT)是作者发明的一种无性杂交技术.运用该技术,在特定条件下,供体植株的染色体片段和受体植物的染色体发生整合.经CHT形成的具有杂交染色体的杂合子(Zygote),经过反复的有丝分裂和分化产生新类型植物.新型植物简称Z1,供体和受体植物则分别被命名为Zd和Zr.获得Z1植株是该技术的关键.通常,与Zr相比Z1的表型将发生明显地改变.文中图示了大量植物通过该技术发生了表型的改变.高等植物染色体杂交的本质是基因杂交.首次提出杂交基因的概念.杂合子包含来自于供体植物的基因以及供体植物和受体植物无性杂交形成的融合基因.F1代植物是从Z1的有性自交(或杂交)而来,简称ZF1.许多性状在ZF1、ZF2代发生剧烈分离.文中也详细解释了性状分离和稳定的原因.总之,无性的染色体杂交技术与有性杂交相结合的方法将成为改善多基因调控的性状和创制植物新品种的最有效的育种方法.     

重组型白菜的细胞学及分子遗传解析

异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)是研究异源多倍体植物起源、进化的一种模式植物。先前的研究中,通过甘蓝型油菜与近缘种植物杂交,诱导C亚基因组染色体优先消除,重建了祖先种白菜类型(restituted B.rapa,RBR,AA)。本研究通过雌蕊细胞染色体压片技术,扩增片段长度多态性(AFLP)技术对已获得的2个重组白菜及其连续自交后代进行细胞遗传及系统聚类分析。结果显示:2个重组白菜及其自交后代的染色体数稳定在2n=20;与天然白菜相比,RBR在表型上表现一些特有的性状;经AFLP分子标记分析RBR Oro与白菜"Chiifu"聚为一类,RBR ZS11与本土的白菜型油菜"白油1号"亲缘关系紧密。结论:重组白菜在染色体组水平上具有稳定性,且重组白菜主要依赖于亲本甘蓝型油菜的起源。     

基因组学:解开生命奥秘的钥匙

 人类在远古时代就认识到优良动植物能产生与之相似的优良后代。英国生物学家达尔文(C. R. Darwin)在1831-1836 年随英国海军“小猎犬号”舰环球科学考察基础上, 于1859 年出版《物种起源》, 系统阐述了进化论, 但尚未讨论生物遗传和变异的遗传学基础。1856-1864 年, 奥地利遗传学家孟德尔(G.J.Mendel)进行了大量植物杂交试验, 在1865 年发表“植物杂交试验”论文, 提出遗传单位是遗传因子的观点, 并揭示出遗传学的2 个基本定律--分离定律、自由组合定律。1909 年, 丹麦植物遗传学家维尔赫姆·约翰森(W. L. Johannsen)根据菜豆选种试验提出纯系学说, 并用“基因”这一名词指代任何一种生物中控制任何性状而其遗传规律又符合孟德尔定律的遗传因子。1910 年, 美国进化生物学家摩尔根(T. H. Morgan)通过果蝇的遗传实验, 认识到基因存在于染色体上, 并且在染色体上呈线性排列, 从而得出了染色体是基因载体的结论。20 世纪50 年代以后, 随着分子遗传学的发展, 尤其是美国生物学家詹姆斯·沃森(J. D.Watson)和英国生物学家弗朗西斯·克里克(F. H. C. Crick)提出基因双螺旋结构后, 人们才真正认识了基因的本质, 即基因是具有遗传效应的DNA 片断。《大百科全书》将基因定义为“含特定遗传信息的核苷酸序列, 是遗传物质的最小功能单位”。     

植物杂交概念的拓展——四论高等植物染色体杂交

在植物染色体杂交中,一个受体细胞的染色体和外源的染色体在胞内发生染色体杂交,使得分化中的受体细胞具有杂交染色体,从而发育出杂交植物.这和植物有性杂交中精子和卵子两个细胞结合不同,也和植物体细胞杂交中两个脱壁体细胞融合也不同,因此植物染色体杂交拓展了植物杂交的概念,即从两个相异细胞的融合杂交到一个细胞内两种不同染色体的融合杂交.     

基于植物采矿的“绿色冶镍”研究进展

基于植物采矿的理念,利用镍超富集植物将低品位红土镍矿或镍污染土壤中的镍吸收并转运到植物的地上部分,而后将收获的镍超富集植物视为镍资源的二次来源,经由焚烧镍超富集植物获得w(镍)约20%的"高镍生物矿砂"。通过综述镍超富集植物吸收转运镍的机理、种植镍超富集植物的农艺调控研究,以及现有的从镍超富集植物或"高镍生物矿砂"中制备纯镍、易斯酸催化剂、六水硫酸镍铵以及镍纳米材料工艺技术等,展望今后可能的"绿色冶镍"研究方向。期望在使用镍超富集植物修复环境镍污染,降低环境中镍对人类和其它生物的潜在危害的同时,开发新型的"绿色冶镍"技术,缓解我国镍资源紧缺的重要问题。     

甘蓝型油菜与芝麻远缘杂交研究初报

采用植物远缘杂交新技术染色体段体杂交技术,以甘蓝型油菜品系HH2000-4、99-1253为授体,汉中本地芝麻为供体,将芝麻的染色体片段导入到甘蓝型油菜细胞中,使其与授体细胞的染色体发生染色体片段的重组和杂交,从而形成杂交染色体,并迅速分化发育成相应的杂交植物（芝麻-油菜）。本文通过对芝麻-油菜HN-1、HN-2、HN-3从生态学方面的研究观察表明3株芝麻-油菜与其授体亲本油菜在株高、分枝习性、植株形态、花器、角果等方面存在着明显的差异,初步判断已经将供体亲本的部分基因导入到授体亲本中。     

“植物微管荧光观察”的开放实验教学实践

经典生物学实验中将"植物细胞骨架观察"和"植物染色体观察"作为两个独立实验,学生难以理解其内在联系。据此,设计针对高年级本科生的开放实验,通过间接免疫荧光法对纺锤体微管进行观察,将细胞骨架(纺锤体微管)和染色体运动两个相关联的细胞过程同时呈现出来,帮助学生掌握免疫荧光实验操作技能的同时,加深对微管和染色体在有丝分裂中动态行为的认识,从而巩固理论知识学习,提升学生综合能力。     

提莫菲维小麦与葡萄牙野燕麦远缘杂交亲本与后代核型分析

为了探索提莫菲维小麦与葡萄牙野燕麦远缘杂交后代的真实性,该试验对其及杂交后代TP2稳定株系进行了核型分析.结果表明:母本提莫菲维小麦的染色体数目为28,核型为"2A"类型;父本葡萄牙野燕麦的染色体数目为42,核型为"2B"类型;TP2株系的染色体数目为42,核型为"2B"类型.TP2株系染色体相对长度分布在2.59～7.19之间,染色体长度比为2.78,臂比在1.00～2.11之间,包括等臂染色体(M)、中着丝粒(m)染色体和近中着丝粒染色体(sm),在第6和第17号染色体上发现2对随体,其核型公式为:2n=6x=42=6M+24m(2SAT)+12sm(2SAT).在TP2株系中具有4对与父本一致,而母本中不存在的染色体.     

遗传工程学

本文所提的“遗传工程学”(Genetic engineering)是专指在分子水平上通过对遗传物质——基因的“剪接”、重组及转化等技术来达到对生物遗传性状的控制和改造.这是七十年代分子遗传学中的一个新领域.但一般所说的遗传工程学范围更广、内容更多,即除上述内容外,还应包括个体水平(如整体杂交),细胞水平(如细胞杂交或称细胞融合)和亚细胞水平(包括染色体工程、染色体组工程和细胞质工程)等不同水平的遗传学研究.     

甘蓝型油菜与蓝花子属间倍半二倍体的形成及其细胞遗传学特性

对甘蓝型油菜与蓝花子的属间远缘杂交得到的杂种Ｆ＿１，经加倍后获得双二倍体植株。该植株作母本再与甘蓝型油菜杂交获得其倍半二倍体．用充气液体培养基加８－羟基喹啉预处理，对不能以根尖为材料作染色体制片的植物，以其幼嫩花蕾进行体细胞染色体制片，对甘蓝型油菜与蓝花子属间倍半二倍体的细胞遗传学特性进行了研究，该植物的染色体数目为２ｎ＝４７．大多数ＰＭＣｓ的染色体在减数分裂过程中配对不规则，并在后期Ⅱ中出现多极分裂现象．     

甘蓝型油菜与蓝花子属间倍半二倍体的形成及其细胞遗传…

对甘蓝型油菜与蓝花子的属间远缘杂交得到的杂种Ｆ１，经加倍后获得双二倍体植株，该植株作母本再与甘蓝型油菜杂交获得其倍半二倍体。用充气液体培养基加８－羟基喹啉预处理，对不能以根尖为材料作染色体制片的植物，以其幼嫩花蕾进行体细胞染色体制片，对甘蓝型油菜与蓝花子属间倍半二倍体的细胞遗传学特性进行了研究，该植物的染色体数目为２ｎ＝４７。大多数ＰＭＣｓ的染色体在减数分裂过程中配对不规则，并在后期Ⅱ中出现多极分     

重金属汞对植物生理活动的影响和钙离子的拮抗作用

汞对植物各方面的生理活动均有严重影响。植物吸收的汞大都积累在根部,这是由于汞与植物根部蛋白质相结合的结果。汞也可诱发生物的染色体突变。富集在作物体内的汞进而通过食物链危害人体。人类的轻度汞中毒可通过摄入含钙食品来缓解。探讨了汞对植物体细胞和生殖细胞的影响,并研究了钙离子对植物汞伤害的缓解作用。发现汞对植物体细胞和生殖细胞均有严重影响,钙离子对植物叶细胞和生殖细胞的汞伤害均有较高程度的拮抗作用,但对根细胞的汞伤害没有明显的缓解作用。     

细燕麦、阿比西尼亚燕麦与六倍体栽培燕麦种间可杂交性及杂种F1研究

本研究利用不同染色体倍性水平的细燕麦(Avena barbata,2n=28,AABB)(0030)、阿比西尼亚燕麦(A.abyssinica,2n=28,AABB)(0040)和六倍体普通栽培燕麦(A.sativa,2n=42,AACCDD)(0020)为材料,通过远缘杂交,结合杂种幼胚培养和杂种细胞遗传观察,探索其种间可杂交性和杂种后代细胞遗传、表型性状、育性等特征.研究结果显示阿比西尼亚燕麦与普通栽培燕麦,细燕麦与普通栽培燕麦的杂交结实率分别为6.49%、9.09%.杂种F1花粉母细胞(PMC)减数分裂中期Ⅰ(MⅠ)染色体行为观察发现,“0030×0020”杂种F1平均每PMC有17.48个单价体,有17.52条染色体发生了联会,形成二价体和多价体,平均每PMC染色体构型为:2n=35=17.48Ⅰ+8.52Ⅱ(8.26Ⅱrod+0.26Ⅱring)+0.16Ⅲ,Xta=9.10.“0040×0020”杂种F1平均每PMC有16.72个单价体,有18.28条染色体形成了联会,形成二价体和三价体,平均每PMC染色体构型为: 2n=35=16.72Ⅰ+8.96Ⅱ(8.81Ⅱrod+0.15Ⅱring)+0.12Ⅲ(Xta=9.35).表明0020、0030、0040具有一个共同A染色体组,而其它染色体组B、C、D之间可能存在部分同源关系,染色体在系统进化中可能发生了一些结构变异,从而出现了较高频率的多价体和棒状二价体.由此可见,细燕麦、阿比西尼亚燕麦和普通栽培燕麦之间可通过杂交、部分同源染色体联会、交换,实现燕麦种间优良基因转移,获得新材料、新品种.     

墨西哥香荚兰染色体及其变异的研究初报

 对栽培品种墨西哥香荚兰(Vanilla planifolia Andr.)进行了常规染色体分析,并对其杂交品种、无性繁殖植株(组培苗、扦插苗)和野生品种滇南香荚兰(V.siamensis Rolfeex Downie)的染色体变异进行了观察比较.结果表明,香荚兰染色体的大小在0.2～2μm之间,为小染色体,2N=28,经长期继代培养的组培苗染色体出现变异的频率明显超过扦插苗和野生品种,微核、染色体桥和染色体断片的频率明显增高.     

性别重塑—变性技术的奥秘

人类性别生成的奥秘一直是科学研究的重要课题。科学家发现男性与女性胚胎在发育的初期是完全相同的。在胚胎继续成长发育中,如果这个胚胎从父亲处获得Y染色体的话,则会产生相应的激素,从而使性别朝男性转化。反之,这个胚胎就按"默认"的性别成长发育为女性。性别本是天生,这似乎天经地义。但随着科学技术的发展和人们文化知识水平的提高,人类对性别"天成"的说法开始产生质疑,极少数人开始拒绝对自己性别的"默认",甚至要求通过性别重塑外科     

人造单染色体酵母

正酿酒酵母是一种单细胞真核生物,其基因组装载在16条染色体上。中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队及其合作者首次人工创建了单条染色体的真核细胞,这是合成生物学领域具有里程碑意义的突破。两个研究团队用CRISPR基因组编辑技术,将酿酒酵母的16条染色体进行"剪切"和"粘贴",以合成新的染色体。美国纽约大学团队将16条染色体拼     

水稻低温敏感叶色突变体tcd32鉴定与遗传分析

对粳稻"嘉花1号"经60Coγ诱变处理获得的稳定遗传低温敏感叶色突变体tcd32进行了表型鉴定与遗传分析.在20℃条件下,该突变体表现为白色,光合色素含量明显下降,叶绿体发育不完整,植株最终枯萎死亡;在25℃条件下,三叶期之前幼苗表现为黄色,从第四叶开始逐渐转为黄绿色,光合色素含量也明显下降;而在30℃条件下,其表型与野生型(WT)相比没有明显差异.通过对培矮64S与tcd32杂交的F2代分离群体进行遗传分析,结果表明:该低温敏感叶色突变体性状是受一对隐性核基因(tcd32)控制,利用图位克隆技术将tcd32基因定位在水稻第3染色体上顶端537 kb区域内,发现TCD32是一个新的水稻早期叶绿体发育相关基因.     

宽叶韭(Allium hookeri Jhwaites)和多星韭(Allium wallichii Kunth)核型的比较研究

滇西群众广为栽培的宽叶韭(Allium hookeri)是人们喜爱的一种蔬菜、它高度不育以根进行无性繁殖。它可能是某种葱组植物和某种韭自然杂交而形成的异源三倍体远缘杂种。多星韭(Allium Wallichii)和宽叶韭在分类上同属Allium属粗根组植物,笔者对这两种植物核型进行分析比较研究,通过核型分析研究认为:多星韭的核型公式是:2n=2x=14=2m 12sm,染色体长度比1.49,臂比大于2:1的染色体占0.23,核型属Sterbbins核型分类的2A。宽叶韭的根尖细胞染色体数为22条,只有14条能配成7对,所以核型公式是:2n(7对) n′(8条)。在能配对的7对染色体中,有3对为st,其余为sm,染色体长度比为1.27,臂比大于2:1的染色体占1.00,核型属于4A型。在不能配对的8条染色体中,第1组(3条)为m、第2组(3条)为sm、第3组(2条)为st、如果把这8条染色体看作一个染色体组,染色体长度比为1.57、臂比大于2:1的染色体占0.59,核型属于3A型。因此从核型看,宽叶韭较多星韭进化。宽叶韭能配对的7对染色体与多星韭7对染色体不同,这说明它们在系统关系上相差较远。笔者的研究为进一步研究粗根组各个种的演化关系提供了宝贵它们资料、多星韭的染色体数目和核型系首次报道。     

我校人体基因定位研究处于领先地位

七十年代初期,由于体细胞遗传学的发展,开创了人体基因定位研究的新局面.八十年代初,与重组DNA技术结合,人类和医学遗传的研究进入了一个新阶段.为赶超世界先进水平,我校遗传学研究所人类和医学遗传研究室从一九八二年开始用体细胞遗传学技术对人体基因进行基因定位研究,为遗传性疾病的基因诊断和基因治疗提供了理论依据和实验基础. 研究人员首先在中国仓鼠细胞中筛选了双重抗性突变型细胞作为亲本,然后将仓鼠细胞与人体淋巴细胞在仙台病毒促融下进行杂交,从而获得FD1杂种克隆.在此杂种细胞中保留整套鼠的染色体、残留不同数目和不同内容的人体染色体,经90代左右的繁