植物多倍体研究的回顾与展望

多倍化是促进植物进化的重要力量。多倍体主要是通过未减数配子融合,体细胞染色体加倍以及多精受精三种方式起源的。其中,不减数配子是多倍体形成的主要机制。三倍体可能在四倍体的进化中起了重要作用。过去认为多倍体只能是进化的死胡同,现在发现很多多倍体类群都是多元起源的而不是单元起源的。当多倍体形成后,基因组中的重复基因大部分保持原有的功能,也有相当比例的基因发生基因沉默。多倍体通常表现出不存在于二倍体祖先的表型,并且超出了其祖先的分布范围,因为在多倍体中发生了很多基因表达的变化。主要从多倍体的起源、影响多倍体发生的因素及多倍体基因组的进化等方面回顾并展望多倍体的研究。     

植物多倍体基因组的形成与进化

多倍化是植物进化变异的自然现象,也是促进植物发生进化改变的重要力量。在被子植物中,约 70％的种类在进化史中曾发生过一次或多次多倍化的过程。目前的研究结果表明,自然界绝大多数多倍体是通过未减数配子的融合而形成的,并且很多多倍体种是通过多次独立的多倍化过程而重复发生的。由多倍化所导致的重复基因在多倍体基因组中可能有三种不同的命运,即：保持原有的功能、基因沉默或分化并执行新的功能。多倍化以后,重复基因组的进化动态则主要表现在染色体重排和“染色体二倍化”、不同基因组之间的相互渗透、以及核-质之间的相互作用等方面。     

荧光原位杂交技术在植物多倍体起源与进化研究中的应用

多倍化是植物物种形成与多样化的重要原动力。研究植物特别是一些重要经济作物和园艺植物多倍体的起源与进化,不仅对于揭示多倍体形成过程中性状变异的分子机制具有重要意义,而且可为植物遗传资源的保护与利用提供理论和技术支持。作为连接基因组序列片段到染色体组的桥梁,荧光原位杂交技术长期被广泛用来研究多倍体形成与进化过程中相关特异基因或序列的表达定位、外源染色体检测和鉴定、基因组结构变异等科学问题。因此,在简单介绍荧光原位杂交技术发展历史和植物多倍体主要类型的基础上,主要总结了荧光原位杂交技术在植物多倍体起源与进化相关研究上的应用。     

植物异源多倍体进化中基因表达的变化

多倍化是植物物种进化的主要动力,异源多倍体植物在形成早期发生着快速的基因表达变化。本文概述了异源多倍体植物中基因表达变化的特点,包括基因的沉默、激活和部分同源基因表达水平的变化,探讨了基因表达变化的分子机制和生物学意义,并对研究中的问题进行了分析和展望。     

植物异源多倍体进化中基因表达的变化

多倍化是植物物种进化的主要动力, 异源多倍体植物在形成早期发生着快速的基因表达变化。本文概述了异源多倍体植物中基因表达变化的特点, 包括基因的沉默、激活和部分同源基因表达水平的变化, 探讨了基因表达变化的分子机制和生物学意义, 并对研究中的问题进行了分析和展望。     

低拷贝核基因在异源多倍体植物中的进化与表达

异源多倍体植物在自然界中广泛分布。在这类植物谱系中, 低拷贝核基因具有特殊的进化特点和丰富的植物系统发生信息, 在转录水平存在基因沉默、基因激活和不均等表达等特点。以低拷贝核基因为主线, 概述了其在多倍体植物系统发生中的应用和相关注意事项, 并对其在多倍体植物中的表达变化及其分子机制进行了探讨, 系统地介绍了国际上相关领域的研究成果和最新动向。     

植物多倍体的研究与应用

多倍化是植物进化变异的自然现象,也是促进植物发生进化改变的重要力量,对植物多倍体的诱导方法、遗传机理进行研究并应用于生产实际,出现了可喜局面。植物多倍体在农作物品种改良及农业生产上的积极作用将非常深远。     

动物植物中的多倍体现象及形成

自然界中的动物和植物都是由共同的祖先进化发展而来的,但它们的染色体数目各不相同。有的只有１个染色体组,只存在单套基因,为单倍体;有的是含２个染色体组的二倍体;有含３个或３个以上的染色体组,为多倍体,还有其它类型的变化。为什么自然界中,多倍体的植物比多...     

植物多倍化与多倍体基因组进化研究进展

多倍化(polyploidization)是指细胞核中的染色体组发生加倍并以可遗传的方式传递至后代的现象.虽然已有研究揭示多倍化事件普遍出现于被子植物各类群的进化过程中,但其对物种多样化与基因组进化的作用始终都处于争论之中.近年来随着基因组测序的革命性进步与多种组学和分子生物学技术的应用,植物多倍化与多倍体基因组进化领域的研究已取得多方面的重要进展.本文首先系统地介绍了植物多倍化的研究历史、多倍体分类系统以及该领域目前存在的主要学术争论.在此基础上,侧重从染色体数目与结构、DNA和组蛋白表观遗传修饰以及RNA和蛋白质表达等多个层次,对在多倍体小麦、油菜与棉花等模式作物中所取得的研究成果进行了较详细的概括.期望本文通过对最新研究成果的总结与未来研究展望,进一步增进对多倍化在植物物种多样性形成与基因组进化过程中重要作用的理解,促进我国植物多倍化研究领域的发展.     

植物远缘杂交中的染色体行为及其遗传与进化意义

远缘杂交与多倍体化在高等植物的进化中起着重要的作用。但矛盾和令人费解的现象是“自然界在合成多倍体方面取得了巨大的成功,而人类在这方面却收效甚微”。其原因一方面可能是自然多倍体是长期自然选择和进化的产物,人类难以在短期内重复和完成这一过程;另一方面可能对不同的染色体组结合后的遗传与互作机制还不太了解。故多倍体化后的遗传和表观遗传成了目前多学科研究的重点。在有些有性和体细胞杂种内亲本染色体在细胞内分开排列,但此染色体行为的遗传和生物学意义还不太清楚。在植物远缘杂交中出现的假配生殖、半配生殖、染色体消除和亲本染色体组分开等异常染色体行为,也反映出不同物种在配子和染色体水平上的不亲和。需对植物远缘杂交中的染色体行为和遗传进行不同层次与系统的研究,才可能深入了解杂交后新种的形成及进化机制。     

原位杂交技术在植物遗传育种上的应用

本文在简要介绍原位杂交技术的基础之上,重点介绍了该技术在植物遗传育种领域,即在(1)异源染色质及染色体畸变检测;(2)植物基因工程及基因表达研究;(3)构建植物基因物理图谱;(4)染色体RNA研究等方面的应用现状,并对原位杂交技术在提高检出率,与染色体显带技术结合,PCR-原位杂交等方面提了一些见解。     

原位杂交技术在植物遗传育种上的应用

本文在简要介绍原位杂交技术的基础之上 ,重点介绍了该技术在植物遗传育种领域 ,即在 (1 )异源染色质及染色体畸变检测 ;(2 )植物基因工程及基因表达研究 ;(3)构建植物基因物理图谱 ;(4)染色体RNA研究等方面的应用现状 ,并对原位杂交技术在提高检出率 ,与染色体显带技术结合 ,PCR 原位杂交等方面提了一些见解。     

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展

DNA甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一.DNA甲基化通过与转录因子相互作用或通过改变染色质结构来影响基因的表达,从表观遗传水平对生物遗传信息进行调节,在生长发育过程中起着重要的作用,而且植物DNA甲基化还参与了环境胁迫下的基因表达调控过程.本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,以及DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用进行综述,以更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照.     

The development of an Arabidopsis model system for genome-wide analysis of polyploidy effects

Arabidopsis is a model system not only for studying numerous aspects of plant biology, but also for understanding mechanisms of the rapid evolutionary process associated with genome duplication and polyploidization. Although in animals interspecific hybrids are often sterile and aneuploids are related to disease syndromes, both Arabidopsis autopolyploids and allopolyploids occur in nature and can be readily formed in the laboratory, providing an attractive system for comparing changes in gene expression and genome structure among relatively 'young' and 'established' or 'ancient' polyploids. Powerful reverse and forward genetics in Arabidopsis offer an exceptional means by which regulatory mechanisms of gene and genome duplication may be revealed. Moreover, the Arabidopsis genome is completely sequenced; both coding and non-coding sequences are available. We have developed spotted oligo-gene and chromosome microarrays using the complete Arabidopsis genome sequence. The oligo-gene microarray consists of ∼26 000 70-mer oligonucleotides that are designed from all annotated genes in Arabidopsis , and the chromosome microarray contains 1 kb genomic tiling fragments amplified from a chromosomal region or the complete sequence of chromosome 4. We have demonstrated the utility of microarrays for genome-wide analysis of changes in gene expression, genome organization and chromatin structure in Arabidopsis polyploids and related species.  © 2004 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society , 2004, 82 , 689–700.     

Genetic analysis of artificial Triticinae amphidiploid Aurotica based on the glaucousness trait

Changes in plant genomes of hybrid origin which become apparent on different levels of phenotypic manifestation of genetic and epigenetic changes are an important object of cytogenetics and molecular genetics. The changes in expression of the glaucousness trait in the artificial Triticinae amphidiploid Aurotica (AABBTT) were investigated; haplotypes of plants with the appearance of glaucous and non-glaucous genes were determined by hybridization experiments. It was suppoted that the changes in expression can be explained by (epi)mutations abolishing the efficiency of dominant alleles of orthologous series of glaucous inhibitor gene Iw. Analysis of F₂ population with SSR markers specific to 2B and 2D wheat chromosomes and 2T chromosome of Aegilops mutica manifested associated inheritance of the Wms 102 and Wms 702 loci, which mapped to the short arm of chromosome 2D. The Wms 702 marker was linked to the Iw2(T) gene and can now be used to detect that gene.     

植物转基因沉默与消除

植物基因工程研究是希望获得高稳定表达的转基因植株,而转基因沉默现象却限制了转基因植物的应用前景。基因沉默的机制是多方面的,包括转基因多拷贝之间的异位配对,转基因序列的甲基化,插入位点在染色体结构上的改变及转录后的衰退调控等。研究外源基因的失活原因及寻找相应的策略控制失活,对于植物基因工程的发展有着重要的意义。