慈姑45S rDNA和端粒序列检测及核型分析

以45S r DNA和拟南芥型端粒序列为探针对慈姑(Sagittaria trifolia L.)有丝分裂中期染色体进行单色和双色荧光原位杂交分析,并用银染方法检测慈姑45S r DNA位点的表达,最后结合染色体测量数据和45S r DNA杂交信号建立慈姑的核型。结果显示,慈姑的单倍基因组总长度为76.9±1.38μm,最长染色体为11.55±0.10μm,最短染色体为4.54±0.27μm;慈姑的核型公式为:2n=22=2m+2sm+14st+4t,核型不对称性参数CI、A1、A2、As K(%)、AI分别为19.86±11.06、0.72、0.27、78.82、15.29,核型属于Stebbins类型中的3B型。慈姑具有3对45S r DNA位点,分别位于第8、9、10号染色体的短臂末端。拟南芥型端粒序列的杂交信号出现在慈姑每一条染色体的长、短臂末端。银染检测到6个Ag-NOR和6个核仁,表明3对45S r DNA位点在间期核都有表达。本研究结果为药食兼用植物慈姑提供了分子细胞遗传学基础资料。     

番茄的CPD带型和45S rDNA位点的鉴别

采用CPD（PI和DAPI组合）染色对番茄减数分裂粗线期和有丝分裂中期染色体进行了显带分析,随后用两种不同的45S rDNA克隆在相同的分裂相进行了荧光原位杂交定位分析。CPD染色在8条粗线期染色体上显示出了10条红色的CPD带纹,在6对有丝分裂中期染色体上显示出了12条CPD带纹。有丝分裂中期染色体上的CPD带纹与粗线期染色体上显著的带纹具有对应性。用改良的CPD染色程序清晰而稳定地显示出这些特征性的CPD带纹为番茄的染色体,特别是有丝分裂中期染色体提供了新的识别标记。用番茄的一个45S rDNA克隆进行的荧光原位杂交,不仅在位于2号染色体短臂的随体上显示了强的杂交信号,而且在粗线期染色体的5个CPD带区或有丝分裂中期染色体的4对CPD带区显示了弱的杂交信号。然而,用来自小麦的45S rDNA克隆pTa71进行的原位杂交却只在随体上显示了杂交信号。鉴于所用的两个45S rDNA克隆在序列上的差异,推断在番茄基因组中只有随体含有45S rDNA单位的编码区,即番茄只有一对45S rDNA位点。     

花生45S rDNA和5S rDNA的染色体定位研究

对四粒红和蜀花四号花生材料进行了核型分析,四粒红为2B核型,核型公式为2n=4x=40=38m＋2sm（4SAT）;蜀花四号为1B核型,核型公式为2n=4x=40=40 m（2SAT）。利用双色荧光原位杂交技术,对45S rDNA和5S rDNA这两个材料有丝分裂中期染色体上的物理位置进行了定位分析。定位结果表明,四粒红有6对45S rDNA位点,位于A2L、A7S、A9L、B3L、B7S、B8L（A和B分别代表基因组A和基因组B,L和S代表长臂和短臂,数字代表染色体序号,下同）;2对5S rDNA位点,位于A3S和B3S;蜀花四号有5对45S rDNA位点,位于A2L、A9L、B3L、B7S、B9L;2对5S rDNA位点,位于A3S和B3S。花生的45S rDNA位点具有可变性,5S rDNA则相对保守。     

黄褐棉45S rDNA的FISH定位及核型分析

黄褐棉是棉属5个四倍体棉种之一,利用荧光原位杂交技术将45S rDNA定位在黄褐棉2、4、9号染色体,2号染色体上的45S rDNA特别大,信号位于随体并覆盖了染色体的短臂,比二倍体和四倍体棉种的45SrDNA都要大得多;另外的2对信号很小,形状与陆地棉中的弱信号类似。黄褐棉的核型公式为：2n=4x=52=50m（2SAT）＋2sm,属于2B类型,第2对染色体为亚中着丝粒染色体,其余都为中部着丝粒染色体。黄褐棉的核型、随体数、45S rDNA与其他四倍体棉种区别很大,黄褐棉是一个非常特殊的四倍体棉种。     

45S rDNA和5S rDNA在南瓜、丝瓜和冬瓜染色体上的比较定位

首次利用荧光原位杂交和双色荧光原位杂交技术对45S和5S rDNA在南瓜(Cucurbita moschata Duch)、丝瓜(Luffa cylindrical Roem)、冬瓜(Benincasa hispida Cogn)的有丝分裂中期染色体上进行了物理定位分析。南瓜有5对45S rDNA位点, 2对5S rDNA位点; 丝瓜具有5对45S rDNA位点, 1对5S rDNA位点; 冬瓜具有2对45S rDNA位点, 1对5S rDNA位点, 5S rDNA位点与其中一对45S rDNA位点都位于7号染色体短臂上, 并在物理位置上紧密相邻。45S rDNA在这3种作物染色体上数目变化较大, 但在染色体上都倾向分布在短臂末端, 其分布模式较为一致。5S rDNA在这3种作物染色体上数目相对保守, 但在染色体上分布的位置变化较大。文中讨论了45S rDNA和5S rDNA在植物基因组中不同的进化趋势。     

45S rDNA基因的不稳定性及其与转录的相关性

45S rDNA基因由串联重复序列构成,是遗传不稳定性的热点区域,易于发生DNA断裂和重组。以Hela和CHO细胞系为研究对象,运用荧光原位杂交技术检测有丝分裂不同时期的45S rDNA基因的不稳定性表型。结果表明,位点特异性的染色体浓缩失败是其在中期染色体上不稳定性的主要表型。具有这种表型的染色体在后期可能会出现落后或粘连现象,甚至有可能引发断裂,形成卫星核。同时,免疫荧光双染色技术检测表明DNA双链断裂的标记蛋白(γH2AX)和RNA聚合酶I的上游结合因子(UBF)在有丝分裂的不同时期都存在共定位现象。该结果为探讨45S rDNA基因的不稳定性与转录的关系提供了直观的细胞学证据。     

植物45S rDNA的染色体位置的CPD染色和FISH分析

采用PI和DAPI组合(CPD)染色结合45SrDNA探针的荧光原位杂交(FISH)对分属6个科的16种植物的45S rDNA的染色体位置进行了分析。在所有供试植物中,共检测到53个45S rDNA位点。大多数45S rDNA位点分布在染色体的短臂;位于染色体臂内和染色体末端的位点的比例大体相当;多数位于染色体臂内的45S rDNA位点有次缢痕形成,但rDNA重复单位簇所处的位置存在差异。根据45S rDNA所处的染色体臂的不同、距着丝粒远近的差异、形成次缢痕与否以及rDNA重复单位簇相对于次缢痕的位置等特征,将植物的45S rDNA位点划分为12种染色体分布类型。基于我们的结果和其他的报道对45S rDNA位点、核仁组织区(NOR)、次缢痕和随体相互之间的关系进行了分析。     

基于荧光原位杂交技术的紫薇属植物核型分析

以紫薇(Lagerstroemia indica)、尾叶紫薇(L.caudata)、屋久岛紫薇(L.fauriei)和福建紫薇(L.limii)4种紫薇属植物为材料,利用染色体荧光原位杂交技术(FISH)获得了4种紫薇属植物的有丝分裂中期染色体FISH图及核型参数,分析了45SrDNA在紫薇属植物染色体上的数量和分布特点。结果表明,4种紫薇属植物染色体上均具有1对45SrDNA杂交位点,位于较长染色体短臂的近端部,紫薇、尾叶紫薇、屋久岛紫薇和福建紫薇的核型公式分别为2n=48=2M+24m+22sm、2n=48=30m+18sm、2n=48=2M+20m+26sm和2n=48=2M+32m+14sm,均为2A型。该研究首次获得了紫薇属植物45SrDNA荧光原位杂交核型,为紫薇属植物亲缘关系研究和细胞生物学研究提供了分子细胞学依据。     

水稻45S rDNA和5S rDNA的染色体定位研究

45SrDNA和5SrDNA是水稻中与核糖体RNA合成有关的2个功能片段,有关这2个序列在水稻染色体上的位置,不同研究者的研究结果不尽相同,在获得水稻染色体清晰制片的基础上,通过FISH确定了45SrDNA序列位于水稻的第9号和第10号染色体的短臂末端,并且第9号染色体上的拷贝数多于第10号染色体,5SrDNA序列位于第11号染色体短臂靠近着丝点处。     

薏苡45S和5S rDNA的染色体定位研究(简报)

通过荧光原位杂交的方法确定了45S和5S正NA序列在薏苡前中期染色体上的位置.尽管具有20条染色体的薏苡是四倍体植物,但它的基因组中只有一个45S和5S rDNA位点.根据薏苡前中期染色体的核型,确定45S rDNA序列位于薏苡第2号染色体短臂上的次级缢痕区和随体上,5S rDNA序列位于第7号染色体长臂靠近着丝粒处,5S rDNA位点到着丝粒的百分距离是29.13±1.76.     

Karyotype analysis and physical mapping of 45S rDNA in eight species of Sophora, Robinia , and Amorpha

The karyotype analysis and physical locations of 45S rDNA were carried out by means of fluorescence in situ hybridization in three species, and two forms of Sophora, two species of Robina, and one species of Amorpha. S. japonica L., S. japonica L. f. oligophylla Franch., S. japonica L. f. pendula Loud., and S. xanthantha C. Y. Ma. are all tetraploids with 2n = 28. There were four 45S rDNA sites in pericentromeric regions of two pairs of chromosomes in each of them. S. rubriflora Tsoong. is a triploid with 2n = 21, and three sites were located in each satellite of group 5 chromosomes. In R. pseudoacacia L. (2n = 2x = 22), we examined four intensive signals in telomeric regions of two pairs of satellite chromosomes. In R. hispida L. (2n = 2x = 30), there were four other signals in centromeric regions besides those like in R. pseudoacacia. Amorpha fruticosa L. has most chromosomes (2n = 40) among the eight materials, however, there were only six 45S rDNA loci and they laid in centromeric regions, and satellites of three pairs of chromosomes. 45S rDNA is a valuable chromosomal landmark in karyotype analysis. The distribution and genomic organization of rDNA in the three genera were also discussed. __________ Translated from Acta Botanica Yunnanica, 2005, 27(3): 261–268 [译自: 云南植物研究, 2005, 27(3): 261–268]     

Karyotype analysis and physical mapping of 45S rDNA in eight species of Sophora,Robinia, and Amorpha

The karyotype analysis and physical locations of 45S rDNA were carried out by means of fluorescence in situ hybridization in three species,and two forms of Sophora,two species of Robina,and one species of Amorpha.S.japonica L.,S.japonica L.f.oligophylla Franch.,S.japonica L.f.pendula Loud.,and S.xanthantha C.Y.Ma.are all tetraploids with 2n=28.There were four 45S rDNA sites in pericentromeric regions of two Pairs of chromosomes in each of them.S.rubriflora Tsoong.is a triploid with 2n=21,and three sites were located in each satellite of group 5 chromosomes.In R.pseudoacacia L.(2n=2x=22),we examined four intensive signals in telomeric regions of two pairs of satellite chromosomes.In R.hispida L.(2n=2x=30),there were four other signals in centromeric regions besides those like in R.pseudoacacia.Amorpha fruticosa L.has most chromosomes(2n=40)among the eight materials,however,there were only six 45S rDNA loci and they laid in centromeric regions,and satellites of three pairs of chromosomes.45S rDNA is a valuable chromosomal landmark in karyotype analysis.The distribution and genomic organization Of rDNA in the three genera were also discussed.     

中国17种蔷薇属植物45S和5S的rDNA分布研究

为了探寻蔷薇属植物亲缘关系及系统发育研究的分子细胞遗传学证据,该研究采用双色FISH(荧光原位杂交)技术,对原产中国7个组的17种蔷薇属植物的45S和5S rDNA进行了定位分析。结果表明:(1)多数蔷薇属植物1组染色体对应1个45S rDNA位点和1个或2个5S rDNA位点,偶尔出现1~2个rDNA位点的丢失,但复伞房蔷薇(Rosa brunonii)的1组染色体对应了2个45S rDNA位点。(2)二倍体的蔷薇属植物至少有1对5S rDNA位点与45S rDNA位点共定位,而四倍体材料的5S rDNA位点与45S rDNA位点没有共定位,但所有四倍体材料均至少有1种rDNA信号纯合,表明它们应为二倍体直接加倍产生的同源四倍体。(3)绝大多数材料45S rDNA位于染色体短臂、5S rDNA位于染色体长臂,但缫丝花(R. roxburghii f. roxburghii)有1个5S rDNA信号位于染色体的短臂上,表明它与蔷薇属其他种的亲缘关系较远。(4)阿克苏地区和伊犁地区的疏花蔷薇的核型不同,且45S和5S rDNA的数量和位置不同,分子细胞遗传学证据也支持阿克苏地区的疏花蔷薇应为疏花蔷薇的新变种。(5)该研究中共有8个二倍体和6个四倍体蔷薇属植物的双色FISH为首次报道。研究认为,无论二倍体还是四倍体蔷薇属植物中出现的异形同源染色体、rDNA信号位置在同源染色体上的差异以及rDNA信号的增加和丢失,可能都与染色体结构变异和染色体重组有关,在分子细胞遗传学水平上证明染色体结构变异和染色体重组在蔷薇属植物演化过程中具有重要的作用。     

Bryophyte 5S rDNA was inserted into 45S rDNA repeat units after the divergence from higher land plants

The 5S ribosomal RNA genes (5S rDNA) are located independently from the 45S rDNA repeats containing 18S, 5.8S and 26S ribosomal RNA genes in higher eukaryotes. Southern blot and fluorescence in situ hybridization analyses demonstrated that the 5S rDNAs are encoded in the 45S rDNA repeat unit of a liverwort, Marchantia polymorpha, in contrast to higher plants. Sequencing analyses revealed that a single-repeat unit of the M. polymorpha nuclear rDNA, which is 16103 bp in length, contained a 5S rDNA downstream of 18S, 5.8S and 26S rDNA. To our knowledge, this is the first report on co-localization of the 5S and 45S rDNAs in the rDNA repeat of land plants. Furthermore, we detected a 5S rDNA in the rDNA repeat of a moss, Funaria hygrometrica, by a homology search in a database. These findings suggest that there has been structural re-organization of the rDNAs after divergence of the bryophytes from the other plant species in the course of evolution.     

基于荧光原位杂交的藜属植物核型分析

为精确地识别藜属植物染色体组的核型特征,该文研究了4种来自青海高原的野生藜属植物(灰绿藜、藜、菊叶香藜及杂配藜)和1种从美国引进的栽培藜麦品种PI614932-HX(3)基于染色体荧光原位杂交(rDNA FISH)的核型。利用5S rDNA和45S rDNA对5种藜属植物有丝分裂中期的染色体进行FISH研究。藜属植物的核型分析结果表明:(1)藜属植物中存在二倍体(2n=2x=18)和四倍体(2n=4x=36)两种倍性,藜麦和灰绿藜为四倍体,其余3种为二倍体。(2)藜麦、灰绿藜、藜、菊叶香藜及杂配藜的核型公式分别为2n=4x=36=34m(2AST)+2sm,2n=4x=36=32m(4AST)+4sm,2n=2x=18=16m(4AST)+2sm,2n=2x=18=18m及2n=2x=18=16m+2sm。(3)染色体由大部分的中部着丝粒染色体(m)和少部分近中部着丝粒染色体(sm)组成。(4)核型类型除了菊叶香藜为1B以外,其余均属于2B类型。(5)在藜麦、灰绿藜及藜中具有分布位置不同、数量不等的双随体。5S rDNA、45S rDNA FISH结果表明:(1)藜麦和灰绿藜的染色体上存在2对5S rDNA位点和1对45S rDNA位点,藜、杂配藜的染色体上存在1对5S rDNA位点和1对45S rDNA位点,菊叶香藜的染色体上只存在1对5S rDNA位点。(2)5S rDNA和45S rDNA位点均位于染色体的短臂上。该研究首次获得了藜属植物基于5S rDNA和45S rDNA荧光原位杂交核型,为藜属植物亲缘关系研究和细胞生物学研究提供了分子细胞遗传学依据。