拟南芥同源四倍体减数分裂过程的分子细胞学分析

以拟南芥(Columbia生态型)二倍体(AA,2n=10)为材料,经0.2%秋水仙素处理和细胞学鉴定,成功获得拟南芥同源四倍体(AAAA,2n=20)。以二倍体为对照,通过对拟南芥同源四倍体减数分裂过程染色体行为的观察,以及减数分裂调控同源染色体联会与重组相关基因的定量PCR分析,研究结果表明,与二倍体相比,拟南芥同源四倍体叶片表皮细胞间气孔孔径显著增大,荚果变长,但气孔密度和结实率显著降低;在减数分裂过程中出现部分单价体和三价体,以及二价体和四价体等染色体配对构型;减数分裂期重组相关基因ZYP1表达水平降低,ASY1、DMC1、MRE11和SPO11-1表达水平均升高。因此,我们推断,伴随着多倍体化,与二倍体相比,多倍体植物减数分裂期染色体行为和相关基因表达都有一定改变,影响多倍体植物生殖发育以适应环境。     

染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂过程中的染色体形态

减数分裂指DNA复制1次, 细胞核分裂2次, 产生染色体数目减半的单倍体配子, 是真核生物有性生殖所必需的环节。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是分子遗传学研究的传统模式生物。近年来, 随着显微镜技术的快速发展, 利用细胞学方法观察拟南芥减数分裂过程中的染色体形态和同源染色体互作事件, 将有助于深入认识减数分裂的分子遗传机制。该文详细描述了染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂细胞中的染色体形态。     

染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂过程中的染色体形态

减数分裂指DNA复制1次, 细胞核分裂2次, 产生染色体数目减半的单倍体配子, 是真核生物有性生殖所必需的环节。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是分子遗传学研究的传统模式生物。近年来, 随着显微镜技术的快速发展, 利用细胞学方法观察拟南芥减数分裂过程中的染色体形态和同源染色体互作事件, 将有助于深入认识减数分裂的分子遗传机制。该文详细描述了染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂细胞中的染色体形态。     

激活标签法构建拟南芥突变体库及其表型分析

以拟南芥(ArabMopsis thaliana)野生生态型(Columbia)植株为实验材料,以含有激活标记双元质粒pCB260的农杆菌进行转化,并以抗除草剂Basta为筛选标记,构建了拟南芥激活标签突变体库,所用pCB260双元质粒含有两个Ds位点、一个GFP标记基因与一个抗basta标记基因,可以方便高效地筛选转基因植物.目前经初步筛选获得了约10 000个独立转化株系(T1代),其中约50个株系具有明显的表型变化,包括花期改变、株型变异、叶形特异、育性降低、花发育异常、种子颜色变浅等.运用TAIL-PCR技术,成功获得了其中10个表型特异株系的T-DNA侧翼序列,分别分布于拟南芥基因组的5条染色体上.     

水稻基因APRT的克隆及其与温敏核雄性不育的关系

在拟南芥中腺嘌呤磷酸核糖转移酶基因(APRT)突变导致植株雄性不育.本文首次报道从水稻(Oryza sativa subsp.indica)中克隆了基因APRT(GenBank登录号AY238894),并将其定位于水稻第4染色体的一个BAC克隆(AL606604)的58 000 bp至63 000 bp区域.该基因长4 220 bp(起始密码子至终止密码子),含7个外显子、6个内含子,编码的APRT蛋白长212个氨基酸残基,与其他物种来源的APRT序列存在很高的同源性.与大麦、小麦、拟南芥1型及其2型的该蛋白同源性分别为54.9%、54.9%、49.6%和59.5%.经保守结构域搜索发现该蛋白中存在APRT催化结构域.从DNA、mRNA两个水平分析了该基因与水稻温敏核雄性不育(TGMS)的关系,结果表明:受温度诱导,水稻"安农S-1"APRT基因的表达变化可能与温敏核雄性不育表现型具相关性.     

3种接种方法对十字花科黑腐病菌Xcc8004菌株在拟南芥Col-0上致病力的影响

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原菌,也是研究寄主与病原微生物相互作用分子机理的模式菌之一.Xcc可以感染白菜、萝卜和甘蓝等十字花科农作物,也可以感染重要的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana).由于拟南芥的全基因组测序已经完成,因此,拟南芥是研究寄主植物对Xcc浸染的防卫反应的分子机理的最理想的寄主材料.但是,到现在为止,一套完善的在拟南芥上进行Xcc致病检测的实验系统还没有建立.为此,本研究比较了"叶片压渗法"、"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"这3种常用的病原细菌接种方法对Xcc的实验室菌株8004 (以下简称Xcc8004)在哥伦比亚生态型拟南芥(A.thanliana ecoype Colombia 0,Col-0)上的致病力的影响.结果发现,在拟南芥Col-0叶片上用"叶片压渗法"接种Xcc8004可以引起明显致病症状,而用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"接种均不能引起病症.这一结果说明,不同的接种方法的对Xcc在拟南芥上的致病力有很大的影响.因此,要在拟南芥Col-0上进行Xcc8004的致病力检测,本研究建议采用"叶片压渗法"而不用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法".此外,本研究还建立了一套简易的拟南芥试验用苗的栽培方法.     

开普芦荟和木立芦荟的染色体核型分析

对盆栽开普卢荟(Aloe ferox Miller)和木立卢荟(Aloe arborescens Miller)植物根尖细胞的染色体进行了观察分析。结果表明开普芦荟和木立芦荟的染色体数与已见报导的百合科(Liliaceae)中国芦荟(Alov vera var.chinensis)植物染色体数相同, 2n=14。染色体类型按Levan 方法分类, 没有近端部染色体和随体。开普芦荟和木立芦荟的染色体核型分析结果均为K(2n)=2x=4sm+10st。根据Stebbins 的核型分类标准, 开普芦荟的核型为"4C"型, 而木立芦荟的核型为"3C"型。两种芦荟染色体相对长度组成均为2n=14=6L+2M2+6S。根据核型研究, 可以确定百合科开普芦荟和木立芦荟的染色体基数为X=7。     

国产姜科植物的染色体计数(5)

<正> 本文继续对7属15种国产姜科植物作染色体计数观察,其中10种是染色体计数的新纪录(表、图)。通过对黄花大苞姜(Caulokaempferia coenobialis)和大苞姜(C.yunnanensis)以及凹唇姜(Bosenbevgia rotunda)和心叶凹唇姜(B.fallax)的染色体观察,确定了大苞姜属(Caulokaempferia)和凹唇姜属(Bosenbergia)的染色体基数分别为12和9。     

七种紫胶虫染色体核型分析与亲缘关系探讨

对7种具有重大经济价值的紫胶虫染色体数量、形态及核型进行了分析和比较.7种紫胶虫的染色体形状有棒状、卵圆形、肾形、椭圆形、长圆形以及哑铃形,染色体数目均为2n=18.从核型分析上看,7种紫胶虫的染色体均由中部(或近中部)着丝点染色体与端部着丝点染色体组成,有K=10m 8T, K=8m 10T,K=6m 12T,K=4m 14T四种不同的组成方式.采用Leven et al(1964)、Stebbins(1971)以及Guo et al(1972)核型分类标准对7种紫胶虫进行核型分析,结果显示:信德紫胶虫与紫胶蚧在着丝粒类型、核型对称性和相对长度组成上相一致,因此两者亲缘关系最近;尼泊尔紫胶虫与普萨紫胶虫在核型不对称系数与染色体类型上相近似,两者的关系较为紧密;田紫胶虫与云南紫胶虫的染色体均是由8条中部(或近中部)着丝粒染色体与10条端部着丝粒染色体组成,亲缘关系也较紧密;而中华紫胶虫的核型较为特殊,与其他6种差异较大,亲缘关系较远.研究结果澄清了紫胶生产虫种在分类上的混淆,证实了中国紫胶生产虫种为云南紫胶虫.     

蝙蝠科七种蝙蝠的核型

报道了贵州7 种蝙蝠科蝙蝠的核型。伏翼和印度伏翼的染色体数为2n = 26 , 常染色体都由10 对双臂染色体和2 对微小点状染色体组成, N.F = 44 , 性染色体是大小悬殊的端着丝粒染色体; 两者核型的主要区别在于前者的No.3 是中着丝粒染色体, 后者为亚中着丝粒染色体; 大鼠耳辐(四川亚种) 、水鼠耳蝠和西南鼠耳蝠的染色体数都是2n = 44 , 常染色体都由4 对中着丝粒染色体和17 对端着丝粒染色体组成, N.F = 50 , 其中大鼠耳蝠(四川亚种) 和水鼠耳蝠核型非常相似, 西南鼠耳蝠与前二者有一定区别; 山蝠(福建亚种) 是2n = 36 , 常染色体包括7 对中着丝粒染色体、1 对亚中着丝粒染色体和9 对端着丝粒染色体, N.F = 50 ; 南蝠2n = 50 , 常染色体由24 对端着丝粒染色体组成, N.F = 48 , X染色体是最大的中着丝粒染色体。     

拟南芥基因密码子偏爱性分析

密码子偏爱性对外源基因的表达强度有一定影响,特别是编码蛋白质N端7～8个氨基酸残基的密码子.通过对拟南芥染色体中26 827个蛋白质对应的基因密码子进行分析,得到了编码氨基酸的61种密码子在拟南芥中的使用频率,并与大肠杆菌和哺乳动物进行了比较,结果表明三者间的密码子偏爱性有较大差异.这一分析结果对于动物基因在植物中的表达,及植物基因在微生物中的表达具有一定指导意义.同时提供了一种直接以XML文档为数据源解析巨型XML格式染色体数据的方法.     

小拟南芥MKK基因家族全基因组鉴定及进化和表达分析

丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase,MAPKK或MKK)是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)级联的重要组成部分,在植物的生长发育和胁迫应答过程中发挥重要作用。目前,已在多种植物中鉴定了MKK基因家族,但在十字花科植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)中MKK基因家族的系统鉴定与分析尚未见报道。为了探索小拟南芥MKK基因家族的进化和功能,本研究通过全基因组分析鉴定了小拟南芥中16个MKK基因,散布于小拟南芥的10条染色体上。基于系统发育分析和多重序列比对,将这些基因分为5个亚族:A亚族(5个)、B亚族(2个)、C亚族(4个)、D亚族(3个)和E亚族(2个)。分子进化和共线性分析表明小拟南芥中存在7对复制基因,分别是ApMKK1-1/1-2、ApMKK2-1/2-2、ApMKK3-1/3-2、ApMKK4-1/4-2、ApMKK5-1/5-2、ApMKK9-1/9-2和ApMKK10-1/10-2,其中ApMKK1-1/1-2在复制事件之后发生了加速进化。结合ApMKKs启动子区的顺式元件分布和ApMKKs在成熟叶片、茎、花和果实以及盐胁迫下的表达模式,结果发现复制基因的表达具有组织特异性和功能多样性。部分复制基因在组织中的表达模式存在差异,但在盐胁迫下的表达模式却基本相同。本研究结果为解析MKK介导的小拟南芥发育过程和非生物胁迫信号转导通路的复杂机制奠定了基础。     

拟南芥DNA探针的比较基因组原位杂交揭示的拟南芥与远缘植物基因组间的同源性

采用生物素标记的拟南芥基因组DNA探针在75%杂交严谨度下对双子叶植物番茄、蚕豆和单子叶植物水稻、玉米、大麦的染色体进行了比较基因组荧光原位杂交（comparative genomic in situ hybridization,cGISH）分析,以揭示拟南芥与远缘植物基因组间的同源性.cGISH信号代表了拟南芥基因组DNA中的重复DNA与靶物种染色体上同源序列的杂交.探针DNA在所有靶物种的全部染色体上都产生了杂交信号.杂交信号为散在分布,并呈现随基因组增大,杂交信号增多,且分布更加分散的趋势.所有靶物种的核仁组织区（NOR）都显示了明显强于其他区域的杂交信号,表明拟南芥基因组DNA探针可用于植物NOR的物理定位.在所有的靶物种中,信号主要分布在染色体的臂中间区和末端,着丝粒或近着丝粒区有少数信号分布.大麦染色体显示了与C-和N-带不同的独特的cGISH信号带型,表明此探针可用于不同植物染色体的识别.这些结果表明,拟南芥基因组与远缘植物基因组之间,除rDNA和端粒重复序列外,还存在其它同源的重复DNA;一些重复DNA序列在被子植物分歧进化为单子叶和双子叶植物之前就已存在,虽经历了长期的进化过程,至今在远缘物种之间仍保持了较高的同源性.结果还提示,大基因组中古老而保守的重复DNA在进化过程中发生了明显的扩增.     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Peri,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系.共发现5 652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列.拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致.拟南芥的27 480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸.在拟南芥和水稻(Oryza sativa L.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守.通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同.在水稻和拟南芥中部发现了一些嵌套性的卫星序列.     

中国荞麦栽培品种的核型比较分析

通过对我国栽培的10个甜荞（Fagopyrun esculentum)品种和7个苦荞（F.tatricum)品种根尖染色体数目观察和核型比较分析,结果表明：甜荞和苦荞染色体数目都是由16条染色体构成的,2n=2x=16。甜荞有2对随体,而苦荞有1对随体,它们的核型公式分别为12m 4m(SAT)、12m 2sm 2sm(SAT);种内各品种在染色体相对长度、染色体长度比、随体染色体数目和形态等方面差异较小,但在种间的差异明显。     

解读AGO蛋白结构及其功能

RNA沉默是由小RNA特异向导和RNA诱导的沉默复合物（RISC）切割或者抑制靶标mRNA翻译的一种调控系统. 作为RISC的核心成分,AGO蛋白(argonaute proteins)由N末端、PAZ、MID和PIWI 4个结构域组成. PAZ区能非序列特异性识别结合双链小RNA 3′末端悬垂的2个核苷酸,MID与PIWI界面处的“保守口袋”识别结合小RNA 5′端第1位核苷酸,PIWI区具有切割mRNA的催化中心. 根据系统进化学分析,AGO蛋白家族分为3个组：AGO like、PIWI-like和GROUP3. 拟南芥共编码10种AGO蛋白.目前已经证实,具有切割活性的为AtAGO1、AtAGO4和AtAGO7,三者参与的小RNA通路也已得到确认. 在拟南芥10种AGO蛋白中,AtAGO1与AtAGO10、AtAGO1与AtAGO7、AtAGO4与AtAGO6存在功能上的部分冗余.     

用于拟南芥染色体着陆的一套InDel标记的设计与应用

在拟南芥图位克隆中SSLP(simple sequence length polymorphism)是首选分子标记,当无可用SSLP时才会考虑CAPS(cleaved amplified polymorphic sequence)、d CAPS(designed CAPS)及SNAP(single nucleotide amplified polymorphism)等标记。图位克隆的第1步就是染色体着陆,需逐个检测覆盖全基因组的标记,工作繁琐,更加依赖操作相对简单的SSLP标记。但是,SSLP标记在染色体上分布不均,有些标记缺乏物理位置记录,而且很多标记的PCR反应体系和扩增条件不同,这些瑕疵增加了染色体着陆乃至图位克隆其他步骤的工作量,有碍图位克隆的顺利开展。针对上述不足,以InDel多态性位点为基础设计一组标记,专门用于染色体着陆,以弥补现有SSLP标记的不足。这套标记有确切的物理位置,每个标记所控制的染色体区间小于30 cM,而且这套标记可采用相同的PCR反应体系和反应程序。随即用这套标记成功地实现了6个Ler背景的隐性突变体的染色体着陆,显示这组标记能够满足实验要求,使得拟南芥图位克隆得到简化。     

拟南芥AAP基因家族的生物信息学分析

氨基酸通透酶(amino acid permease,AAP)是一种跨膜转运蛋白,广泛参与氨基酸的吸收、转运。本研究采用生物信息学方法对拟南芥AAP基因家族8个成员(编号AtAAP1~At AAP8)进行染色体定位、蛋白质理化性质、亚细胞定位、三级结构、跨膜区、基因结构及调控元件等进行分析,为探索AAP基因在拟南芥氨基酸吸收转运中的作用及进一步研究AtAAP基因家族的功能提供理论依据。     

天山北麓中段拟南芥（Arabidopsis thaliana）与相邻物种的分布格局及相互关系

天山山脉是世界拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其近缘种的分布中心之一,资源优势明显.在北天山中段浅山地带选择拟南芥分布的典型样地50m×50m,分析了样地物种的结构、组成和土壤理化性质,用Ripley's K(d)函数分析了拟南芥与相邻物种的空间特征和相互关系.发现样地由7科23个物种组成,以新疆绢蒿(Seriphidium kaschgaricum)为建群种,短命植物物种占近70%.拟南芥仅分布于北坡,在3m内聚集强度高于所有分析物种,在5m范围内与新疆绢蒿中株呈显著正关联,与十字花科的涩芥(Malcolmia africana)、藜科的散枝猪毛菜(Salsola brachiata)、木碱蓬(Suaeda dendroides)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)呈一定尺度显著负关联.分析认为拟南芥空间分布依赖于新疆绢蒿大株、中株生长塑造的遮阴、保湿和丰富土壤有机质,生态位与藜科物种差异极大,生境特异性高于同属近缘种小鼠耳芥(Arabidopsis pumila),以及涩芥(M. africana)、庭芥(Alyssum desertorum)、四齿芥(Tetracme quadricornis)、丝叶芥(Leptaleum filifolium)、狭果鹤虱(Lappula semiglabra)等短命植物.在干旱胁迫下,拟南芥环境选择强度大于种内作用,密度依赖的种子扩散表现不明显.扩散对策是通过大量生产种子,依靠果实不易开裂控制种子短距离扩散,充分利用原适宜生境来维持种群繁衍.     

拟南芥遗传学实验

拟南芥(Arabulopsis thaliana L.Heych.)是进行高等植物遗传学基础理论研究的好材料。它的植物体小至可在试管中栽培,生活史短,种籽数量多,栽培条件简单,染色体数目少(2n=10),突变类型多。与著名的遗传学实验材料果蝇一样受到人们重视。拟南芥种子寿命长,在干燥状态下保存5年最低发芽率仍可达20％。不需像果蝇那样常年保种,适于教学科研用。拟南芥的栽培技术 1.栽培通常用种籽繁殖,进行盆栽或试管栽培。盆栽时,一般用稍酸性的土壤,预先用火烧烤或用蒸汽消毒,防止其它植物混入。对于营养需求,可以用市售的草花用