染色体数据的挖掘及其在植物多样性进化研究中的利用

多倍化(或全基因组加倍)是植物物种形成的重要途径,现存的被子植物可能都发生过一次甚至多次多倍化事件。多倍化传统的定义是染色体数目相对于祖先类群呈整倍性增加。其中最常用的研究方法是核型分析,核型能够提供物种的基本细胞学参数,包括染色体数目、倍性水平、核型不对称性、核型变异系数等。目前核型研究的趋势表现出从物种基本核型参数分析逐渐演化到多类群、多学科交叉融合的特点:一方面植物核型分析从种群、物种、科属的类群到生命之树,探讨染色体核型在各支系的进化特征、趋势以及驱动植物系统进化的细胞学机制;另一方面探讨和分析区域或生态系统植物区系的染色体谱或倍性等细胞学特征,可以探究区域地质环境变化或生态环境对染色体倍性等的影响,或通过区域染色体谱的构建,分析区域植物区系的形成和进化历史。因而,植物核型研究为系统发育、分子系统进化、生命之树以及植物区系地理的起源和演化研究提供了新思路。越来越多的新方法、新手段在植物核型分析与多倍化研究中得到运用,从而揭示了植物类群或植物区系的染色体进化以及细胞地理特征。今后植物细胞学研究趋势会向多学科交叉融合,整合各研究领域证据,从不同水平角度综合分析植物核型多样性形成的原因及意义,从而更加全面地认识和理解植物物种多样化与物种形成原因。     

植物细胞核型的进化

生命从诞生开始,在经历了复杂的进化历程之后,才形成了现在丰富多彩的生物世界。在这一进化过程中,作为遗传物质的载体──染色体也发生了相应的进化。并且,核型的进化反映了生物的进化过程及各物种的亲缘关系。因此,对植物的核型进行分析将有助于对植物系统进化的认识。 在生物的进化过程中,物种形成是非常关键的一步。现代达尔文主义认为：生物进化的方式有两种,一是渐进式物种形成,即原来的种经过突变与选择,逐渐积累变异,首先形成地理族和生态族,然后分化成独立的新种。而还有少数学者认为种间进化不同于种内进化,新种形成…     

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。     

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。     

六种国产兰属植物的核型研究

首次研究了6种国产兰届植物的染色体形态和核型。果香兰(Cymbidium suavissimum)核型为2n＝40＝30m 10sm;碧玉兰(C．lowianum)为2n=40=26m 12sm 2st;文山红柱兰(C．wenshanense)为2n＝40=28m 10sm 2st;虎头兰(C．hookerianum)为2n＝40＝30m 8sm 2st;独占春(C．eburneum)为2n＝40＝36m 4sm莎草兰(C.elegans)为2n＝40＝28m 8sm 4st。结合形态学特征和已有的核型资料,对兰属植物的核型进化进行了初步的讨论。     

西藏鱼类染色体多样性的研究

报道了西藏鱼类染色体多样性的研究结果。黑斑原Ｚｈａｏ的染色体数目２ｎ＝４８,核型２０ｍ＋１２ｓｍ＋１０ｓｔ＋６ｔ;同时还存在２ｎ＝４２与２ｎ＝４４两种类型,并据此认为黑斑原Ｚｈａｏ不应是Ｚｈａｏ科鱼类中的最特化种,西藏高原鳅、尖裸鲤、拉萨裸裂尻鱼、异齿裂腹鱼和拉萨裂腹鱼的染本数目与核型公式分别为２ｎ＝５０＝１４ｍ＋４ｓｍ＋２２ｓｔ＋１０ｔ,２ｎ＝８６＝２４ｍ＋１２ｓｍ＋２２ｓｔ＋１８ｔ,２ｎ＝９４     

武汉地区野豌豆属3种植物的染色体研究

本文报道了武汉地区野豌豆属3种植物的染色体数目及核型,结果如下:窄叶野豌豆为2n=2x=12=2sm+2st(SAT)+8st;小巢菜为2n=2x=14=10m+2sm(SAT)+2st;四籽野豌豆为2n=2x=14=4m+2sm(SAT)+8sm。本文还对野豌豆属染色体进化的有关问题进行了讨论。     

多倍化--白刺属的系统分类、进化特征及应用前景

在回顾白刺属研究历史的基础上,根据白刺属种间染色体倍数特征并结合形态学、生物地理学等方面的研究文献,提出新的白刺属种间分类系统：二倍体组(2n=2x=24)和四倍体组(2n=4x=48)。多倍化(2x→4x)是白刺属内种间进化的基本特征。白刺属的起源中心可能是古地中海沿岸地区;中亚及我国西北地区是白刺属的现代分布中心。并指出将该属作为模式系统开展荒漠植物分子生态学研究的前景。     

月季种质资源的倍性变异及核型多样性研究(英文)

采用常规压片法对包括5个蔷薇野生种、8个古老月季及9个现代月季品种共22份月季种质资源进行核型分析。供试材料共有3种不同倍性:5个野生种中粉团蔷薇为三倍体(2n=3x=21),其他4个材料为二倍体(2n=2x=14);9个现代月季品种均为四倍体(2n=4x=28);而古老月季品种中包含二、三、四倍体3种倍性。22份材料中共发现4种不同类型的核型,在野生种中为1A、2A;古老月季中为1A、2A、1B;现代月季中为1A、1B、2B。另外,供试材料在核不对称系数、着丝粒指数、随体数目及位置、染色体相对长度组成等方面差异较大,说明在月季种质资源中存在着丰富的核型多样性。     

国产８种蜘蛛抱属植物的核型研究

首次报道了８种蜘蛛抱属植物的核型,其中６种的染色体数目为首次报道,结果如下：峨边蜘蛛抱蛋Ａ.ebianensis,2n=2x=36=18m 2sm(2sat) 16st;盈江蜘蛛抱蛋Ａ．yingjiangensis,2n=2x=36=14m 6sm(2sat) 16st;海南蜘蛛抱蛋Ａ．hainensis,2n=2x=36=20m(2sat) 14st 2t;石山蜘蛛抱蛋Ａ.saxicola,2n=2x=36=16m 4sm(2sat) 16st;要蜘蛛抱蛋白Ａ.muricata,2n=2x=36=18m 2sm(2sat) 16st);啮边蛛抱蛋Ａ.marginella,2n=2x=38=22m 4sm(2sat) 12st;西林蜘蛛抱蛋Ａ.xillinensis,2n=4x=76=48m(4sat) 2sm 26st;十字蜘蛛抱蛋A.cruciformis,2n=4x=76=46m(4sat) 12sm 18st。核型类型都为２Ｃ型。首次在中国发现了Ａ.cruciformis和A.xilinensis的野生四倍体。根据外部形态性及已有的３８种植物的核型资料分析,认为该属染色体的原始基数可能为x=18,核型向对称性增强的方向演化,其主要表现在中部着丝粒染色体数目的增多,这种演化趋似与其花部结构的进化密切相关。     

三种榉属植物染色体数目及核型分析

报道了我国3种榉属(Zelkova)植物核型。结果如下:大叶榉(Z.schneideriana Hand.-Mazz.)2n=2x=28=14m 14sm;光叶榉(Z.serrata(Thunb.)Makino)的核型公式为2n=2x=28=26m 2sm,1、2、3对染色体的短臂上有次缢痕存在;大果榉(Z.sinica Schneid)的核型公式为2n=2x=28=20m 8sm。     

Conservation of plant diversity in Korea

Korea is a land of contrasts. The mountainous Korean peninsula arches north and northwest towards the Russian and Chinese borders, where the last areas of old growth coniferous forest and the land formed five forest types. Plant and habitat diversity in Korea has been largely damaged by various kinds of human activities. The plant diversity of Korea is severely threatened due to the high population density and rapid industrialization since the 1960s, as well as the illegal collection of wild plants for ornamental, medicinal, and food purposes. Natural areas have been greatly fragmented and survive only as ecological islands surrounded by modified cultivated and industrial lands. For instance, more than 60 industrial parks are located along the coast, and these have contributed to the rapid destruction of plant diversity in the coastal areas of the peninsula. The modern concept of plant conservation in Korea is still in an infant stage. The cooperation of plant conservation bodies with disciplinary approaches based on conservation biology are essential strategies to pursue plant conservation. The capacity building for plant conservation in Korea has different management regimes by the relevant ministries. Since the late 1990s, the plant conservation body Korean Plant Specialist Group of the International Union for the Conservation of Nature and Natural Resources Species Survival Commission (IUCN SSC) has been closely linked with international conservation bodies for in situ and ex situ conservation management. Under the umbrella of the national plant conservation strategies, the different strategies and working agencies can be fully integrated. Furthermore, the systematic approaches for the recovery of threatened species, as well as habitat monitoring over the long-term basis, will need to be supported by a stable budget policy. Also, protocol for the conservation of rare and endangered plant species, including recovery works in Korea, is strongly needed.     

Chromosome evolution in the Laurales based on analyses of original and published data

We present a summary of currently available chromosome information for all seven families in the order Laurales on the basis of original and previously published data and discuss the evolution of chromosomes in this order. Based on a total of 53 genera for which chromosome data were available, basic chromosome numbers appear consistent within families: x = 11 (Calycanthaceae); x = 22 (Atherospermataceae and Siparunaceae); x = 19 (Monimiaceae); and x = 12 and 15 (Lauraceae). The Hernandiaceae have diverse numbers: x = 15 (Gyrocarpoideae) and x = 18 and 20 (Hernandioideae). Karyotype analyses showed that Hennecartia, Kibaropsis, and Matthaea (all Monimiaceae) contained two or three sets of four distinct chromosomes in 38 somatic chromosomes, suggesting that 2n = 38 was derived by aneuploid reduction from 2n = 40, a tetraploid of x = 10. In light of the overall framework of phylogenetic relationships in the Laurales, we show that x = 11 is an archaic base number in the order and is retained in the Calycanthaceae, which are sister to the remainder of the order. Polyploidization appears to have occurred from x = 11 to x = 22 in a common clade of the Siparunaceae, Atherospermataceae, and Gomortegaceae (although 2n = 42 in the Gomortegaceae), and aneuploid reduction from x = 11 to x = 10 occurred in a common clade of the Hernandiaceae, Lauraceae, and Monimiaceae. To understand chromosome evolution in the Lauraceae, however, more studies are needed of genera and species of Cryptocaryeae.     

中国芋属植物染色体数目及5个种的核型报道

对中国 8种 (包括 1变种 )芋属 (ColocasiaSchott)植物的体细胞染色体数目和其中 5个种的核型进行了报道。结果分别为 :异色芋C heterochromaH .LietZ .X .Wei,2n =2x =2 8=1 8m 1 0sm ;龚氏芋C gongiiC .L .LongetH .Li,2n =2x =2 8=1 8m (4SAT ) 1 0sm(4SAT) ;贡山芋C gaoligongensisH .LietC .L .Long ,2n =2x =2 8=2 4m 4sm ;李氏香芋C lihengiaeC .L .LongetK .M .Liu ,2n =2x =2 8=1 8m (1SAT ) 6sm 4st;花叶芋C bicolorC .L .LongetL .M .Cao 2n =2 8;紫杆芋C lihengiaeC .L .LongetK .M .Liuvar.nigraC .L .Long 2n =3x =4 2 ;大野芋C gigantea (Bmume)Hookf.,2n =2x =2 8=2 2m 4sm 2st;山芋C konishiiHayata 2n =2 8。除李氏香芋、龚氏芋、大野芋和山芋外 ,其余染色体数目均为首次报道。在核型方面 ,异色芋、龚氏芋、李氏香芋、贡山芋的核型均为首次报道     

微卫星DNA标记技术及其在遗传多样性研究中的应用

微卫星DNA的高突变率、中性、共湿性及其在真核基因组中的普遍性,使其成为居群遗传学研究、种质资源鉴定、亲缘关系分析和图谱构建的优越的分子标记。本研究系统介绍了微卫星DNA在结构和功能上的特点,并对微卫星DNA标记技术应用的遗传学机理和一般方法进行了扼要的阐述。另外,本研究还探讨了微卫星DNA标记技术在遗传多样性研究中的应用现状,并进一步提出其发展前景。     

中国西南地区鹿药属4种15居群核型研究

对产于中国西南部的鹿药属（Maianthemum）4种植物进行了细胞学研究,包括染色体数目,多倍化,非整倍性和随体染色体,以及核型不对称性和核型进化。结果表明：1）除了在云南丽江采集的Maianthemum tatsienensis染色体数目为2n=72之外,其余的居群全为2n=36;2）核型在居群间存在变异,特别是在具中部染色体和近中部染色体的数目以及随体染色体的数目和位置上。此外,M．nanchuanense和M．szechuanicum的核型是首次报道,B染色体也是首次在该属中发现。我们推测鹿药属的进化方式包括频繁的染色体畸变以及不同水平上的多倍化,而中国西南部是该属的分化中心。     

红毛毡的染色体数目及核型报道

红毛毡（Ardisia mamillata Hance）属于紫金牛科（Myrsinaceae）紫金牛属（Ardisia）,主产于我国云南、四川、贵州、广西、广东等省。生长于密林下阴湿的地方。红毛毡是一种常用的中草药,全草有清热利湿、活血止血、去腐生肌之功效（云南植物研究所,1977）;同时,花粉红色,每花序有花7～15朵,果实球形,宿存,鲜红色,也是一种很好的花果兼具的观赏植物。     

菌根多样性及其对植物生长发育的重要意义

菌根多样性是生物多样性的重要组成部分。主要包括形态多样性、物种多样性和功能多样性．大量试验表明。菌根多样性对植物物种的起源与进化、分布与生存、生长和发育等方面起着至关重要的作用。而植物多样性又决定了菌根多样性．认为菌根多样性与植物多样性是相辅相成、相互制约的。随着分子生物学技术的不断发展和完善。必将使菌根多样性的研究得到快速发展．     

宽体沙鳅的染色体核型与DNA含量分析

为了解宽体沙鳅(Sinibotia reevesae)的种质特征,以野生宽体沙鳅为材料,采用腹腔注射植物血球凝集素(PHA)和秋水仙素,肾组织细胞短期培养、常规空气干燥法制备染色体标本,并对其核型进行分析。以鸡(Gallus gallus)血细胞DNA含量(2.50 pg/2c,2c指二倍体)为标准,用流式细胞仪测定宽体沙鳅外周血细胞的DNA含量。结果表明:(1)宽体沙鳅的染色体数目为2n=96,核型组成公式为2n=36m+14sm+20st+26t,染色体总臂数NF=146;未发现与性别相关的异型染色体。(2)宽体沙鳅的DNA含量为(2.60±0.36)pg/2c。通过与其他26种鳅科鱼类核型进行比较,发现宽体沙鳅属于鳅科鱼类中的特化类群,其染色体核型经历了罗伯逊易位和染色体多倍化等过程。本研究结果可为宽体沙鳅种质资源保护和细胞遗传学研究提供基础资料。