对细胞分裂考查的分析与解答策略

细胞分裂,特别是减数分裂,过程非常抽象,而且整个过程涉及的问题也很多,如染色体的行为和数量、DNA的数量、细胞形态与结构等方面的变化,涉及这部分内容的考查,出错率很高。为此,笔者对该部分内容常见考查方向、方式及解答策略进行了总结,以供参考。     

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.     

胡杨小孢子发生及微管骨架变化与异常研究

利用压片法和间接免疫荧光结合DAPI(4′,6-diamidino-2-phenylindole)染色法,对胡杨小孢子母细胞减数分裂过程中微管骨架变化和染色体行为进行观察研究。结果表明:（1）胡杨小胞子母细胞减数分裂进程中染色体行为正常,其中:偶线期可观察到单价体,中期Ⅰ会出现落后染色体,末期Ⅰ和末期Ⅱ的核仁呈现动态变化。（2）胡杨小孢子发生过程中细胞内微管骨架呈动态变化过程,其中:中期Ⅱ形成平行纺锤体以及三极纺锤体;末期Ⅱ未观察到典型的成膜体结构,同时型胞质分裂受子核间辐射微管系统调节,通过胞质向心收缩而发生,胞质分裂后形成四边形和四面体型四分体。（3）胡杨小孢子母细胞减数分裂过程中还存在各种异常细胞学现象,其中:中期Ⅱ平行纺锤体发生融合;中期Ⅱ 和后期Ⅱ孢母细胞两个纺锤体间的胞质会出现裂沟;四分体时期存在三分体和二分体,并产生天然2n花粉和连体花粉。     

丝裂原活化蛋白激酶对卵母细胞减数分裂成熟和排卵的调控作用及机制

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路是一条从酵母到人中都高度保守的信号转导途径,广泛地存在于各种真核细胞中。近30多年来的研究表明,在几乎所有物种的雌性生殖细胞发育和减数分裂成熟过程中,该信号通路都发挥着至关重要的作用。特别是在包括人、小鼠和家畜的哺乳动物中,MAPK信号通路在卵母细胞恢复减数第一次分裂过程中被激活,调控纺锤体组装和细胞周期进程,并在颗粒细胞中介导促性腺激素的生理作用,促进卵丘扩展、排卵和黄体形成。虽然MAPK信号通路在雌性生殖过程中发挥着如此广泛的生理功能,并且这些功能在进化过程中高度保守,但是对于其作用机制,特别是其直接作用靶分子,在很长一段时间没有被充分研究清楚。近些年,基于一些新的基因编辑小鼠模型和理论研究成果,以及各种组学技术的广泛应用,人们进一步揭示了MAPK在减数分裂恢复过程中直接磷酸化激活RNA结合蛋白——胞质聚腺苷酸化原件结合蛋白1 (cytoplasmic polyadenylation element-binding protein-1,CPEB1),促进母源m RNA的poly(A)尾延伸,介导蛋白翻译激活。这些研究结果不但构成了目前本领域哺乳动物卵母细胞成熟和排卵机制的基本理论,也对本领域其他相关研究提供了可借鉴的研究思路。结合本研究组和其他科学家近年来的系统研究工作,我们对MAPK与卵母细胞成熟和排卵的研究进行了历史回顾,介绍了当前研究进展,提出了新近出现但尚未解决的科学问题,包括MAPK在颗粒细胞中对m RNA翻译和降解的调控,以及对翻译起始复合体、m RNA加尾酶的直接磷酸化激活等。     

水稻减数分裂同源染色体分离机制研究新进展

与有丝分裂不同,减数分裂染色体复制一次,细胞分裂两次。这种质的差异与染色体臂上及着丝粒处黏着蛋白的分步消失有关。染色体臂上黏着蛋白在减数第一次分裂消失是保证同源染色体分离的前提;而着丝粒处黏着蛋白的维持是保证姊妹染色单体在减数第二次分裂才相互分开。shugoshin是一个着丝粒定位的蛋白,其主要功能是保护姊妹染色单体着丝粒区域黏着蛋白在减数第一次分裂过程中不被降解。shugoshin蛋白在真核生物中具有较高的保守性,上世纪90年代在果蝇中首先发现了shugoshin蛋白(Mei-S332),然而其功能在不同物种中有了进一步分化。     

光温敏核雄性不育小麦BS366花粉母细胞减数分裂的细胞学研究

要以小麦光温敏核雄性不育系BS366为材料,采用卡宝品红压片法研究花粉母细胞减数分裂的细胞学变化。结果表明:不育环境下的BS366花粉母细胞减数分裂过程中染色体和细胞形态异常现象较多。染色体异常主要表现为:染色体落后,染色体桥、染色体散乱排列,微核、染色体分离不同步。细胞形态异常表现为:二分体时期细胞质不完全分裂,细胞板不平整;四分体时期子细胞大小不一。花粉母细胞减数分裂后,异常四分体的比例为62.88%;成熟花粉粒中败育率为89.5%。推测减数分裂期间异常的染色体行为以及细胞形态可能是影响花粉育性降低的重要原因。     

烟草小孢子母细胞减数分裂过程中微管分布变化

应用间接免疫荧光标记技术和激光共聚焦扫描显微镜成像技术观察了烟草小孢子母细胞减数分裂过程中微管的分布变化。在减数分裂前期,小孢子母细胞中的微管较短,随机分散在细胞质中。在减数分裂中期,细胞质中微管形成纺锤体,控制染色体的分布。进入减数分裂I后期,部分纺锤体微管将两组染色体拉向两级。在减数分裂Ⅱ中期,细胞中的微管又形成两个纺锤体。在减数分裂Ⅱ后期,纺锤体微管解聚为微管蛋白分散在细胞质中。胞质分裂发生在四个细胞核形成之后,通过细胞核之间的质膜向内缢缩分隔四个细胞核,产生四个小孢子。     

响叶杨小孢子母细胞减数分裂及染色体行为的研究

采用醋酸洋红压片法对响叶杨（Populus adenopoda）小孢子母细胞减数分裂进程中的染色体行为进行了研究。结果表明：响叶杨小孢子发生发育过程与其雄花芽／花序的外部特征和花药颜色有着密切关系;住其减数分裂进程中染色体行为正常,表明响叶杨同源染色体间表现出了较高的同源性,在中期Ⅱ平行纺锤体的出现与天然花粉中大花粉的存在可能有一定的联系;同时,减数分裂过程中核仁数目存在若动态变化,这种现象叮能与杨属植物占多倍性起源有关。同一花芽的不同部位,减数分裂进程较不同步,这种小同步性是响叶杨适应环境的一种进化表现。     

小鼠Cdc25B核输出序列

为探讨小鼠卵母细胞中Cdc25B(cell division cycle 25 homolog B)核输出序列在卵母细胞G2/M转换过程中的调控机制,应用显微注射方法将Cdc25B的野生型、N末端缺失1～51位氨基酸片段(Cdc25B-Δ51)、1～65位氨基酸片段(Cdc25B-Δ65)突变体的mRNA和pEGFP-Cdc25B-WT、pEGFP-Cdc25B-Δ51、pEGFP-Cdc25B-Δ65的融合质粒显微注射到含有完整生发泡的小鼠卵母细胞中,观察不同注射组小鼠卵母细胞发生生发泡破裂的情况及蛋白质亚细胞定位。结果显示Cdc25B-Δ51及Cdc25B-Δ65都丧失了诱导小鼠卵母细胞减数分裂的能力;同时亚细胞定位研究表明在G2期野生型Cdc25B主要分布在细胞浆中,Cdc25B-Δ51在核浆均有分布,Cdc25B-Δ65则主要分布于细胞核中。研究结果表明Cdc25B在52～65位氨基酸之间存在核输出序列(nuclear export sequence,NES),NES参与的核转运机制作为一种重要的调控机制控制着细胞的生理进程;N末端的氨基酸对减数分裂的重启动起促进作用。     

部分菊属植物及其种间杂种减数分裂异常现象观察

对不同倍数性菊属植物及其部分种间杂种的减数分裂异常现象进行观察统计,并分析其形成机制以及在菊属系统演化中的作用。结果表明,菊属减数分裂异常现象包括分裂不同步、二价体提前解离、二价体互锁、染色体桥、落后染色体等。减数分裂不同步现象普遍存在于菊属植物减数分裂过程。二倍体的菊花脑、甘菊、异色菊的部分二价体在终变期提前解离为单价体。菊花脑及其部分杂种中观察到了互锁二价体。四倍体菊花脑、南京野菊、‘黄英’、‘滁菊’在AI和AII都出现了染色体桥,毛华菊有1.5%的PMC在AI出现染色体桥。四倍体菊花脑AI、AII期出现落后染色体的频率分别为10.6%和7.3%;毛华菊AI期出现落后染色体的频率为4.4%;栽培菊‘黄英’和‘滁菊’在AI、AII期出现落后染色体的频率高于毛华菊。杂种出现染色体桥及落后染色体的频率普遍高于亲本。倒位以及由其引起的各种染色体结构变异可能在菊属系统演化过程中起着重要作用。