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。     

植物多倍体起源与分子进化研究进展

杂交和多倍化是植物最重要的进化方式之一 ,在自然界普遍存在着多倍体物种 ,约 50 %的被子植物和 80 %的蕨类植物进化历史上都曾经历过这种活动 〔1,2〕。在动物界 ,随着大量分子生物学证据的积累 ,有关杂交 -多倍化物种形成的报道也越来越多〔3〕。随着时间的流逝 ,杂种与祖先种在遗传分化上的积累越来越多 ,这使得探讨多倍体物种起源及其进化成为一个极具挑战性的研究领域。早在二十世纪二三十年代 ,生物学家们就对植物多倍体进行了大量的研究 〔4〕,不过 ,由于当时研究方法的限制 ,他们只能在外部形态、生化特性等方面对多倍体植物进行一…     

序列消除与异源多倍体植物基因组的进化

经杂交后多倍化形成的异源多倍体植物,被认为在其形成的早期阶段经历了DNA序列消除过程。发生消除的序列既涉及到高拷贝的序列也有低拷贝的序列,而且大多数情况下倾向于消除来自其中一个亲本的序列。序列消除的模式因基因组组成和物种的不同而有差异,并且可能受到细胞质的影响。尽管序列消除的分子机制还不是很清楚,但很多证据已表明非同源染色体之间的互作不是主要的原因。目前认为,序列消除增加了非同源染色体之间的差异,为多倍化后在减数分裂过程中快速恢复二倍化的染色体配对模式提供了物质基础,这样更有利于多倍体在自然界快速稳定。     

芸薹属多倍体植物基因组进化的RAPD分析

多倍化是促进高等植物发生进化的重要力量。为了更清楚地了解多倍体在形成之后其基因组是如何进化的,利用38个随机引物对芸薹属Brassica L.禹氏三角（U’Triangle）中的多倍体物种及其祖先二倍体物种进行了研究。根据扩增出的273条带计算了遗传距离,并用UPGMA法进行了聚类分析。结果发现,二倍体物种B.campestris（AA）与B.oleracea（CC）的亲缘关系比与B.nigra（BB）的要近;异源多倍体B.napus（AACC）比起其二倍体祖先之一B.campestris（AA）与另一个     

多倍体植物中基因表达模式的变化

植物杂交和多倍化能导致基因组结构发生变化,并显著影响了基因表达,因此认为杂交和多倍化是促进植物进化的一个重要力量。近些年大量的研究表明植物多倍化后基因表达模式发生了复杂的改变,包括基因沉默、基因表达的基因组偏向性及组织特异性、基因激活等现象,本文对这些现象及其特点和机制进行了综述。     

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。     

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。     

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。     

A Preliminary Study on the Polyploid Series and Cytogeography of Najas graminea

Najas graminea is first reported to have a population of 2n = 12. A cytogeographic survey of this species reveals that the diploid (2n= 12) population is so far only found in Yunnan (You Jun 8804, in Herb. WH) and its adaptive radiation has probably resulted in the distribution pattern of N. graminea today in Asia. The polyploids are more widely distributed than the diploid, but no correlation was found between polyploids and geographic distribution, soil or climate types. The comparison of the karyotypes between diploid and hexaploid, lack of inter-specific hybridization in nature, and the occurrence of semi-cryptic polyploids in the populations suggest that polyploids of N. graminea are the result of autopolyploidy (at least in China). The highest polyploidy (almost 17X), the most asymmetrical karyotype, and the most reduced floral structure (the spathe is absent) support the suggestion that theN. graminea be the most advanced taxon in Najas.     

齿瓣石斛多倍体的诱导初报

采用多倍体育种技术,对云南的野生热带兰花齿瓣石斛(Dendrobium devonianum)进行多倍体诱导试验。利用秋水仙素作为诱导剂,对二倍体试管苗进行诱导,在短期内培育出多倍体植株。用0.03%的秋水仙素处理齿瓣石斛丛生芽24h,其诱导效果最好。观察结果显示:多倍体齿瓣石斛材料在形态、气孔直径、染色体数目上都有变化。DNA指纹图谱等方面都发生了显著的改变。多倍体齿瓣石斛试管苗出现了植株粗壮、叶片增厚等优良性状。此研究是多倍体育种技术在我国热带兰花育种中的一次成功尝试。     

江西发现绵枣儿多倍体复合体多细胞型混合居群

对来自江西省新干县三湖镇绵枣儿(Scilla scilloides)多倍体复合体两个居群263个植株进行了细胞学调查,发现4个整倍体细胞型,即BB、BBB、BBBB和ABBB。其中BBBB和ABBB为大陆上首次记录。至此在东亚大陆上已经发现该多倍体复合体12个整倍体细胞型中的9个。这表明东亚大陆也是该复合体细胞型分化的重要地区之一。此地出现ABBB和BBB,而未出现ABB以及非整倍体可能是说明自第四纪以来BB细胞型在大陆和朝鲜半岛的分布区正在收缩;大陆上AABB已经接近消失;而大陆、朝鲜半岛和济州岛(韩国)的BB和AABB混合居群只是残遗。大陆与日本列岛居群细胞型组成的相似性可能暗示着它们的某种历史关系,但是并不能支持日本分布的绵枣儿是从中国引入的“史前归化”植物。     

Giemsa-C带揭示的绵枣儿多倍体复合体染色体变异

绵枣儿是分布在东亚的多倍体复合体。以Giemsa-C带法对分布在中国的绵枣儿24个居群进行了染色体变异分析。AA和BB细胞型大部分居群未发现变异,分别具a2和b1染色体的近着丝点着丝粒带。AABB虽无居群内变异,但居群间有所不同。其中柳林、商南和徐州居群带型相同,带纹丰富。元宝山居群只有b1的近着丝粒带,而灵岩山居群具a2和b1的近着丝粒带。根据已有的研究资料推测,绵枣儿b1和a2上的近着丝粒带显示的应当是高度重复的rRNA基因;大庆和文县居群一个体该位点的杂合可能是由于部分rRNA拷贝的同源染色体间转移;AABB起源后随时间推移会发生rRNA重复位点的丢失;柳林等居群丰富的带纹可能是其刚刚起源时重复基因关闭的表征,随时间推移同样可能会丢失。另外大量的实验证据表明,BB比AA细胞型可能更易于发生染色体结构变异。     

Polyploid and multilocus extensions of the Wahlund inequality

Wahlund's inequality informally states that if a structured and an unstructured population have the same allele frequencies at a locus, the structured population contains more homozygotes. We show that this inequality holds generally for ploidy level P, that is, the structured population has more P-polyhomozygotes. Further, for M randomly chosen loci (M >or= 2), the structured population is also expected to contain more M-multihomozygotes than an unstructured population with the same single-locus homozygosities. The extended inequalities suggest multilocus identity coefficients analogous to F(ST). Using microsatellite genotypes from human populations, we demonstrate that the multilocus Wahlund inequality can explain a positive bias in "identity-in-state excess".     

秋水仙素诱导川贝母(Fritillaria cirrhosa D.Don)愈伤组织多倍体的研究

应用组织培养技术对川贝母（Fritillaria cirrhosaD.Don)进行多倍体诱导。结果表明：组织培养条件下,将川贝母愈伤口组织在培养基中添加一定浓度的和为水仙素处理一段时间,或者经一定浓度的和为水仙素浸泡一段时间后再培养,均可诱发川贝母多倍体的产生,但以前者效果较好。在秋水仙素浓度为1000mg/L。处理5d的条件下,诱导率最高达70%。细胞染色体鉴定结果为：四倍体染色体数为2n=4x=48,而二倍体的染色体数为2n=2x=24。     

Polyploid cytotypes and their habitat preferences inLycopodium clavatum

Morphological, cytological and ecological observations were made onLycopodium clavatum. Among 121 individuals from 26 populations studied 31 were of the diploid cytotype with 2n=68, 45 were of the triploid cytotype with 2n=102 and 45 were of the tetraploid cytotype with 2n=136. The populations were divided into three types: (1) the sole type—characterized by a single cytotype occupying an entire population, (2) the mixed type A—characterized by two or three cytotypes occupying together the same population, but each cytotype choosing different habitats, (3) the mixed type B—characterized by two or three cytotypes occupying together the same population and sharing the same habitat with each other. The mixed type B populations were found in the places of the early phase of secondary succession in a plant community. In the sole type and the mixed type A, the habitat preference for each cytotype was described as follows: the habitat for the diploid was in humid and shady places, that for the tetraploid was in open and sunny, unstable places, and that for the triploid was intermediate between the other two. Each cytotype can progress towards occupying their optimum habitat successively from the mixed type B population to the mixed type A population and finally reaching the sole type population.     

多倍体经济贝类的育种研究现状

海水经济贝类在海水养殖中占有重要的地位,开展贝类育种、育苗对提高重要经济贝类的产量和质量意义重大。多倍体育种作为贝类育种的方法之一,研究者希望通过这种方法,诱导出个体大、生长快、肉质好的三倍体贝类,以提高群体生长速度,改善经济性状,增强养殖生物的抗逆性。对多倍体贝类的亲贝培育、育种原理、诱导方法、检测技术,以及生物学性状作了综述,最后探讨了多倍体研究中存在的主要问题。     

The Application of Reverse Genetics to Polyploid Plant Species

Polyploidy events (polyploidization) followed by progressive loss of redundant genome components are a major feature of plant evolution, with new evidence suggesting that all flowering plants possess ancestral genome duplications. Furthermore, many of our most important crop plants have undergone additional, relatively recent, genome duplication events. Recent advances in DNA sequencing have made vast amounts of new genomic data available for many plants, including a range of important crop species with highly duplicated genomes. Along with assisting traditional forward genetics approaches to study gene function, this wealth of new sequence data facilitates extensive reverse genetics-based functional analyses. However, plants featuring high levels of genome duplication as a result of recent polyploidization pose additional challenges for reverse genetic analysis. Here we review reverse genetic analysis in such polyploid plants and highlight key challenges.