全 文 ：第 24 卷第 2期
Vol.24 No.2
长春师范学院学报(自然科学版)
Journal of Chang Chun Teachers College(Natural Science)
2005 年 6月
Jun 2005
赖草 PMC细胞融合现象的研究
孙振雷 , 韩德复 , 张丽辉
(长春师范学院生命科学学院 , 吉林长春 130032)
[ 摘 要] 文章报道了赖草 (Leymus scaline)花粉母细胞 (PMC)的细胞融合现象。结果表明 , 细胞融
合主要发生在间期 、 终变期。间期发生细胞融合主要是细胞质转移 , 因此不会产生明显的遗传学效
应。终变期细胞融合主要是染色体的迁移 , 其细胞遗传学效应主要是造成供体和受体细胞的染色体数
目变化 , 从而产生了非整倍体配子。文章还对细胞融合产生的原因进行了讨论。
[ 关键词] 细胞融合;细胞质转移;染色体迁移
[ 中图分类号] Q343 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1008-178X(2005)02-0052-03
[ 收稿日期] 2005-03-18
[ 作者简介] 孙振雷 (1950-), 男 , 吉林长春人 , 长春师范学院生命科学学院教授 , 从事牧草种质遗传研究。
细胞融合 (Cytomixis)是指一个细胞的细胞质 、 染色质 、 染色体乃至整个纺锤体转移到另一个细
胞中的现象。1911年 Cates和 Oenothera gigas首次发现了这种现象并进行了描述和定名 (Cytomixis),[ 1]
其后Sachs等人陆续报道了一些植物在有丝分裂和减数分裂期间的细胞融合现象[ 2 、3 、4] 。Chalk等人指
出这种现象的产生多和遗传系统的不平衡有关。其中像单倍体 、多倍体 、 远缘杂交等植株中经常发生
这种现象 , 迄今已在多种植物中发现细胞融合现象。由于细胞融合的明显遗传学效应 , 因此越来越引
起人们的重视。
本文报道了赖草 PMC细胞融合现象 。并对其产生的特点 、 原因 、 细胞学 、 遗传学效应进行了探
讨。以期能对该属的细胞遗传学乃至育种学的研究有所裨益。
1.材料与方法
材料来源于通辽市区野生种群 , 于抽穗期上午 8:00时取幼穗 , 固定于卡诺氏液中 , 24小时后
转入 70%的乙醇中备用。常规方法压片 , 醋酸洋红染色 , 显微照相 。分别观察统计分裂间期 、终变
期的融合细胞。
2.结果分析与讨论
本研究共计观察了 1株花粉母细胞间期 、 分裂期的细胞融合现象 (结果见表 、图版 1-7)。
赖草细胞融合观察结果表
间期 细 胞 分裂期 (终变期)
观察数
1260
融合数
72
融合率 (%)
5.7
观察数
860
融合数
35
融合率 (%)
4.1
从表中看出 , 间期 、终变期均出现了细胞融合现象 , 但是出现的频率却不一样 , 间期出现的频
率高于终变期。细胞融合的表现特点实际上是不一样的。一种是细胞质的转移;另一种是染色质及染
色体乃至整个纺锤体的迁移。从本实验的结果看 , 两种类型的细胞融合均有表现。间期主要表现为细
胞的转移 。其转移方式有二:其一是两毗连细胞通过胞间连丝实现细胞质从一个细胞流到另一个细胞
(图版 1);其二是两相邻细胞中间形成一管道 , 供体细胞质通过管道转移到受体细胞 (图版 2)。此二
种融合的结果一般不会导致两细胞染色质 、 染色体的增加或减少。分裂期的细胞融合主要表现为染色
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体的迁移 。其特点亦有其二:其一两细胞紧靠一起 , 细胞壁间形成通道 , 染色体通过通道从供体迁移
到受体 (图版 4);其二两相邻细胞发生细胞质融合在一起 , 导致染色体在两细胞之间流动 , 最后从
供体细胞迁移到受体细胞 (图版 5 、 6)。
版图 1—7 赖草 PCM细胞融合照相
1、 间期细胞 (两细胞壁连接 , 发生细胞质转移);2 、 间期细胞 (细胞质通过管道转移);3 、 串珠状间期细胞质
转移;4、 前期 I (染色体迁移);5 、 终变期 (两细胞质融合);6 、 终变期 (两细胞接触发生染色体转移);7 、 终变
期 (通过染色体迁移产生两个染色体数目不等的细胞);
细胞融合的结果是显而易见的 。如果属于间期细胞质的转移 , 似乎不会引起明显的细胞学 、 遗传
学效应 。因为这种行为不会导致核物质或染色体的迁移 , 也就是说不会导致细胞间遗传物质的变化。
如果发生了分裂期的细胞融合 , 那么势必导致染色体甚至染色体组乃至整个纺锤体的迁移。结果因为
迁移染色体的数量多少而产生不同的遗传学效应 。如果整个纺锤体全部迁入到受体细胞 , 那么将会得
到合核体 。这样的染色体加倍了的细胞通常产生具有合子染色体数目的配子。如果这样的配子能参与
受精 , 那么必然会产生多倍体的后代。但这样的配子 , 如果从供体迁入到受体是少数几个或者一个染
色体 , 那么结果会导致非整倍体配子的产生 (图版 7)。如果这样的配子有机会参与受精 , 那么必然
会导致非整倍体的产生。事实上 , 一部分在其后的分裂过程中由于生理 、 生化代谢干扰严重而造成细
胞崩解 (deeneration), 另一部分非整倍体配子无育性或无竞争力 , 而不能参与受精 。只有及少数的发
生染色体迁移的细胞形成的非整倍体配子能够正常参与受精。
细胞融合产生的原因 , 至今尚众说纷纭 。迄今 , 报道的细胞融合现象仅仅发生在个体的部分分生
组织细胞中 , 尚未涉及到整个个体的全部细胞 , 而且这种现象的发生尚无规律可循 。某些人提出 , 这
种现象多发生在多倍体物种中 , 二倍体发生机率似乎更少一些 。本研究材料属异源四倍体植物 , 其细
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胞学尤其减数分裂行为与二倍体无异。虽在减数分裂过程中也出现一些异常行为 , 但亦属正常范围。
细胞融合现象也和其它减数分裂行为一样 , 属于一种异常行为 , 从研究结果看 , 其发生数量不算很
大。
一些研究者曾对细胞融合现象产生的原因做过一些探讨 , 认为可能是:1 、 压片时两细胞处于半
重叠状态 , 导致细胞质融合;2 、生物体的分生组织的生理 、 生化代谢出现障碍;3 、 生物营养障碍;
4 、 外界环境条件的诱导;5 、遗传因子的控制[ 5 、6 、7 、8] 。赖草的细胞融合现象的产生应该肯定地排除第
一种可能 。因为在研究过程中 , 曾经在染色后未压片状态下进行了观察 , 也发现了融合现象 。是否是
其它几个原因引起的尚不得而知。笔者曾研究过赖草属的减数分裂行为 , 发现其存在着一定程度的异
常 , 并对其产生的原因进行过论述[ 9、10] 可以说 , 细胞融合和减数分裂与其它异常行为一样 , 原因是比
较复杂的 。由于这种异常行为并非偶然发生 , 且对遗传育种 、 起源 、进化的研究有一定意义 , 因此值
得深入研究。
[ 参 考 文 献]
[ 1] Rieger R , Michaelis A and Green M M.Glossary of genfics anel Cyfogenefics .4th edition Springer Verlag New York , 1976.
[ 2] Sachs L.Chromosome mosaics in experimenfal amphidiploids in fhe.Trficinae fleredity , 1975 , 6:157-170.
[ 3] Saevella p.Cyfomixis and fhe loss of chromosomes in meiofic and somafic cell of Gossypium.Cyfololgia 1958 , 23:14-24.
[ 4] Koul K K Cyfomixis inpollen mofher cell of Alopecurces arundinaceus.Poir , 1990 , Vo155:169-173.
[ 5] Levan A.Syncyfe formafion infhe pollen mofher cell of haploid phleum prafense.Heredifat , 1941 , 27:243-252.
[ 6] Gottschalk W.Chromosome anel nucleus migrafion during mictosporogenesis of pisum safirum.Nucleus , 1970 , 13:1-9.
[ 7] Kamxa O W P.Chromafin exfrusion anel cytomixis in pollen cell of Hodeum.Heredifas , 1960 , 46:592-600.
[ 8] Omara M K.Cyfomirisin LoLium Perenme.Chromosomea , 1976 , 55:267-271.
[ 9] 孙振雷.赖草细胞遗传学的研究 I 减数分裂行为[ J] .中国草地 , 1988 , 6:39-42.
[ 10] 潘国富 ,孙振雷.羊草减数分裂 、花粉育性及结实性的研究[ J] .中国草原 , 1986 , 3:7-14.
Investigation on Cytomixis in Meiotic Cell of Leymus Scaline
SUN Zhen-lei ,HAN De-fu ,ZHANG Li-hui
(Changchun Teachers College , changchun 130032 ,China)
Abstract:Cytomixis has been investigated and discussed in meiotic cell of Leymus Scaline.The result showed that
cytomixis occurred in interphase prophase andmetaphase.The cytomixis was due to the transfer of plasmatic material
from one cell to other in interphase.But this was due to the migration of chromatin and chromosomes in prophase
and metahase.Cytogenetic effect of the migration of chromosomeis was Occunence of aneuploid gamte.The paper
disscused , origin of cytomixis.
Key words:Cytomixis;Chromosome migration;plasmatic transfer
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