药用植物染色体加倍的研究进展

多倍体药用植物因器官巨大。产量高,具有重要的药用和经济价值而倍受人们的关注。本文着重介绍了当前药用植物染色体加倍所采用的方法、诱变剂类型以及其它一些影响植物染色体加倍的因素。此外,还介绍了多倍体药用植物的特征、鉴定方法以及近些年来药用植物染色体加倍所取得的最新成果。     

药用植物多倍体育种的研究进展

药用植物多倍体具有营养器官的巨大性、抗逆性强、药用成份含量高等特性,在药用植物多倍体育种中有很重要的作用。本文对植物多倍体育种技术,包括人工诱导染色体加倍的原理和诱导、鉴定方法进行了介绍,总结了药用植物多倍体的应用优势,并提出了在药用植物多倍体育种中存在的问题及发展前景。     

秋水仙素诱导兰属'素心黄'多倍体的方法研究

采用继代培养法和侧芽萌动培养法比较秋水仙素诱导'素心黄'多倍体的效果.结果表明,继代培养法加倍效果较好,其诱导率为16.7%;细胞学鉴定表明,该方法诱导培育的植株具有多倍体表型特征,其体细胞染色体数2n=80,未见嵌合现象,而对照2n=40.     

远缘杂交形成的二倍体鱼和多倍体鱼生殖细胞染色体研究

本文采用性腺染色体制片及组织学切片方法,系统地研究了不同发育时期的鲫鲤杂交第二代(F2) (2n=100)、异源四倍体鲫鲤(4n=200)、三倍体鲫鱼(3n=150))、雌核发育二倍体鲫鲤第二代(G2)(2n=100)及鲤鱼(Cypninus carpio L)(2n=100)(对照组)生殖细胞的染色体特征.研究结果表明,对照组中鲤鱼精原细胞染色体数与体细胞染色体数一致,为二倍体精原细胞(2n=100),而远缘杂交形成的二倍体鱼和多倍体鱼的生殖细胞中则观察到明显的染色体数加倍现象,其中,鲫鲤杂交第二代(F2)精巢生殖细胞染色体数加倍现象特别丰富,占检测的染色体分裂相的21.6%,为其产生不减半的二倍体配子提供了直接的细胞学证据,同时也说明远缘杂交是导致生殖细胞染色体数加倍的一个重要因素.该研究在探讨多倍体鱼的发生及鱼类遗传育种方面具有重要意义.     

植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体

随着生物技术的迅速发展,通过植物离体组织人工诱导多倍体已经成为获得多倍体植株的有效途径。本文就植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体的研究进展做一介绍,详细评述了植物离体组织细胞加倍的途径、影响植物离体组织加倍的因素、利用不同诱导剂进行处理效果比较及离体组织材料的早期倍性鉴定技术等,并展望了植物离体诱导同源四倍体的前景。     

荷花的重瓣化与染色体组型变异的相关性

本工作观察比较了一些野生与栽培荷花中,单瓣与不同重瓣程度品种间的染色体倍性及其组型结构的差异,实验证明,荷花的重瓣化是由于某些染色体的结构发生突变所致,而与倍性无关。无论在野生或栽培品种中,均未发现有自然多倍体的存在,其体细胞染色体数皆为2n=16。单瓣品种经人工加倍成四倍体后,未能由单瓣变为重瓣。重瓣品种加倍后,并未因染色体数的加倍而增进其重瓣的程度。     

基于短序列测序数据的四倍体拟南芥转录组研究

为了促进对四倍体拟南芥(A.suecica)的研究,阐明多倍体植物在染色体加倍过程中遗传物质的变化,从而在分子层面上解释多倍体植物的环境适应和进化机制,描述了一套基于第二代测序技术的转录组短序列组装和生物信息学分析方法.通过对23 000 000条来至于Illumina测序平台的序列数据进行SOAPdenovo组装,以...     

浅析植物多倍体现象

浅析植物多倍体现象沈显生（安徽教育学院生物系,２３００６１）生物体内染色体数目的变化是以染色体组为单位进行增减。当生物体内的染色体组数达到３组或３组以上者,称为多倍体。多倍体是高等植物染色体进化中的一个显著特征。在蕨类植物中多倍体可能高达５０％,被子...     

水稻和其他禾本科植物基因组多倍体起源的证据

基因加倍(Gene duplication)被认为是进化的加速器。古老的基因组加倍事件已经在多个物种中被确定,包括酵母、脊椎动物以及拟南芥等。本研究发现水稻基因组同样存在全基因组加倍事件,大概发生在禾谷类作物分化之前,距今约7000万年。在水稻基因组中,共找到117个加倍区段(Duplicated block),分布在水稻的全部12条染色体,覆盖约60％的水稻基因组。在加倍区段,大约有20％的基因保留了加倍后的姊妹基因对(Duplicated pairs)。与此形成鲜明对照的是加倍区段的转录因子保留了60％的姊妹基因。禾本科植物全基因组加倍事件的确定对研究禾本科植物基因组的进化具有重要影响,暗示了多倍体化及随后的基因丢失、染色体重排等在禾谷类物种分化中扮演了重要角色。     

梨多倍体化对离体叶片不定梢再生能力的影响

以源于二倍体梨品种Fertility(Pyrus communis L.)通过秋水仙碱离体诱变体细胞染色体加倍获得的不同同源多倍体无性系为试材,以离体叶片为外植体,观察研究了不同倍性无性系叶片的不定梢再生能力。结果表明,多倍体的不定梢再生率显著低于二倍体的再生率。不同多倍体无性系的不定梢再生能力也存在显著差异。三倍体无性系3x-3和四倍体无性系4x-4不能诱导产生不定梢。表明器官发生能力下降或植物细胞全能性的丧失与细胞染色体多倍体化有关。     

多倍体生物研究进展

多倍体是含有3套或3套以上完整染色体组的生物体,在动植物中广泛存在,是物种发生的一种重要方式.近年来的动植物基因组测序结果及相关分子系统学、生物信息学的研究,支持物种在演化过程中经历过全基因组复制的观点.多倍体的稳定性依赖于其形成后发生的基因组快速重组和基因表达调控的变化;多倍体的形成及其二倍体化过程是物种长期演化过程中的重要组成部分.多倍体可通过多种方式形成,其中,通过远缘杂交形成能产生不减数配子的杂交生物体,导致其后代染色体加倍,是快速、高效的形成多倍体的途径之一.可育多倍体的形成不仅促进了物种间的遗传物质交流,丰富了物种多样性,而且为多倍体育种奠定了基础.对多倍体生物的研究不仅具有重要的理论意义,而且有重要的应用价值.动植物多倍体育种在生产上的应用带来了显著的经济效益和社会效益.     

广藿香毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高药用植物广藿香的次生物质广藿香醇含量,采用秋水仙素人工诱导染色体加倍技术,进行了广藿香毛状根多倍体诱导及其植株再生、倍性鉴定和挥发油组分广藿香醇含量的测定。结果表明,广藿香毛状根多倍体诱导的最佳条件为0.05%秋水仙素处理36 h,其多倍体诱导率可达40%以上;经秋水仙素加倍的广藿香毛状根在MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.1 mg/L培养基中培养60 d后可获得毛状根多倍体再生植株。与对照(二倍体植株)相比,广藿香毛状根多倍体再生植株根系更发达、茎更粗、节间变短、叶片的长度、宽度和厚度均较二倍体明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的广藿香毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为128;同时,其叶片的气孔保卫细胞体积及其叶绿体数目均约为对照的两倍;但其气孔密度则随着倍性增加而下降,二倍体植株叶片的气孔密度约为四倍体植株叶片的1.67倍。GC-MS测定结果表明,广藿香毛状根多倍体再生植株的广藿香挥发油组分广藿香醇的含量为4.25 mg/g干重,约为二倍体植株的2.30倍。该结果证实毛状根多倍体化可提高药用植物广藿香的广藿香醇含量。     

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。     

高温诱导杨树大花粉

高温诱导杨树大花粉李凤兰,张志毅（北京林业大学,北京１０００８３）在多倍体育种工作中,人们很早就注意到温度的变化能引起细胞内染色体数目的变异,使染色体加倍。日本的松田秀雄（Ｍａｔｓｕｄａ,Ｈ）曾将具有发育适当的撞羽矮牵牛花蕾的花枝水培待成熟分裂时,使...     

两个具多倍体减数分裂稳定性的多倍体水稻品系的选育

多倍体化是植物进化的主要途径之一, 主要的粮棉油作物大都是多倍体, 它们在倍性增加的同时, 带来产量成倍增长. 在自然进化启示下, “利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”是一个新途径. 但结实率低是一个制约多倍体水稻育种发展的瓶颈问题. 根据蔡得田等人提出的育种战略, 把研究重点放在类Ph基因材料选育上. 通过几年的籼粳杂交和回交选择与检测, 选育出2个具有多倍体减数分裂稳定性(polyploid meiosis stability, PMeS)的多倍体水稻品系PMeS-1, PMeS-2. 其选育过程包括亲本选择、杂交或复合杂交、连续回交、染色体加倍、多倍体鉴定、结实性选择、自交稳定成品系等7个步骤. 多倍体减数分裂稳定性的特性则通过减数分裂行为观察和高结实性杂交测定来确定. PMeS-1和PMeS-2都为粳型品系. 它们具有3个显著特点: 一是自身结实率较高, 超过65%; 二是与许多籼稻、粳稻多倍体品种杂交产生结实率高(>70%)、优势强的杂交后代; 三是表现出减数分裂稳定性, 即花粉母细胞减数分裂前期主要以二价体和四价体配对, 极少出现高价体、单价体和三价体, 中期很少出现落后染色体, 后期和末期未见微核. 而对照品系Dure-4X花粉母细胞减数分裂表现异常, 前期较高频率出现高价体、单价体和三价 体, 中期高频率出现落后染色体, 后期和末期有微核出现. 本研究建立了一种多倍体水稻选育的基本体系, PMeS品系选育方法与一般二倍体品系比较有三点不同, 即染色体加倍、多倍体检测 和高结实性检验. 利用PMeS品系基本上解决了多倍体水稻结实率低这个长期困扰多倍体水稻育种的难题, 为广大育种学家利用这种基因材料选育多倍体水稻新品种提供了良好的条件.     

匙吻鲟的细胞遗传学分析

采用体内注射PHA和秋水仙素,肾细胞短期培养,常规空气干燥法制备匙吻鲟(Polyodon spathula)的染色体标本.对其肾细胞染色体数目统计分析表明,匙吻鲟染色体组南120条染色体所组成.以测得的核型参数和按Levan,et al.提出的染色体划分标准得出:具有22对中部着丝粒染色体(m),16对亚中部着丝粒染色体(sm),22对亚端部着丝粒染色体(st)和端部着丝粒染色体(t);染色体臂数(NF)为196,核型公式为44 m + 32am + 44st,t.再采用流式细胞仪分析系统测定匙吻鲟体细胞的DNA含量,与鸡血细胞标准对照相比为2.69±0.19,以鸡红细胞DNA含量2.3 pg/N测算.则匙吻鲟体细胞DNA含量为6.18 pg/N.根据所得到的结果并结合已发表的鲟鱼类DNA含量和染色体资料,判定匙吻鲟为四倍体物种.鲟形目伍类全部为多倍体起源的鱼类,在细胞水平的进化比较特殊,以染色体加倍的方式进行.染色体加倍及分化,可能是造成鲟形目鱼类种类较多及多倍体类型(4n、8n、12n等)丰富的主要原因.     

烟草毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高烟草的烟碱含量,采用发根农杆菌遗传转化和人工染色体加倍技术,进行了烟草毛状根及其多倍体诱导、植株再生及其烟碱含量测定。结果表明,发根农杆菌ATCC15834感染烟草叶片外植体8 d后产生白色毛状根,15 d后所有叶片外植体产生毛状根。毛状根能在无外源激素的MS固体和液体培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在烟草毛状根基因组中整合并得到表达。烟草毛状根多倍体诱导的最适条件为0.1%的秋水仙素溶液处理36 h,其多倍体诱导率为64.71%。经秋水仙素加倍的烟草毛状根多倍体植株再生的最适宜培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA0.2 mg/L。与对照(二倍体非转化植株)相比,烟草二倍体毛状根再生植株的顶端优势减弱,腋芽增多,叶片变窄;而烟草毛状根多倍体再生植株茎更粗,节间变短,叶色更深,叶片的宽度和厚度均较对照明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的烟草毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为4n=96。盆栽实验表明,烟草二倍体毛状根植株和多倍体毛状根再生植株比对照植株延迟约21 d开花。GC-MS检测表明,烟草毛状根多倍体再生植株的烟碱含量比对照及二倍体毛状根再生植株显著提高,分别约为对照及二倍体毛状根再生植株的6.90倍和4.57倍。     

大花蕙兰多倍体的高效诱导

以大花蕙兰‘红瀑布’无菌苗丛芽为材料、秋水仙素为诱变剂,采用不同的处理浓度、时间诱导大花蕙兰体细胞加倍。通过形态学和细胞学观察、统计等方法对其进行倍性鉴定。结果表明：秋水仙素浓度0.05%,处理时间24 h的条件下,诱导率高达28.2%;多倍体苗外部形态、叶绿体数目、气孔数目和大小与二倍体差异大,加倍后的细胞核明显变大,染色体倍数增加。     

“染色体变异”单元复习的教学分析与设计

在"染色体变异"单元的复习教学中,从表型变化出发,引导学生深入到细胞水平和分子水平领会染色体变异的原因及其遗传效应;多角度理解染色体组的概念内涵,把握其重要特征,并在基因组测序等问题情境中加以应用,训练学生的问题解决能力;对单倍体、多倍体与二倍体的育性进行比较,推测异源多倍体形成过程等学习活动,培养学生科学思维的习惯和品质。     

落叶松体细胞胚胎发生诱导多倍体的研究

通过检测细胞系增值率及细胞分裂指数确定细胞系分裂最旺盛时期,利用秋水仙素和氨磺灵诱导落叶松多倍体体细胞胚胎的发生,揭示了两种抗微管物质对落叶松体细胞胚胎发生的影响.秋水仙素在浓度为500 mg·L-1,浸泡处理36 h时能使多倍体体细胞胚胎发生的比例达到85.2%,体细胞胚发生率达到351.1个/g;氨磺灵在1～5 mg·L-1的浓度下处理后的细胞系几乎失去体细胞胚分化能力,无法大量获得多倍体体细胞胚.通过细胞压片及去壁-低渗涂片对比观察发现氨磺灵诱导后的细胞系除了染色体数目加倍外还有部分细胞发生程序性死亡.该研究初步证明了秋水仙素较适合落叶松多倍体体细胞胚的诱导,氨磺灵对落叶松毒害明显,不适合其多倍体的诱导.