减数分裂染色体的行为及其分子基础

减数分裂是有性生殖生物配子产生的必需过程.在细胞进入减数分裂前,其染色体复制1次,但启动分裂后,细胞进行二次分裂,从而产生染色体数目减半的配子.减数分裂Ⅰ前期同源染色体的配对、联会、重组以及减数分裂Ⅰ后期同源染色体的分离是减数分裂的基本特征,而这些减数分裂特异事件的按时、依序发生则有赖于减数分裂Ⅰ前期程序性D N A双链断裂(D S B)的产生和以同源染色体为模板进行的同源重组修复.本文将对减数分裂特别是减数分裂Ⅰ前期染色体的行为进行简要综述,并就其分子基础和机制进行分析讨论.     

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。     

提莫菲维小麦与光稃野燕麦远缘杂交后代花粉母细胞减数分裂行为分析

通过普通细胞学和基因组原位杂交(GISH)研究提莫菲维小麦(Triticum timopheevi)与光稃野燕麦(Avena fatua L.var.glabrata Pat)远缘杂交后代花粉母细胞染色体减数分裂行为.结果表明,该R株系花粉母细胞的减数分裂指数为87.46,表现出一定的遗传不稳定性.GISH分析发现该F3株系中期I细胞中有4对红色杂交信号,且游离的单价体上各有1个杂交信号;后期Ⅰ、后期Ⅱ和末期Ⅱ出现落后染色体、染色体桥、微核等现象,分别占观察数的10.58％、1.92％和12.36％,这些异常现象可能是由于光稃野燕麦遗传物质干扰了小麦同源染色体或部分同源染色体的正常配对造成的.     

生物的生殖和发育

1　知识点评本章节减数分裂是高考的重点内容之一 ,主要是减数分裂的过程、染色体和 DNA的数量变化 ,染色体在减数分裂的过程中的行为变化 ,精子和卵细胞形成的比较等。综合知识的考查包括减数分裂和有丝分裂的联系与区别 ;减数分裂与生物遗传现象及遗传基本规律的关系的分析判断 ;生殖在农业生产上的应用 ;依靠细胞的全能性进行组织培养 ,以及克隆技术的过程与应用等生物科学的前沿及热点问题。为了对本部分进行整体性把握 ,可着重复习以下知识体系。1.1　正确区分染色单体、同源染色体、非同源染色体和四分体在细胞分裂间期 ,染色体复制…     

关于X和Y是同源染色体吗?——与杨士华老师商榷

贵刊90年第3期上发表了杨士华老师《关于 x 和 y 是同源染色体吗?》一文。文中提出 x 和 y 是非同源染色体,我认为这种提法不确切。下面谈谈我的一些粗浅的看法:所谓同源染色体(homolgouschromasome)是指大小、形态、结构上基本相同,代谢和遗传功能上相似在减数分裂过程中联会配对的染色体。通常认为,这些成对的染色体一个来自父本、一个来自母本。而非同源染色体是指细胞(cell)内来源于同种生物,在减数分裂过程中不配对的那些染色体。x 和 y 是一对性染色体,是在进化过程中由常染色体分化而来的,在分化过程中 y 染色体丢失     

重组酶RAD51和DMC1功能保守和分化研究进展

减数分裂(meiosis)是有性生殖细胞中发生的特殊分裂方式,在这个过程中DNA复制一次,细胞核分裂两次,最终产生单倍体的配子。雌雄配子融合后基因组又恢复到二倍体水平,不仅保证了有性生殖过程中世代间基因组的稳定性,还导致后代的遗传多样性。减数分裂同源重组(homologous recombination,HR)是其前期I的核心事件之一,它不仅保证了后续同源染色体的正确分离,而且允许同源染色体之间遗传信息发生交换,增加了后代的遗传多样性。RAD51 (RADiation sensitive 51)和DMC1 (disruption Meiotic cDNA 1)是HR过程中必需的重组酶,二者有一定的共性和特性。本文从起源、进化、结构和功能等方面总结并比较了它们间的保守和分化,并对未来的研究方向提出了展望,为进一步深入研究减数分裂的重组机制提供了借鉴。     

植物减数分裂同源染色体重组的分子机理

减数分裂是真核生物有性生殖过程中性母细胞成熟时所进行的特殊细胞分裂方式.在减数分裂过程中,同源染色体间需发生一系列有规律的重要事件,包括同源染色体配对、联会、重组、分离等,这些事件被证明是由许多遗传网络精密调控的.尽管许多调控减数分裂过程的基因已经被克隆,但减数分裂同源重组的分子机理仍不太清楚.植物是进行减数分裂研究的理想材料,近年来随着多种模式植物基因组序列测定的完成,大大加速了植物减数分裂相关基因的鉴定与功能研究.本文以拟南芥和水稻为主要对象,综述了植物减数分裂同源重组分子机理研究取得的一些重要进展,着重分析已鉴定同源重组相关蛋白的生物学功能.     

X和Y是同源染色体吗?

同源染色体(homologous chromosomes)也称"同型染色体".它是指细胞内形态、大小和结构都相同的,一个来自父本,一个来自母本,在减数分裂时两两配对的染色体.根据此定义,人类的X和Y染色体属于非同源染色体,虽然它们一个来自父方,一个来自母方,都与控制人的性别有关,但两者的形态、大小、结构相差很大.X和Y染色体既然不是同源染色体,那么在减数分裂时,X和Y染色体能否配对呢?如果不能配对的话,减数第一次分裂后期为何又能分开,X染色体到一个细胞,Y染色体     

人精母细胞重组频率和年龄相关性的分析

减数分裂遗传重组对同源染色体的正确分离和单倍体的正确形成起至关重要的作用,但人们对人精母细胞减数分裂遗传重组机制了解的还很少。通过免疫荧光染色技术标记减数分裂I联会复合体上的MLH1(DNA错配修复蛋白)位点可以检测人精母细胞的重组。文章对10例可育男性进行分析,发现每个细胞中重组位点数平均为49.4士4.4,范围为33~63,具有显著的个体差异,只有0.4%(1/220)的常染色体SC上缺少MLH1位点。进一步通过Spearman相关性分析,分析了年龄因素与个体间重组位点差异的相关性,结果提示年龄因素对常染色体及性染色体的重组均无影响。     

减数分裂与基因遗传三定律

我们知道,染色体是遗传物质DNA的主要载体,基因则是有遗传效应的DNA片段。每个基因在染色体上都有一定的座位,等位基因则位于一对同源染色体的相同座位上。不同对的等位基因之间互为非等位基因,它们既可以位于非同源染色体上,又可以位于一对同源染色体的不同座位上,位于同一条染色体上的非等位基因通常称为连锁基因。正因为染色体是基因的载体,所以,在减数分裂过程中染色体动态与基因行为之间存在着必然联系,即染色体的遗传动态成为基因遗传行为的细胞学基础。下面仅就减数分裂与基因遗传三定律的     

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。     

问题解答

问:三倍体西瓜为什么没有籽? 答:同源三倍体西瓜(3n=33)包括三个染色体组,每个染色体组有11条染色体。因此,每条染色体有三个同源染色体。在减数分裂偶线期配对的方式有两种可能:一是三个同源染色体都配在一起,形成三价体;一是二个配在一起,一个游离存在,形成一个二价体和一个单价体。到减数分裂后期Ⅰ时,同源染色体分向两极的方式只能是一个同源染色体到这一极,另两个同源染色体到那一极的不均衡分离,而     

染色体作图

1　基本原理人类对各种生物基因组的研究,无论是研究其结构,还是探讨其功能,都需要确定DNA序列在染色体上的位置,因此,遗传标记在染色体上的定位,即染色体作图是基因组学研究开展的基础。20世纪早期。Morgan以果蝇为研究材料发现了基因连锁规律,自此基因作图的工作才真正开始。基因连锁分析的原理为在某一群体中,位于同一条染色体上的两个位点在减数分裂过程中随同源染色体配对而发生重组。重组率(r)则与两个位点在染色体上的遗传距离(M)具有函数关系(见公式1、2)。1Haldre公式:M=-1n(1-2r)2　　r=1-e-2M22Kosambi公式:M=1n(1 2r1-2r)·…     

组蛋白翻译后修饰在减数分裂中作用机制的研究进展

减数分裂是有性生殖生物产生单倍体配子和遗传多样性的基础。在这一过程中,DNA复制一次,细胞连续分裂两次,形成四个染色体数目为母细胞一半的配子。在减数分裂前期,同源染色体依次进行配对、联会、重组和分离,亲本的染色体被正确分配到配子中,实现遗传物质在生物世代间的稳定传递。组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控机制之一,包括组蛋白甲基化(methylation, me)、酰基化(acylation, ac)、磷酸化(phosphorylation, ph)、泛素化(ubiquitination,ub)等。组蛋白修饰的建立、识别、擦除以及不同组蛋白修饰间的交叉会话揭示了一种“组蛋白密码”,参与了DNA复制、损伤修复、基因表达和染色质构象改变,在减数分裂多个阶段发挥重要作用。该文综述了近年来对组蛋白翻译后修饰参与减数分裂重要生物学事件的研究进展,并为后续研究内容和方向提供了新的见解。     

“减数分裂”教学的重要性及建议

(一)减数分裂与细胞学、遗传学的关系现行《生物》课本中“减数分裂与生殖细胞的成熟”一节教材是全书中重要的一节,减数分裂是一种特殊的有丝分裂。在减数分裂过程中细胞经过连续两次分裂,而染色体只复制一次,结果使性细胞中染色体数目减半。性细胞再经受精作用形成合子,合子中染色体数目又恢复到亲代体细胞中染色体数目,从而使亲子代细胞中的遗传物质保持相对稳定。减数分裂的前期I,细胞中的染色体发生了一系列特殊的变化——同源染色体联会、交叉互换和分离。每一对同源染色体中的两条染色体彼此分离,以后随机地分配到二个子细胞中去;异源染色体     

黄瓜同源三倍体创制及减数分裂行为观察

采用常规杂交法研究黄瓜二、四倍体杂交过程中亲本育性、授粉组合及亲本基因型对杂交结实率的影响,并利用减数分裂制片法对获得的黄瓜同源三倍体进行了花粉母细胞减数分裂行为的观察.结果显示:(1)同源四倍体白交结实率比较低(13.0%～14.5%),可能与其花药内所包含的正常花粉粒比例小及花粉管萌发长度较短有关.(2)二、四倍体杂交组合的结实率很低(0.26%～0.02%),但在两种配组方式之间存在着明显差异,即以同源四倍体黄瓜为父本和二倍体黄瓜为母本的杂交结实率比较高,反之则杂交结实率比较低.(3)在二、四倍体杂交过程中,二、四倍体的基因型对杂交结实率的影响较大,以杂交双亲同属一个基因型的杂交效果较好.(4)同源三倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同,但存在较高频率的染色体异常行为:中期I染色体构型复杂,在大多数花粉母细胞中可观察到单价体、二价体、三价体的存在;中期Ⅰ和Ⅱ有少数染色体游离于赤道板外;后期I和后期Ⅱ常出现落后染色体、染色体桥及细胞分裂不同步现象,其最终结果导致了不正常四分体和不可育配子的形成.(5)同源三倍体花粉粒的平均可染率和萌发率分别为18.8%和11.3%.研究结果表明,黄瓜二、四倍体正反交能直接获得同源三倍体材料;同源三倍体花粉母细胞减数分裂异常导致不育配子的形成是引起其育性低的细胞学原因;同源三倍体的部分育性为通过同源三倍体的回交来选育初级三体系奠定了基础.     

中国地鼠减数分裂染色体的研究

减数分裂是发生在二倍体生殖细胞形成配子时的一种特殊的细胞分裂。在这一过程中,染色体经历着一系列的复杂变化,即配子的染色体数减半和同源染色体间的遗传物质交换等。因此这方面的研究,无论在细胞遗传的理论或应用上(评价各种诱变因子对性细胞的影响)都具有重要的意义。     

联会复合体的组成、功能及遗传控制

在多数有性生殖生物中,减数分裂第一次分裂前期同源染色体间会形成一种复杂的超级蛋白结构——联会复合体(Synaptonemal complex,SC)。该结构与同源染色体间的配对、联会、交换、分离等过程密切相关。若其出现异常,将可导致性母细胞大量凋亡,宏观上即表现为生物个体不育。近年来,该结构已成为减数分裂研究领域的一个热点,但其控制机理至今所知还十分有限。文章对联会复合体的组成、功能及其遗传控制等情况进行概述,并对其未来的研究进行探讨和展望。     

联会复合体的组成、功能及遗传控制

在多数有性生殖生物中, 减数分裂第一次分裂前期同源染色体间会形成一种复杂的超级蛋白结构--联会复合体(Synaptonemal complex, SC)。该结构与同源染色体间的配对、联会、交换、分离等过程密切相关。若其出现异常, 将可导致性母细胞大量凋亡, 宏观上即表现为生物个体不育。近年来, 该结构已成为减数分裂研究领域的一个热点, 但其控制机理至今所知还十分有限。文章对联会复合体的组成、功能及其遗传控制等情况进行概述, 并对其未来的研究进行探讨和展望。