植物细胞染色体倍性鉴定
魏爱民, 杜胜利, 韩毅科, 张 历
( ) 天津市黄瓜研究所, 天津 300192
摘 要: 综述了植物细胞染色体倍性鉴定的染色体计数法、流式细胞
法、检测
气孔大小及气孔保卫细胞叶绿体数目法等各种检测方法, 并对其优缺点进行了评述。
关键词: 植物; 倍性; 染色体; 流式细胞分析; 气孔; 叶绿体
() 中图分类号: S641. 3 文献标识码: A 文章编号: 100626500 20010220041203
(倍性鉴定在植物遗传育种中具有十分重要的作用。 在单倍体育种中, 通过花药 花粉小孢 ) 子、未受精子房等途径再生出的植株, 往往是单倍体、双单倍体及其他倍性植株的混合群体,有效的倍性鉴定是了解其遗传背景和进一步应用的基础。 尽早检测出单倍体有利于对其进行 加倍处理。在三倍体无子西瓜、甜瓜的种子检测中, 倍性鉴定可用来检测种子纯度。另外, 倍性 鉴定也可用于分析细胞分裂活动等生理和遗传研究。国内外关于各种鉴定方法的报道不少, 但 较分散, 而且很少见将各种方法加以综合和比较的报道。本文综述了各种倍性鉴定方法并对其 优缺点进行了评述。不同倍性植株在细胞学和形态解剖学上具有明显差异, 目前倍性鉴定方法
主要有两种类型。
收稿日期: 2001203227 ( ) 作者简介: 魏爱民 19722, 女, 天津蓟县人, 研究实习员, 主要从事生物技术研究工作.
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A bstra c t: A cco rd in g to G e rbe ra j am eson ii g row h ab it io n an d th e ch a rac te r o f so il an d th e
, c lim a te in no r th C h in ath e p ap e r d isc r ib ed th e cu ltu re an d m an age tech n iqu e s o f G e rbe ra
.j am eson ii in de ta il
Key word s: G e rbe ra j am eson ii; no r th C h in a; cu ltu re
以大叶黄烟未传粉子房培养再生植株的根尖为材料, 用醋酸洋红或苏木精染色压片, 观察细胞 中 期染色体并计数。 从观察统计的根尖细胞染色体数目来看, 单倍体占 79. 4% , 二倍体占
2 8. 25% , 其他倍性占 12. 35% 。 谷祝平等对百合离体子房培养所形成的再生植株, 取根尖用 孚尔根反应压片法进行细胞学观察和染色体计数, 发现单倍体植株为 65. 71% , 二倍体植株为
3 24. 34% 。陈瑞阳等在国内首创利用去壁低渗法进行染色体标本制备, 对 37 科 105 种植物进 行切片制备, 详细
了不同植物的低渗、酶解、染色时间。去壁低渗法比常规压片法具有若干 优点, 是当前植物染色体研究中的重要方法。 该方法既可用于染色体计数, 还可用于染色体组 型分析 分带等研究, 并可借助扫描电镜对植物染色体进行观察。 但是这种方法需要装G im sa 备良好的实验室条件和富有经验的技术人员, 而且操作过程比较繁琐, 工作量大。 所以人们一 直在探索鉴定植物倍性的更简便和准确的方法。
2 间接鉴定法
()2. 1 流式细胞分析法 F low C y tom e t ry
含量进行检测, 然后该方法是通过流式细胞分析仪对大量的处于分裂间期的细胞 DN A
() 经仪器附设计算机自动统计分析, 最后绘制出 含量 倍性的分布曲线图。具体的操作分 DN A
) 两步: 1材料及细胞核准备。 新鲜材料置于含有对 DN A 特异性的荧光染料 DA P I 的缓冲液
)内, 用剃须刀切碎, 悬浮液经 20, 40Λm 尼龙网过滤, 调整细胞核密度至 10, 30 万个mL 。 2 ƒ
( ) 用流式细 胞 分 析 仪 检 测 每 个 细 胞 核 荧 光 信 号 强 度, 并 经 仪 器 自 动 分 析。 F low C y tom e te r
含量与荧光信号强度成正比关系。 细胞核的倍性最后以 值表示, 1表示细胞核单倍DN A C C
4, 5 体, 2表示细胞核二倍体, 依次类推。 C
利用流式细胞分析仪的特点是快速、简便、准确。 准备好的细胞核样品在数分钟内即可完
6 成测定和分析, 所以特别适合于样品较多的倍性检测分析。 缺点是需要有较昂贵的专门设 备。
2. 2 气孔大小及保卫细胞叶绿体数目
关于倍性与植株叶片气孔大小及保卫细胞叶绿体数目的关系已有许多文献报道。 李春 7红 对玉米花药培养的再生植株进行了倍性鉴定, 采用根尖染色体压片法和气孔保卫细胞长 度法平行鉴定, 得出玉米单倍体植株的鉴定标准是气孔保卫细胞长度不超过 29 , 其鉴定的Λm 8 () 精度可达到 95% 。陈士炎对 15 个不同倍性自然茶树品种 品系、单株叶片保卫细胞中叶绿 体数目观察结果表明: 不同倍性间每个保卫细胞中的叶绿体数目变异程度比同倍性内品种或 单株间大得多, 达极显著差异, 二倍体植株保卫细胞叶绿体数目?16, 三倍体植株叶绿体数目
9 ?24, 四倍体植株叶绿体数目?32, 表明叶绿体数目与植株倍性存在相关性。 刘仁祥研究了 烟草花粉植株染色体倍性的早期快速鉴定, 以展开第 5 叶为材料, 用气孔保卫细胞叶绿体数倍
10株仅需 1, 2 。 研究比较了糖甜菜二倍体、三倍体和四倍体植株在气孔密m inSh ao k e W an g
度、气孔大小、保卫细胞叶绿体数目等方面的差异, 结果见表 1。
表 1 糖甜菜不同倍性植株气孔密度、气孔大小、 可以看出, 二倍体和四倍体植株之间气孔
保卫细胞叶绿体数目 密度、气孔大小、保卫细胞叶绿体数目存在显
气孔数 染色体 气孔直径 叶绿体数 著差异, 而三倍体和四倍体之间差异较小。 2 ƒ 倍 性Λm ƒ保卫细胞ƒmm 2. 3 植株形态指标鉴定1 099. 1 31. 8 13. 91 二倍体
随着细胞染色体倍性的增加, 植物细胞和三倍体 786. 7 34. 1 20. 18 11 四倍体 809. 8 35. 3 25. 25 各器官体积一般趋于增大。等 研究. NSa r i
比较了 2 个西瓜品种二倍体及其单倍体植株的田间表现, 发现单倍体植株的叶面积、茎长、茎
粗显著低于二倍体, 单倍体植株的雌、雄花也明显小于二倍体, 单倍体雄花中没有花粉粒, 而二
12 倍体有。马国斌等研究了甜菜四倍体植株的形态特征, 结果表明: 气孔、花粉粒、花冠和种子
13 均大于二倍体。杜胜利等研究了黄瓜辐射花粉授粉产生再生植株的形态特征, 结果表明: 单
倍体植株较之二倍体植株具有长势弱、叶片小、花冠裂片深等特点。
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