玉米rRNA基因的组织和表达模式

玉米(Zea mays)只有1对45S rDNA位点并在分裂期染色体形成次缢痕, 是研究植物细胞rRNA基因组织和表达模式的简单模型。采用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)、CPD(PI与DAPI组合)染色和银染技术, 分析了玉米根尖分生细胞rRNA基因的组织和表达模式。45S rDNA探针在所有间期细胞核中显示2种杂交信号: 荧光强烈地位于核仁周边的纽, 而相对较弱地分布于核仁内的点。在部分细胞中可观察到点与纽相连或从纽发出; 点的数目越多, 纽变得越小; 点的数目多少与细胞的活性呈正相关。研究结果表明, 纽代表了处于凝缩状态的非活性的rDNA染色质, 纽解凝缩形成的点是rRNA基因活跃转录的细胞学表现; 不同阶段间期核的点的数目变化反映了被活化的rRNA基因数目不同。间期和前期细胞的CPD染色和相继的银染结果显示, 大部分rDNA染色质没有参与核仁的形成。rDNA FISH显示, 同一间期细胞的2个同源rDNA位点的表达水平存在差异, 同源染色体次缢痕的长度差异以及Ag-NOR和银染核仁的异态性进一步证实了这种差异的存在。FISH结果显示, 早中期细胞的rDNA染色质相对解凝缩, 银染在所有早中期细胞和部分中期细胞显示了明显的核仁, 表明玉米的rRNA基因在有丝分裂早中期有较活跃的转录, 其转录在晚中期才停止。     

植物rRNA基因组织模式的荧光原位杂交比较分析

采用荧光原位杂交技术,对分属5个科的10种植物的分生细胞的18S-25S rRNA基因(45S rDNA)的组织模式进行了比较分析.45S rDNA探针在所有供试植物的间期核都产生了两种杂交信号:荧光强、位于核仁周边的纽和荧光较弱分布于核仁内的点,表明不同植物间期核的rDNA染色质的组织模式相似.在每种植物的部分间期细胞都观察到点与纽相连或从纽发出的情况,而且点的数目越多纽就变得越小,点的有无和数目的多少与细胞的活性呈正相关.这些事实表明,纽代表了处于凝缩状态的非活性的rDNA染色质,点是由纽解凝缩而来,rDNA异染色质解凝缩形成点是植物rRNA基因活跃转录的细胞学表现,在同一物种中点的多少代表了间期核rDNA转录活性的强弱.我们的结果支持点是核仁内活性rRNA基因组织的结构单位及rRNA合成发生地点的推论.我们的结果还显示,不同植物间期核的rDNA染色质的组织也存在一些差异,其中核仁内点的最大数目有较大的不同.在所有供试植物的有丝分裂前中期细胞,45S rDNA探针在rDNA位点都产生了松散的信号块和许多点,表明植物的rDNA位点在有丝分裂前中期还有较活跃的转录.     

多囊卵巢病人淋巴细胞的rRNA基因活性

人类的rRNA基因位于5对近端着丝点染色体短臂的次缢痕上。间期细胞中,该区域转录45S rRNA并聚集形成核仁,因此把该区域称为核仁形成区(NOR)。在中期染色体制片上,核仁形成区常常靠近,这种现象叫做随体联合。一般认为随体联合是间期细胞核仁的残余。     

正常人和21三体征家庭的银染核仁形成区的研究

DNA-RNA原位杂交术证明了人类18S—28S核糖体RNA基因位于5对近端着丝点染色体短臂的次缢痕处,即人类的核仁形成区(NOR)。1975年,Goodpasture和Howell等应用银氨法特异地染色核仁形成区,证实银染的位置是染色体上核糖体基因(rDNA)的位置。此后进一步证明银染物质不是rDNA,也不是rRNA,而可能是核仁     

肝癌患者外周血淋巴细胞的rDNA活性及其四维时空遗传意义初探

人类D组和G组染色体的随体茎部为18S和28S rRNA基因(即rDNA)的座位,该区亦称为核仁形成区。应用细胞化学上的银染法可以判断rDNA的活性。至今已经证明,银染物质是同rRNA转录有密切联系的蛋白质,因而这是一个判别该区有何功能而不是有没有形态结构的简便有效方法。周宪庭等报道,在中国人中,随着年龄增长,该基因活性有丢失的趋势。银染法也很快用在肿瘤遗传学的研究中。H.Hubbell和徐道觉发现,一些肿瘤的细胞株,其每细胞的Ag-NORs(表示银染后出现阳性的rRNA基因数目)与正常对照组相     

间期细胞银染活性核仁形成区的电镜观察方法

本文报告改进建立的透射电镜砚察间期细胞银染活性核仁形成区的方法简便易行,能在同一个细胞中从亚细胞和分子水平上清楚地显示银染蛋白、活性rDNA和rRNA三者间的关系。     

小鼠肝核仁体外转录的研究

真核细胞基因的表达及其调控是当前分子 生物学领域中极为重要的研究课题之一,尤其 是特定基因的表达与调控更加引人注意。真核 细胞的核仁是核搪体装配的场所,它含有多拷 贝的特定基因— 核糖体RNA基因（rDNA) 和专门负责转录rDNA的RNA聚合酶I,唯 一的基因产物是rRNA。因此,核仁及其染色 质是研究特定基因转录及其调节控制的一个理 想系统。Busch 等〔141于1964年第一次证明离 体核仁能在体外系统中合成rRNA。其后,不少 工作者分别用鼠肝细胞^[7,15]、蛙卵母细胞^[8] 、四 膜虫细胞^[5],以及多种人工培养细胞(Novikoff 肝癌细胞、Hela细胞、Ehrlich 腹水癌细胞 等^[1][2]的核仁及其染色质对rRNA的体外合 成进行了研究。我们以小鼠肝核仁为材料,研 究核仁染色质的结构与功能,试图寻找与rRNA 体外合成有关的某种调控蛋白,以便阐明真核 细胞核糖体基因表达的调控机理。     

遗传学实验

（十六）哺乳动物染色体的银染法实验原理 银染法（Ag-As技术）专染哺乳动物染色体上的核 仁组成区（nucleolar organizer region, NOR)。已知哺 乳动物中编码18S rRNA, 28S rRNA的基因（rDNA）是 位于特定染色体的核仁组成区。当用银染法染色时, rDNA能选择性地还原银,呈深黑色,染色深黑的可染 区即为核仁组成区（Ag-NORs )。可染区的数目反映了 有转录活性的核糖体RNA基因的数目。     

维生素A酸诱导HL-60细胞分化后银染核仁形成区的研究

用Ag-NOR、Brachet反应和作者改进的悬浮培养细胞Ag-aNOR的TEM技术等,综合地对RA诱导HL-60细胞分化后银染核仁形成区的变化进行了研究。实验结果表明,银染NOR的均值在给药组与对照组细胞中差异不显著。对间期细胞进行Ag-aNOR反应,结果??表明其数量在给药组比对照组明显减少,同时发现Brachet反应显示富含rRNA的核仁数与Ag-aNOR数改变极为一致,提示虽然活性的rRNA基因的数量在RA诱导分化的HL-60细胞中不变,但其转录明显受抑,使rRNA合成减少,进而在细胞水平出现了恶性表达的核仁变得少而小、甚至消失的分化表型。HL-60细胞的Ag-aNOR电镜观察更进一步证明了这一结论。     

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。     

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。     

Visualization by atomic force microscopy and FISH of the 45S rDNA gaps in mitotic chromosomes of Lolium perenne

The mitotic chromosome structure of 45S rDNA site gaps in Lolium perenne was studied by atomic force microscope (AFM) combining with fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis in the present study. FISH on the mitotic chromosomes showed that 45S rDNA gaps were completely broken or local despiralizations of the chromatid which had the appearance of one or a few thin DNA fiber threads. Topography imaging using AFM confirmed these observations. In addition, AFM imaging showed that the broken end of the chromosome fragment lacking the 45S rDNA was sharper, suggesting high condensation. In contrast, the broken ends containing the 45S rDNA or thin 45S rDNA fibers exhibited lower density and were uncompacted. Higher magnification visualization by AFM of the terminals of decondensed 45S rDNA chromatin indicated that both ends containing the 45S rDNA also exhibited lower density zones. The measured height of a decondensed 45S rDNA chromatin as obtained from the AFM image was about 55–65 nm, composed of just two 30-nm single fibers of chromatin. FISH in flow-sorted G2 interphase nuclei showed that 45S rDNA was highly decondensed in more than 90% of the G2/M nuclei. Our results suggested that a failure of the complex folding of the chromatin fibers occurred at 45S rDNA sites, resulting in gap formation or break.     

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。     

Conservation of nucleolar structure in polytene tissues of Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae)

Nucleolar structure was studied in mitotic and three polytene tissues of the Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata using in situ hybridization with a tritium-labelled rDNA probe and silver staining. In mitotic metaphase chromosomes nucleolar organiser regions were localised in the short arms of both sex chromosomes. In polytene nuclei of trichogen cells, salivary glands and fat body rDNA was detected within nucleoli. Nucleoli in these tissues have a similar structure with rDNA labelling concentrated in a central core. Silver staining resulted in very heavy staining of polytene nucleoli and interphase nucleoli in diploid cells. Silver staining of nucleolar organisers in metaphase chromosomes is weak or absent although the X chromosome has numerous dark silver bands in other locations. The results suggest that nucleolar structure is conserved in polytene tissues contrasting with the variability of autosomal banding patterns and sex chromosome structure. They also indicate that silver staining is not necessarily specific for nucleolar regions.     

Simultaneous visualization of rDNA clusters and the nucleolus by combining fluorescence in situ hybridization and silver staining

We designed two procedures to visualize simultaneously clusters of ribosomal RNA genes (rDNA) and the nucleolus in plant cells. The procedures combine fluorescence in situ hybridization (FISH) to visualize the rDNA clusters and silver staining to observe the nucleolus. When FISH is followed by silver staining, many minute FISH signals are localized in the nucleolus, and several large FISH signals are seen on the nucleolar periphery. When FISH was applied to the specimens with silver nitrate staining, large FISH signals were visualized in the nucleoplasm associated with the nucleolar periphery, but no signals were seen in the nucleoli. Thus, the two combinations of FISH and silver staining provided different details regarding the arrangement of rDNA clusters in the nucleolus of plant cells.     

Simultaneous visualization of rDNA clusters and the nucleolus by combining fluorescence in situ hybridization and silver staining

We designed two procedures to visualize simultaneously clusters of ribosomal RNA genes (rDNA) and the nucleolus in plant cells. The procedures combine fluorescence in situ hybridization (FISH) to visualize the rDNA clusters and silver staining to observe the nucleolus. When FISH is followed by silver staining, many minute FISH signals are localized in the nucleolus, and several large FISH signals are seen on the nucleolar periphery. When FISH was applied to the specimens with silver nitrate staining, large FISH signals were visualized in the nucleoplasm associated with the nucleolar periphery, but no signals were seen in the nucleoli. Thus, the two combinations of FISH and silver staining provided different details regarding the arrangement of rDNA clusters in the nucleolus of plant cells.