利用45S rDNA探针对宽叶野生稻和高秆野生稻基因组的FISH分析

利用45S rDNA作为探针,通过荧光原位杂交(FISH)技术对同样含有CCDD基因组的高秆野生稻(Oryza alta)和宽叶野生稻(O.latifolia)进行rDNA的荧光原位杂交定位分析和核型分析。结果显示:宽叶野生稻中45S rDNA信号分布于多条染色体上,位点数目为10~16;高秆野生稻中有6个信号点,分布于3对同源染色体上,其中2对信号位点位于染色体短臂,1对位于染色体长臂。研究结果表明,高秆野生稻45S rDNA在基因组中位点数目稳定,宽叶野生稻中45S rDNA位点数在不同个体中呈现一定的动态变化,显示这2种野生稻基因组存在一定差异;核型分析结果也表明二者基因组存在较大的差异。由此推测,高秆野生稻分化较早而趋向稳定,宽叶野生稻可能形成较晚,还处于进化过程之中。鉴于二者在基因组结构上的明显差异和进化上的不平衡性,建议把这2种野生稻划分为不同野生稻种,可能会更加符合二者的进化特性。同时,讨论了45S rDNA在染色体中分布特点与机制。     

鲤耐寒性状分子标记在遗传连锁图上的定位

与鲤Cyprinus(Cyprinus)carpio Linnaeus的抗寒性状相关的RAPD标记有6个,其中2个与荷包红鲤抗寒品系的抗寒性状相关,4个与抗寒大头鲤Cyprinus pellegrini Tchang的抗寒性状相关,且5N1451c标记被定位在第5号连锁组中。初步研究结果表明,鲤的抗寒性状是一种数量性状。     

砂梨45 S rDNA和5 S rDNA的染色体定位研究

45 S rDNA和5 S rDNA是砂梨中与核糖体RNA合成有关的2个功能片段.通过双色FISH(fluorescence in situ hybridization)确定了45 S rDNA序列和5 S rDNA在砂梨中期染色体上的分布,其中45 S rDNA位于砂梨的第4号,第11号和第15号染色体的短臂末端.5 S rDNA序列位于第12号染色体上着丝粒附近,而在第6和第13号染色体上则分布在长臂上.     

基于顺序GISH-FISH花生栽培种的染色体分析

【目的】针对花生染色体较小,染色体细胞学标记少,细胞遗传研究相对滞后,染色体分类识别困难的问题,建立能够准确区分栽培花生（Arachis hypogaea L.,2n=4x=40,AABB）A、B染色体组的新核型,提高染色体识别准确率,以揭示栽培花生和野生供体亲本的染色体对应关系,鉴定栽培种花生染色体结构变异体。【方法】以花生栽培种（Arachis hypogaea L.,2n=4x=40,AABB）的2个可能供体亲本即花生野生种Arachis duranensis（2n=2x=20,BB）和Arachis ipaënsis（2n=2x=20,AA）全基因组DNA及5S rDNA和45S rDNA为探针,利用顺序基因组荧光原位杂交（GISH）和多色荧光原位杂交（McFISH）技术（简称顺序GISH-FISH）结合DAPI染色,在准确区分花生栽培种A、B染色体组的基础上,对花生栽培品种Z5163及其供体亲本染色体进行分析,建立花生栽培种新核型,并利用该核型对其他栽培品种的染色体进行分析,以探讨该核型的应用潜力和栽培花生染色体组成特点。【结果】以A. ipaënsis和A.duranensis全基因组DNA为探针的GISH分析表明,以A. ipaënsis为探针在花生栽培种20条B组染色体上能够产生清晰稳定的杂交信号,在A组染色体上没有信号,而以A.duranensis为探针,只在18条A组染色体能产生信号,但1对A组的小染色体“A染色体”不易被区分,因此,以A. ipaënsis为探针可以准确区分花生栽培种A、B染色体组;综合5S rDNA和45S rDNA Mc-FISH和DAPI染色分析,发现花生栽培种A、B染色体组DAPI带纹、5S rDNA和45S rDNA的分布分别与A.duranensis和A. ipaënsis一致,此结果支持A.duranensis和A.ipaënsis是花生栽培种的供体亲本。DAPI染色结果显示,A. ipaënsis及花生栽培种的B组染色体均有14条染色体显示着丝粒带纹,明显多于前人报道,表明仅利用DAPI染色来区分花生栽培种A、B组染色体的方法具有局限性。综合DAPI染色、rDNA、A.duranensis和A. ipaënsis基因组探针进行顺序GISH-FISH分析,建立了可以准确识别花生栽培种A、B染色体组新核型。然后利用该核型对3个栽培种品种的染色体组成进行了分析,首次发现一个自发的花生染色体代换系MS B1（A1）,揭示了栽培花生染色体B1与A1之间存在部分同源关系。【结论】野生花生A. duranensis和A. ipaënsis分别与栽培花生A和B基因组染色体间具有很好的对应关系;研究建立的基于GISH-FISH和DAPI染色的栽培花生新核型,不但可以准确区分大部分A、B组染色体,而且还能识别栽培花生在多倍体化和人工进化过程中可能存在的自发的染色体变异,揭示A、B组染色体间的部分同源性。     

砂梨45 S rDNA和5 S rDNA的染色体定位研究

45 S rDNA和5 S rDNA是砂梨中与核糖体RNA合成有关的2个功能片段.通过双色FISH（fluorescence in situ hybridlzation）确定了45 S rDNA序列和5 S rDNA在砂梨中期染色体上的分布,其中45 S rDNA位于砂梨的第4号,第11号和第15号染色体的短臂末端.5 S rDNA序列位于第12号染色体上着丝粒附近,而在第6和第13号染色体上则分布在长臂上.     

长尖叶蔷薇基于rDNA FISH的核型分析

【目的】为精确地识别蔷薇属植物染色体组的核型特征,文章研究了长尖叶蔷薇基于染色体荧光原位杂交(FISH)的核型。【方法】利用45S和5S rDNA为探针对长尖叶蔷薇有丝分裂中期的染色体进行FISH研究。【结果】长尖叶蔷薇的染色体组有1对45S rDNA位点和2对5S rDNA位点。除4、5号是亚中部着丝点(sm)染色体外,其它都是中部着丝点(m)染色体。4号染色体是1对异形同源染色体,长臂(4L)上有1对5S rDNA杂交位点,其中位于较短染色体上的5S rDNA杂交信号极强; 5号染色体也是1对异形同源染色体,其短臂(5S)上有1对45S rDNA,长臂(5L)上则有另1对5S rDNA,两条染色体上的rDNA信号强度没有明显差异。【结论】以rDNA为探针的FISH能准确地识别长尖叶蔷薇染色体组中的同源染色体,体现其在染色体水平上的特征,为该物种用于现代月季的遗传改良提供了分子细胞遗传学背景资料。     

基于基因组原位杂交快速构建黄瓜变种间核型

【目的】利用基因组荧光原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）技术,对黄瓜（Cucumis sativus L.,2n=2x=14）种内两个变种（栽培黄瓜C. sativus var. sativus和野生黄瓜C. sativus var hardwickii）进行中期染色体分析,建立黄瓜变种染色体核型的快速分析方法,为黄瓜细胞分子遗传学研究提供基础。【方法】以栽培黄瓜‘9930’和野生黄瓜C. sativus var. hardwickii为材料,利用CTAB法提取栽培黄瓜‘9930’的基因组总DNA,采用缺刻平移法,将栽培黄瓜‘9930’基因组DNA和45S rDNA分别利用地高辛和生物素标记为探针,与栽培黄瓜‘9930’和野生变种C.sativus var. hardwickii的中期染色体进行荧光原位杂交,根据杂交结果显示的栽培黄瓜与野生变种每条染色体GISH荧光带型的不同,结合45S rDNA位点信号特征,区分栽培黄瓜与野生变种的每条染色体,并进行核型分析。【结果】荧光原位杂交结果显示,GISH信号并非平均分布于所有染色体上,而是在不同染色体的特定部位产生独特的信号,且两个变种间中期染色体的GISH信号模式差异显著。在栽培黄瓜‘9930’有丝分裂中期染色体上,除了6号染色体仅在短臂末端和近着丝粒处产生GISH信号外,其他染色体上的GISH信号集中分布于染色体的两端和近着丝粒的一侧或两侧,且每条染色体的信号特征差异明显;45S rDNA信号主要分布于‘9930’的第1、2、3、4和7号染色体的近着丝粒处,有3对强信号和2对弱信号。在野生黄瓜C. sativus var. hardwickii有丝分裂中期染色体上,杂交信号的位置及强弱与栽培黄瓜‘9930’表现明显不同,近着丝粒处均有GISH信号,但仅在第1、2、4和5号染色体的一端产生GISH信号,45S rDNA信号仅出现在第1、2和3号染色体上,表现为第1号染色体上信号极强,第2和3号染色体上信号极微弱。这些结果显示,以栽培黄瓜基因组DNA为探针的荧光原位杂交能反应出两个变种中期染色体独特的信号分布模式,通过信号的分布模式和强弱,结合45S rDNA位点信号的特异分布,可对每条染色体进行清晰地鉴别,并据此建立了两个变种的核型模式。比较前人发表的黄瓜已有重复序列的分布图,发现GISH揭示的信号分布主要位于黄瓜染色体串联重复序列区域。【结论】黄瓜基因组原位杂交能一次性快速显示基因组串联重复序列的分布图,能有效地用于不同黄瓜变种的快速核型分析;同时发现染色体上串联重复序列的分布及强弱在黄瓜变种间表现出明显的分化。     

现代月季45S rDNA的荧光原位杂交分析

以45S rDNA为探针对和平、粉和平、奇异玫瑰、红双喜、蜜糖等5个现代月季品种进行了荧光原位杂交研究。结果表明,5个品种的45S rDNA杂交位点数量均为3个,杂交位点的大小和荧光强度比较一致。在细胞分裂间期的核中,5个品种的45S rD-NA杂交位点都位于核仁内,均表现为较小且荧光较弱的杂交点,呈圆形,相互间在大小和荧光强度上比较接近。基于研究结果对现代月季品种45S rDNA的特点及演化过程进行了初步探讨。     

小麦-中间偃麦草异附加系Z4的外源染色质的分子标记

以中间偃麦草基因组DNA为探针对小麦中间偃麦草异附加系Z4进行基因组原位杂交分析，表明异附加系Z4附加的一对中间偃麦草染色体与普通小麦的一对染色体发生了相互易位。对中间偃麦草、Z4和普通小麦品种宛7107进行RAPD分析，在100条随机引物中，有两个引物S1053和S1068在Z4中能扩出中间偃麦草的特异带。在利用Z4进行小麦抗锈病育种时，可使用这两个标记进行辅助选择。     

甘蓝2号染色体的高分辨率5S rDNA荧光原位杂交

 【目的】羽衣甘蓝5S rDNA 的染色体定位和拷贝数分析,为进一步利用FISH进行2号染色体基因定位和细胞遗传图谱构建奠定基础。【方法】以羽衣甘蓝为材料,采用荧光原位杂交技术将DIG标记的5S rDNA探针定位于不同分辨率的绒毡层细胞中期染色体、粗线期染色体以及伸长DNA纤维上。【结果】在中期染色体和粗线期染色体上,都同时获得3个杂交信号位点（a、b、c）,且位于2号染色体的长臂近着丝粒区域,其信号强度为b＞a＞c;而在伸长DNA纤维上,出现了3种不同长度的念珠状长链（a、b、c）, 其物理大小分别为257、359和134 kb,这3种长链分别与3个信号位点形成一一对应关系。【结论】在羽衣甘蓝2号染色体上存在3个串联重复位点,粗略估算出3个5S rDNA位点的拷贝数分别为510、712和266。     

Chromosomal Localization of the 5S and 45S rDNA Sites and 5S rDNA Sequence Analysis in Nelumbo Species

The physical location of 45S and 5S rDNA sites by double-target fluorescence in situ hybridization (FISH) and 5S rDNA non-transcribed spacer (NTS) sequences was studied in five accessions of Nelumbo nucifera Gaertn. and one accession of N. nucifera subsp. lutea (Willd.). The chromosome number of all tested materials was 2n=16. The loci ofSS rDNA were close to the centromere regions of chromosome 3, and the loci of 45S rDNA were found on chromosomes 7 and 8 in all the six tested accessions, respectively. Similarly, 45S rDNAs were also located on chromosome 4 in four tested aocessions.The 5S rRNA gene sequences were conserved and the NTS sequences were variable among the samples. N. nucifera subsp. Iutea was the longest branch in the phylogenetic tree and clustered with N. nucifera cv. Liangzihu. N. nucifera cv.Heilongjiang and N. nucifera cv. Weishanhu showed a close relationship with each other. N. nucifera cv. Dahe Lian was closer to N. nucifera cv. Nihelu Lian than to other tested accessions. Analysis of the molecular karyotype and the 5S rRNA gene spacer sequence suggested the genetic diversity was limited within Nelumbo species and it seems suitable that American lotus was considered as the subspecies of N. nucifera.     

染色体涂染技术与动物分子细胞遗传学的建立和发展

染色体涂染 （ Ｃｈｒｏｍ ｓｏｍ ｅ ｐａｉｎｔｉｎｇ） 是一项在分子细胞遗传学水平上检测染色体重组和畸变的新技术, 包括染色体涂染 Ｄ Ｎ Ａ 探针制备和荧光标记原位杂交两部分。制备染色体涂染 Ｄ Ｎ Ａ 探针可通过流式细胞分类法, 克隆基因库或体细胞杂交株, 以及染色体显微切割和 Ｐ Ｃ Ｒ 扩增等途径, 现侧重综述近几年国际上用染色体显微切割和 Ｐ Ｃ Ｒ 扩增的方法制备探针进行家畜染色体涂染的实验技术和主要成果。研究结果表明,用该技术进行家畜染色体涂染具有很高的特异性和分辨力, 可用来检测家畜染色体畸变、性别鉴定、显微克隆等, 提高了对家畜染色体 Ｄ Ｎ Ａ 研究和分析的能力, 从而促进了动物分子细胞遗传学这一新的边缘学科的建立和发展。     

鲤鲫杂交回交子代的染色体数目及倍性

采用PHA和秋水仙素体内注射,制备鲤鲫杂交回交子代鱼(鲤鲫杂交♀×鲤鱼♂)的染色体,结果表明:鲤鲫杂交回交子代染色体组由150条染色体组成,按着丝粒位置染色体组型可分为4组,每个染色体小组均由3条同源染色体组成。鲤鲫杂交回交子代鱼的染色体数目为3n=150 条,染色体臂数NF=234,核型公式为:3n=60m 24sm 36st 30t。鲤鲫杂交回交子代的DNA相对含量是二倍体鲤鲫杂交肾细胞DNA相对含量的1.54倍,与细胞染色体试验结果一致,说明该鱼是以三倍体细胞为主的回交种。     

黄瓜倍性材料创制及染色体组成的FISH鉴定

【目的】黄瓜（Cucumis sativus L.）遗传基础狭窄,种质资源多样性较为有限,遗传育种研究相对落后。本试验旨在创制整倍体和非整倍体黄瓜种质材料,建立其准确的染色体组成鉴定方法,为进一步选育黄瓜各种染色体系、目标性状的染色体定位及遗传育种研究奠定基础。【方法】以华北生态型黄瓜‘长春密刺’的高代自交系为材料,0.4％秋水仙素溶液处理萌动种子,诱导染色体数目加倍。为获得同源三倍体材料,以诱导获得的同源四倍体为母本,二倍体为父本进行杂交,授粉35-45 d后采收成熟果实进行胚拯救。采用染色体计数,结合形态学、叶片气孔电镜观察,对诱导株及杂交后代的倍性进行鉴定。利用染色体特异的探针进行荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization,FISH）,通过观察特异探针在染色体上杂交信号的数目、强弱及位置,结合黄瓜的染色体形态参数,对诱导株的染色体组成进行鉴定。【结果】对经秋水仙素处理的‘长春密刺’材料进行有丝分裂中期染色体计数观察,结果显示诱导获得8株四倍体（2n=28）,3株非整倍体（2n=16,19,27）材料。将四倍体与二倍体杂交获得了三倍体材料（2n=21）。经荧光原位杂交分析,根据黄瓜着丝粒探针Type III和核糖体45S rDNA两类信号在染色体上的信号特征可以看出,与二倍体相比,三倍体与四倍体上杂交信号为倍性变化关系,进一步验证创制出的整倍性材料为三倍体与四倍体。不同倍性‘长春密刺’植株的形态学特征存在一定差异,四倍体植株的形态指标与二倍体差异显著;三倍体植株与二倍体在形态学上差异不显著;非整倍体植株与二倍体在形态学上差异也不显著,但其长势较二倍体弱,且花期推迟,雌雄花花期不遇,坐果率明显低于二倍体。经叶片气孔电镜观察,‘长春密刺’二倍体、三倍体与四倍体植株叶片气孔的大小与密度均存在差异,随着倍性提高,气孔的长度和宽度增加,而气孔密度则下降,说明形态学筛选和叶片气孔电镜观察可以作为鉴定黄瓜倍性的辅助方法。以上述两类黄瓜重复序列（Type III和45S rDNA）和染色体特异的单拷贝基因Csa006700为探针,对染色体数目为16的一株非整倍体诱导株进行染色体组成鉴定。重复序列的荧光原位杂交结果显示,额外的两条染色体为1号或2号染色体。进一步利用黄瓜2号染色体端部的基因Csa006700探针检测,发现该基因只在其中一对染色体上有信号,由此明确该材料为附加两条1号染色体的四体材料（2n=14+2）。研究表明秋水仙素不仅可直接诱导出同源多倍体,同时可诱导各种非整倍体植株。【结论】利用秋水仙素处理黄瓜萌动种子,诱导染色体倍性的变化,结合染色体特异探针的荧光原位杂交鉴定,可快速创制并筛选出各种染色体组成的特异新种质。     

Multicolor FISH analysis of rDNA and telomere on spinach

In this study, multicolor fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis on metaphase chromosomes of spinach with biotin-labeled 25S rDNA, DIG-labeled telomere sequences and biotin-labeled and DIG-labeled 5S rDNA was performed. There were six 25S rDNA loci located on the satellites of the third, the fifth and the sixth chromosomes, and four 5S rDNA loci located on the long arms of the third and the fifth chromosomes. The telomere loci were located on the end of the sixth chromosome and also on both the end and centromeric regions of other chromosomes. This study is an important complement to both traditional karyotype analysis and FISH karyotype analysis in spinach. __________ Translated from Hereditas (Beijing), 2007, 29(11): 1405–1408 [译自: 遗传(北京)]     

Identification and genetic analysis of multiple P chromosomes of Agropyron cristatum in the background of common wheat

Agropyron cristatum, a wild relative of common wheat (Triticum aestivum L.), provides many desirable genetic resources for wheat improvement, such as tolerance to cold, drought, and disease. To transfer and utilize these desirable genes, in this study, two wheat-A. cristatum derivatives II-13 and II-23 were identified and analyzed. We found that the number of root tip cell chromosomes was 44 in both II-13 and II-23, but there were four and six P genome chromosomes in II-13 and II-23, respectively, based on genomic in situ hybridization (GISH). The chromosome configurations of II-13 and II-23 were both 2n=22II by the meiotic analysis of pollen mother cells (PMCs) at metaphase I, indicating that there were two and three pairs of P chromosomes in II-13 and II-23, respectively. Notably, wheat chromosome 7D was absent in derivative line II-13 while II-23 lacked chromosomes 4B and 7A based on SSR analysis combining fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis with pAs1 and pSc119.2 as probes. Chromosomes 2P and 7P were detected in both II-13 and II-23. Another pair of P genome chromosomes in II-23 was determined to be 4P based on expressed-sequences tags-sequence tagged sites (EST-STS) markers specific to A. cristatum and FISH with probes pAcTRT1 and pAcpCR2. Overall, these results suggest that II-13 was a 7P (7D) substitution line with one pair of additional 2P chromosomes and II-23 was a multiple 4P (4B), 7P (7A) substitution line with one pair of additional 2P chromosomes. Moreover, we obtained six alien disomic addition lines and five alien disomic substitution lines by backcrossing. These new materials will allow desirable genes from A. cristatum to be used in common wheat.     

Chromosome painting of telomeric repeats reveals new evidence for genome evolution in peanut

Interspecific hybridization is an important approach to improve cultivated peanut varieties. Cytological markers such as tandem repeats will facilitate alien gene introgression in peanut. Telomeric repeats have also been frequently used in chromosome research. Most plant telomeric repeats are(TTTAGGG)n that are mainly distributed at the chromosome ends, although interstitial telomeric repeats(ITRs) are also commonly identified. In this study, the telomeric repeat was chromosomally localized in 10 Arachis species through sequential GISH(genomic in situ hybridization) and FISH(fluorescence in situ hybridization) combined with 4',6-diamidino-2-phenylindole(DAPI) staining. Six ITRs were identified such as in the centromeric region of chromosome Bi5 in Arachis ipa?nsis, pericentromeric regions of chromosomes As5 in A. stenosperma, Bho7 in A. hoehnei and Av5 in A. villosa, nucleolar organizer regions of chromosomes As3 in A. stenosperma and Adi3 in A. diogoi, subtelomeric regions of chromosomes Bho9 in A. hoehnei and Adu7 in A. duranensis, and telomeric region of chromosome Es7 in A. stenophylla. The distributions of the telomeric repeat, 5S r DNA, 45 S r DNA and DAPI staining pattern provided not only ways of distinguishing different chromosomes, but also karyotypes with a higher resolution that could be used in evolutionary genome research. The distribution of telomeric repeats, 5S r DNA and 45 S r DNA sites in this study, along with inversions detected on the long arms of chromosomes Kb10 and Bho10, indicated frequent chromosomal rearrangements during evolution of Arachis species.