[doc] 蕹菜的DAPI显带核型

[doc] 蕹菜的DAPI显带核型 蕹菜的DAPI显带核型 氨基酸和生物资源2005,27(1):32,34 AminoAcids&BioticResourc 蕹菜的DAPI显带核型 刁英,陈思,黄雨蝶,周明全h,胡中立 (1武汉大学生命科学学院发育生物学教育部重点武汉430072; 2渝西学院生命科学系,重庆永川402168) 摘要:利用一种新的DAPI显带技术分析了蕹菜染色体的DAPI带型及其异染色质的分布,建立了类似于G带的蕹菜DA. PI带模式图,为蕹菜的细胞遗传学研究,育种和资源的开发利用提供帮助. 关键词:蕹菜;DAPI带;显带核型 中图分类号:Q943文献标识码:A文章编号:1006—8376(2005)01—0032—03 蕹菜(Ipo~eaaquanticaForsk(Lreptar~Poir)) 亦名空心菜,通心菜,藤藤菜,竹叶菜,属旋花科牵牛 属蕹菜种,为蔓性草本植物,在热带为多年生,在亚 热带变为一年生.蕹菜原产我国南方,已有约1700 年的栽培利用历史….蕹菜在长期的栽培和选种过 程中,分化为旱蕹菜和水蕹菜两种生态型.它们之 间虽然在生物学特性上有较大的差异,但在植株形 态上基本相同,如根为须根,着生于茎蔓的各个节位 上,长2O,40cm,数量多,分布于浅土层或水中.我 国福建,广东,广西,江西,四川,湖南,云南,贵州等 省自治区栽培普遍,江浙地区亦有零星栽培.蕹菜 以嫩叶和嫩茎供食用,嫩叶和嫩茎可熟炒,生拌,清 香淡雅,甘味可口,是人们喜食的一种大宗蔬菜,被 誉为”南方奇蔬”. 蕹菜味甘平,无毒,主解野葛毒,可温中通阳,理 气宽胸,散瘀止痛,对冠心病,心绞痛,神经官能症, 胃肠炎,慢性气管炎等症有疗效.据测定,蕹菜每 100g鲜重含蛋白质2.3g,钙94mg,磷36mg,铁1.4mg 及维生素C43mg等J.目前对于蕹菜的研究主要 集中于栽培生产上.利容千J,赵有为和孔庆 东等在细胞学层面上先后对蕹菜的常规核型进行 了研究,结论不一致:利容千认为蕹菜染色体为2n = 2x=30,而赵有为和孔庆东认为2n=2x=20.本 研究利用一种新的DAPI带对蕹菜染色体进行研 究,试图揭示出其染色体的结构,并建立DAPI带模 收稿日期:2004—11—16 作者简介:刁英,女(1978一)硕士生,从事植物分子细胞遗传学与植物 转基因研究. 基金项目:国家科技攻关项目(2002BA546C),湖北省科技攻关重大项目 . (2002AA205A),武汉市科技攻关重点项目(2(~22005132). 十通讯作者.E—mail:huzhoni~li@whu.edu.cn;loyjzx@whu.edu.cn 式图,为蕹菜的品种选育提供一定的依据. 1方法 1.1材料 大叶空心菜,大圆叶空心菜,五洲牌空心菜,韩 国甜脆和泰国火箭等5个品种的空心菜种子,购于 武汉市大东门种子市场. 1.2方法 染色体制片参照Song等的方法.浸种1d 后,将种子放在铺有潮湿滤纸的培养皿中,28~C黑暗 培养,待幼根长出1,2cm后,取其根尖,立即放人固 定液中(甲醇:冰醋酸体积比3:1)固定过夜.将 固定好的根尖取出,用蒸馏水反复洗涤几次,然后放 人质量分数2%的纤维素酶和果胶酶的混合酶液 中,28~C酶解4h.洗尽酶液后,取2个根尖到干净 的载玻片上,加一滴固定液后用镊子捣碎,再滴加几 滴固定液将材料铺展开,并迅速从酒精灯的火焰上 通过,空气干燥.片子在一20~C储存备用. 图像采集及合成处理参照Liu等J.每张制片 力?401~L101xg/mLDAPI(4,6一diamidino一 2phenylindole)染片,在OlympusBX60荧光显微镜下 观察,利用SensysCCD1400E系统和MetaMorph软 件合成相片.利用z马达进行聚焦,从上到下每个 分裂相一共拍2O张图片,每张图片的聚焦平面距离 为0.1m.图片合成及去模糊由MetaMorph软件处 理.我们利用软件推荐设定的模式参数:滤镜尺寸 为7,缩放比例为0.93,结果比例尺为3. 2结果 5个品种的蕹菜染色体均为2n=2x=30,具有2 对随体染色体,染色体形态差异不大.我们对大圆 叶空心菜的染色体图像进行处理后,染色体出现了 刁英等:蕹菜的DAPI显带核型?33? 类似于G带的带纹,一共36条.其中1号染色体上 出现4条较细致的带纹,其余染色体上出现大块的 DAPI深染区,较少出现细致的带纹.3,4和5号染 色体的着丝粒处DAPI深染,而其余染色体着丝粒为 浅染.13号染色体全部深染.第5和13号染色体 C d 为随体染色体,其中5号染色体的随体位于长臂,而 l3号染色体随体在短臂.图版1展示了蕹菜的中 期染色体DAPI带纹图(图.1a)及其反相图(图. 1b),DAPI带核型(图.1c)及DAPI带模式图(图. 1d). b1I} ? . I一一I-1,一l一摹一,一I;I一?孑一-一l一?一-.订. 图1DAPI显带的蕹菜体细胞中期染色体 a.DAPI染色的染色体;b.a的灰度反相图;c.DAPI显带核型;d.DAPI显 带模式图 3讨论 我们对5个品种的蕹菜染色体计数没有发现多 倍体,染色体都为2n=2x=30,此结果与利容千的 结果一致,与赵有为和孔庆东(2n=2x=20)的结论 不同,这种不同可能是因为所选取的材料品种不同 造成的.在本研究中我们还发现大叶空心菜5号染 色体所带随体在长臂末端,这与前人的研究有所不 同,他们发现的随体均在短臂末端,这说明蕹菜随体 在染色体上的位置有一定的可变性. 在染色体上富含A—T的区域通常是重复顺序 含量高的区域为异染色质区域,而G—c丰富的区 域则是常染色质区,许多编码的基因都位于G—C 丰富的区域.DAPI是一种双链DNA特异的染料, 与DNA作用至少有两种不同的机制j.在A—T 碱基对富有区域,DAPI与双链的小沟结合,其结合 量大,发出较强的荧光;在G—C富有区,DAPI则插 入双链的DNA之间而产生较弱的荧光或不发荧光. 同时由于DAPI的结合也可能影响染色体上蛋白质 结构从而产生染色体带.因此DAPI带纹在一定程 度上反映了染色体DNA的分子序列和蛋白组成. 现在,荧光显带技术在松科植物中已经运用到研究 属间,种间及种以下水平的关系以及科内的进化水 平?叫的研究上. 到目前为止,有的种类的植物染色体在经过一 系列可能破坏染色体结构的化学处理后能够显示出 G带,但是许多植物的G带带型由于受到技术的限 制还没能很好的建立起来.Liu等发展的这项新的 DAPI荧光显带技术在染色体未经任何化学处理的 情况下,直接用DAPI进行染色,利用荧光显微镜与 软件的结合,在植物染色体上展示出了类似于G带 |-I?加 ?-{II 目 一 下?i 口I= 口?_[] 口弓A二]Inu 嗣 圉]【] iI二l 嗣??I==U _I,—一’- [==I[=?====】l [==.[=======]1] [==?【========一 口【二?I)<—[二二]_口 ? 34?氨基酸和生物资源 的丰富带纹,且带纹稳定,无论大基因组植物还是小 基因组的植物都能够很好的显示出带纹.这种方法 由于染色体未经化学处理,因此显示的带纹应该较 忠实地反映了染色体的结构和异染色质的分布.本 文利用这种新的方法对蕹菜的染色体进行了分析, 发现异染色质在染色体的着丝粒及其两侧有集中分 布,这与着丝粒的结构和组成吻合,与其他植物中的 情况相同;同时在蕹菜染色体的短臂上也有较集中 的异染色质分布. 核型和带型是物种特有的再现性很高的细胞遗 传学信息,因此本研究以大叶空心菜为基础建立蕹 菜的核型和DAPI带型对蕹菜的细胞遗传学研 究的比较分析很有意义,同时为蕹菜的育种和资源 的开发利用提供帮助. 参考文献 [1]孔庆东主编.水生蔬菜高产栽培新技术[M].湖北 科学出版社,1999.中国,武汉. [2]汪兴汉主编.水生蔬菜栽培于病虫害防治技术[M]. 中国农业出版社,2001.中国,北京. [3]童合一,邢湘臣编着.水生蔬菜栽培[M].金盾出版 社,1999.中国,北京. [4]利容千编着.中国蔬菜植物核型研究[M].武汉大 学出版社,1989.中国,武汉. [5]赵有为主编.中国水生蔬菜[M].中国农业出版社, 1999.中国,北京. [6]孔庆东主编.中国水生蔬菜品种资源[M].中国农 业出版社,2004.中国,北京. [7]SongYC,LH,DingY,”IianXB,YaoQ,MengL, ‘ HeCR,XuMS.1994ComparisonsofG—bandingpatterns insixspeciesofthePoaceae.Hereditm.121:31,38 [8]”uJY,SheCW,HuZL,XiongZY,LiuLH,soIIgYC. Anewchromosomefluorescencebindingtechniquecombi— nlngDAPIstainingwithimageanalysisinplants[J]. Chromosoma,20O4,113(1):16,21. [9]房德兴等译.染色体带:基因组的图型[M].科学出 版社,2000. [10]徐进,陈天华.荧光显带在松科植物细胞学研究中的 应用[J].世界林业研究,1997,3:18,22. DAPIBandedKaryotypeofIpomoeaaquantica Forsk(LreptansPoir) DIAOYing,CHENGSi,HUANGYu—die, ZHOUMing—quan,HUZhong—li (1.KeyLaboratoryofMOEforPlantDevelopmentalBiology,CollegeofLife Science. WuhanUniversity,Wuhan430072;2.BiologyDepartment,West ChongqingUniversity,Yongchuan402168,China) Abstract:TheDAPIbandedpatternofIpomoeaaquanticaForsk(,.reptansPoir)andthedistributionofhet- eroehromatinwereinvestigatedbyanewDAPIbandingtechnique.AndaG— likeDAPIbandedidiogramwases— tablishedtoimprovethecytogeneticresearch,breedingandexploitingtheresourcesofIpo~eaaquantica? Keywords:IpomoeaaquanticaForsk(LreptansPoir);DAPIband;bandedkaryotype