全 文 ：果 树 学 报 2012，29（6）: 985～989
Journal of Fruit Science
宜昌橙体细胞染色体的 45SrDNA荧光原位杂交分析
邓红红，汪卫星 *，李 晔，向素琼，郭启高，何 桥，李晓林，梁国鲁 *
（西南大学园艺园林学院，重庆 400715）
摘 要: 【目的】 为了初步探讨宜昌橙（Citrus ichangensis Swingle）体细胞染色体联会发生的机制，【方法】以中国农业
科学院国家种质重庆柑橘圃（CRICAAS）提供的宜昌橙为试验材料，利用荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hy-
bridization， FISH）研究了其体细胞有丝分裂中期染色体上 45S rDNA 的分布情况，并结合联会区域比较分析。 【结果】
结果表明，不同类型宜昌橙细胞分裂中期染色体 45SrDNA 的分布位点无明显差异，均存在 4 个杂交位点，分别位于
第 2 对同源染色体的短臂端部或者近端部，及第 9 对染色体的次缢痕区域。 【结论】宜昌橙体细胞染色体联会现象并
非随机生物现象，而是宜昌橙固有的细胞学特征；其体细胞染色体联会以同源染色体联会为主，推测可能与异染色
质集中区域或者结构形成有关。
关键词: 宜昌橙； 体细胞； 染色体联会； 荧光原位杂交； 异染色质
中图分类号：S666．4 文献标志码：A 文章编号：1009－9980(2012)06－985－05
Study on chromosome synapisis of Citrus ichangensis somatic cells by
45SrDNA-FISH
DENG Hong-hong， WANG Wei-xing*， LI Ye， XIANG Su-qiong， GUO Qi-gao， HE Qiao，LI Xiao-lin，
LIANG Guo-lu*
（College of Horticulture and Landscape Architecture ，Southwest University， Chongqing 400715 China）
Abstract: 【Objective】The objective of the study is to discuss the genetic mechanism of chromosome
synapsis in somatic cell ofCitrus ichangensis Swingle. 【Method】 The distribution of 45SrDNA on chromosome
in metaphase of mitosis of C. ichangensis offered by CRICAAS(Citrus Research Institute， Chinese
Academy of Agricultural Sciences) had been researched by FISH(fluorescence in situ hybridization)
technique. 【Result】45S rDNA sites in these strains did not differ significantly and four 45S rDNA
hybridization sites were existed in these typess and located in the end or proximal end of the shot arms of
the second pairs of homologous chromosomes and secondary constriction region of the ninth pairs of
homologous chromosomes respectively. 【Conclusion】It can be found that synapsises in C. ichangensis
Swingle could occurre in stable rates between the second and ninth homologous and non homologous
chromosomes based on the above results， and it may be relative to area of heterochromatin concentration
or their structures formation areas.
Key words: Citrus ichangensis； Somatic cell； Chromosome synapsises； FISH technique；Heterochromatin
宜昌橙为 （Citrus ichangensis） 为芸香科（Ru-
taceae）柑橘属（Citrus）常绿果树，具抗寒性强、耐贫
瘠、矮化，且具有适应性广和抗病性强（尤其是柑橘
溃疡病）特点，是非常宝贵的柑橘种质资源和砧木材
料，目前对宜昌橙的研究集中在起源、地理分布、砧
木利用以及生理特性方面， 而对其细胞学研究则相
对较少。
染色体在细胞分裂期配对 （chromosome pair-
ing），或者称联会（synapsis）往往是生物体形成配子
的减数分裂特有现象， 是减数分裂的重要特征。
Overton[1]和 Metz[2]分别于 1909 和 1916 年报道了体
细胞染色体联会现象。 根据体细胞有丝分裂中期和
间期染色体距离的测量结果分析， 有学者认为某些
动物和植物体细胞中同源染色体位置常常是非随机
收稿日期： 2012－06－11 接受日期: 2012－07－22
基金项目： 国家大学生创新性实验计划项目（101063511）；中央高校基本科研业务费专项基金项目（XDJK2011D011）；农业部 948 项目
（2011-G21(2)）
作者简介： 邓红红，女，在读硕士生，研究方向为果树资源与遗传育种。 Tel: 15923979953，E-mail: denghonghong2010@163.com
觹 通讯作者 Author for correspondence． E-mail: lianggl@swu.edu.cn； E-mail: lcyx802@163.com
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2012.06.011
果 树 学 报 29 卷
表 1 宜昌橙 45S rDNA-FISH 结果
Table 1 The result of 45S rDNA-FISH of C. ichangensis
的相互靠近， 并称此现象为体细胞同源染色体配对
（somatic pairing）， 也称为体细胞联合或者联会（so-
matic association or synapsis）[3]。该领域以往的研究多
数是停留在染色体相互靠近这一表面现象的描述和
统计， 关于染色质或者染色体丝的真正连接和可能
发生的基因重组和遗传物质的交换以及联会的机制
方面的研究也只是在少数物种中有所涉及。
前期研究发现宜昌橙是体细胞染色体联会很好
的材料， 不仅可清晰的观察到染色体质或丝之间的
连接，且经过初步统计，联会频率达 27.1%～40.2%，
这为进一步深入研究其联会发生的染色体区域、染
色体类型和联会机制创造了重要前提条件。 我们从
细胞学角度， 利用 45S rDNA 荧光原位杂交技术
（（fluorescence in situ hybridization， FISH） 对宜昌橙
体细胞有丝分裂中期的染色体进行观察和研究，分
析了 45S rDNA 在染色体上的分布位点数目和分布
区域， 初步探讨了宜昌橙体细胞染色体联会发生的
机制，为后续进一步的研究提供借鉴和参考。
1 材料和方法
1.1 材料
供试材料为宜昌橙 8 个类型，分别为‘No.1’、‘4
号’、 ‘2586’、‘三叶’、‘6-3’、‘贵州’、‘袁大光皮’和
‘怀化’宜昌橙，均取自中国农业科学院国家种质重
庆柑橘圃（CRICAAS）。
1.2 方法
1.2.1 体细胞染色体标本制备 利用去壁低渗—火
焰干燥法[4]，制备体细胞染色体标本，镜检备用。取宜
昌橙幼嫩茎尖，0.002 mol·L-1的 8-羟基喹啉溶液离
体处理 3 h，卡诺氏固定液（甲醇∶冰醋酸=3∶1）固定
3 h，去离子水清洗，浸泡 30 min，果胶酶-纤维素酶
（10:1，3%）酶解 3 h，去离子水浸泡 10 min，卡诺氏
固定液固定 30 min， 涂片，5% Giemsa 染液染色 10
min，Olympus显微镜镜检，摄像。
1.2.2 45S rDNA-FISH 分析 45S rDNA 序列质粒
由南开大学惠赠，质粒 DNA提取采用北京鼎国的质
粒快速提取试剂盒， 检测 DNA 质量用 0.8%琼脂糖
凝胶电泳；探针（Roche 公司）标记使用地高辛随机
引物延伸法；原位杂交及杂交信号的检测参照 Chen
等[5]、Jiang 等[6]及 Kamstra 等[7]的方法，稍作改动。 主
要包括染色体标本前处理，探针标记，封阻 DNA 制
备，杂交缓冲液配制及杂交，洗脱及信号检测，镜检
图像采集。 其中染色体制片衬染试剂为 DAPI，所激
发的荧光为蓝色， 抗体结合时均采用 Anti-digoxin-
genin-fluorescein，所激发的荧光为绿色，为了便于图
片分析，将衬染颜色模拟转换为红色，因此合成后在
信号的区域则显示为黄绿色。
2 结果与分析
以 45S rDNA 为探针， 利用 FISH 技术与供试 8
个类型宜昌橙体细胞中期染色体进行原位杂交，每
个类型的宜昌橙分别统计了 45 个具有杂交信号的
分裂相， 并选取染色体形态较好且信号清晰的中期
染色体摄像。 8 个类型宜昌橙体细胞中期染色体
45S rDNA-FISH结果表明，不同类型宜昌橙 45S rD-
NA在中期染色体中的存在位点没有差异，均存在 4
个 45S rDNA 杂交位点。 据前人 [8-9]对宜昌橙的核型
分析及染色体的长度和臂比可以确定其杂交位点分
别位于第 2 对同源染色体的短臂端部或者近端部，
及第 9 对染色体的次缢痕区域上。 对发生联会的染
色体进行了分析（表 1、图版-a~h），结果发现 8 个不
同类型宜昌橙体细胞中 1~2个杂交信号位于染色体
发生联会的区域，其中除了‘三叶’宜昌橙只有 1 个
45S rDNA 杂交位点位于染色体联会区域（图版-c），
其他类型均是 2个杂交位点位于联会区域（图版-a，
b，d~h）。
由图版-a，b，d~h 可见，‘No.1’、‘4 号’、‘2586’、
‘6-3’、‘贵州’、‘袁大光皮’和‘怀化’等 7 个类型宜
昌橙的体细胞中期染色体具有两对位置与分布区域
基本相同的同源信号， 主要是位于第 2 对同源染色
体的短臂端部或近端部， 以及第 9 对染色体的次缢
痕区域。 由此可以提出在宜昌橙体细胞染色体的中
期 45S rDNA 信号的分布区域是存在于同源染色体
之间。 而如图版-d 所示，‘三叶’宜昌橙仅有 1 个杂
交位点位于染色体联会区域， 另外两个杂交位点分
别位于第 1 对和第 9 对染色体上， 由此可以认为
45S rDNA 信号的分布区域是发生在非同源染色体
材料
Materials
45S rDNA位点数目
Total number of
signals of 45S rDNA
位于联会区域的位点数目
Number of signals of 45S rDNA
in the area of pairing
No. 1
4 号 4 Hao
2586
三叶 Sanye
6-3
贵州 Guizhou
袁大光皮
Yuandaguangpi
怀化 Huaihua
4
4
4
4
4
4
4
4
2
2
1
2
2
2
2
2
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6 期 邓红红等: 宜昌橙体细胞染色体的 45SrDNA 荧光原位杂交分析
之间。
3 讨 论
3.1 45SrDNA与宜昌橙体细胞染色体联会
通过分析 45SrDNA 在染色体分布的数目和定
位的位置，可以很好地用于鉴别染色体，同时在系统
发育学和物种亲缘关系研究中也是一项很重要的依
据。 45SrDNA 是高度串接重复序列，在基因组上有
一对或者几对染色体具有此位点， 在染色体上的物
理位置具有一定的固定性， 可以为研究基因组在分
子和染色体水平上的进化提供线索 [10]，可以有效地
反映种、 属间的分化程度 [11]。 通过 FISH 技术将
45SrDNA 在染色体上进行定位，可以为核型分析提
供有效的细胞学标记， 特别对于染色体较小且形态
相近的物种[12]，并且对研究基因组间的关系、进化情
况以及在基因组内区分染色体类型也具有重要意
义[13]。
本文结合荧光原位杂交技术研究了宜昌橙体细
胞中期染色体上 45SrDNA 在宜昌橙体细胞染色体
上的分布区域和染色体的联会进行了比较分析，发
现它的分布位点主要是第 2 对同源染色体的短臂端
部或者近端部，及第 9对染色体的次缢痕区域。它的
分布位点呈现一定的物理位置的固定性。梁国鲁等[9]
曾对国家果树种质柑橘圃的 60 个具有代表性的柑
橘属采用 Tanaka 的分类系统进行分类发现，宜昌橙
的随体组来自枸橼的 1 对缢痕大随体和柚的 1 个大
随体。 这与梁国鲁等[9]的研究结果呈现出一致性。
3.2 宜昌橙体细胞染色体联会可能的机制
体细胞染色体联会现象发生的机制， 国内外学
者的研究报道中尚未形成定论。 有学者认为是化学
药剂对有丝分裂中期染色体的排列有影响， 如秋水
仙素，8-羟基喹啉、溴代萘、放线菌酮能增加某些染
色体间的距离， 而氯霉素则有促进体细胞染色体联
会的作用。 Avivi等[14]发现秋水仙碱对普通小麦具端
着丝粒同源染色体联会现象具抑制作用， 在预处理
时间相同情况下， 着丝粒间的平均距离随处理液浓
度的增加而增加。 他们认为秋水仙碱破坏了纺锤丝
微管蛋白的形成，而抑制同源染色体联会。 Singh等[15]
在证明了小麦——黑麦体细胞染色体联会现象的同
时， 也认为化学药物对染色体的预处理并不影响同
源染色体的配对。 还有学者认为同源染色体的联会
现象是一种环境效应 ， 并非生物体固有特性 。
Ravindran[16]用不同的培养基培养虎眼万年青（Or-
nithogalun virens），发现根尖细胞同源染色体的联会
是些土壤因子后效应，pH值则可能使核蛋白的离子
发生变化，导致某些染色体紧密连接。 但戴灼华等[17]
持相反意见， 他发现不同地区金色果蝇近缘种品系
脑神经节细胞的同源染色体有规律地联会， 并认为
是果蝇物种的固有特性， 而非人为或者化学药物的
作用。
也有学者认为是异染色质区段相互吸引并黏合
的结果。Ashley[18]对 O. virens花粉生殖核及根细胞染
色体的研究发现，经 C 带技术处理后，未显带的非
同源染色体端粒间仍发生联会。有研究表明，染色体
联会与间期染色中心有关， 而染色中心与中期染色
体的结构异染色质一致[19]。 所以染色体结构异染色
质也可能是促使体细胞染色体联会的一种因素 。
Avivi 等 [14]在普通小麦中发现了影响体细胞同源染
色体联会的基因， 而在植物减数分裂中也发现了一
些控制同源染色体联会的基因。 这就说明不论在有
丝分裂还是减数分裂过程中确实存在基因的调节作
用， 同时也解释了为什么体细胞染色体的联会现象
只在部分物种中发现，而非广泛的现象。
从本实验的结果显示出宜昌橙体细胞染色体联
会是非随机的染色体行为， 是相对稳定而且是以某
种特异同源染色体为主， 第 2 对同源染色体的短臂
端部或者近端部，及第 9对染色体的次缢痕区域上。
通过以上综合分析， 提出宜昌橙体细胞染色体联会
现象并非随机生物现象， 而是宜昌橙固有的细胞学
特征；其体细胞染色体联会以同源染色体联会为主，
推测可能与异染色质集中区域或者结构形成有关。
后续的进一步开展对宜昌橙体细胞染色体高级结构
和特殊区域以及异染色质功能的研究具有重要的理
论意义和应用价值。
参考文献 References:
[1] Overton. On the organization of the nuclei in the pollen mothercells of
certain plants，with especial reference to the permanence of the
chromosomes[J]. Annals of Botany，1909，23（1）:19-62.
[2] METZ C W. Chromosome studies on the Diptera: Ⅱ. The paired as-
sociation of chromosomes in the Diptera and its significance[J]. J Exp
Zool， 1916，21: 213-279.
[3] XIONG Zhi-ting. The karyotype of Silphium Perfoliatum Linn and its
homologous chromosome random arrangement at mistosis metaphase
[J]. Hereditas，1989，11（4）: 5-8.
熊治廷.松香草核型及有丝分裂中期同源染色体随机排列[J]. 遗
传，1989，11（4）: 5-8.
[4] CHEN Rui-yang， SONG Wen-qin， LI Xiu-lan. A new method of
making sample of plant mitotic chromosome[J]. Acta Botanica Sini-
ca，1979，21（3）: 297-298.
陈瑞阳，宋文芹，李秀兰. 植物有丝分裂染色体制片的新方法[J].
植物学报， 1979，21（3）: 297-298.
987
果 树 学 报 29 卷
[5] CHEN Q F， ARMSTRONG K. Genomic in situ hybridization in Ave-
na Saliva[J]. Genome，1994， 37: 607-612.
[6] JIANG J M， GILL B S. Sequential chromosome banding and in situ
hybridization analysis[J]. Genome， 1993，36: 792-795.
[7] KAMSTRA S A， KUIPERS A G J， DE JEN M J ET Al. The extent
and position of homoeologous recombination in a distant hybrid of
Alstroemeria: a molecular cytogenetic assessment of first generation
backcross progenies[J]. Chromosome，1999， 108: 52-63.
[8] CHEN Rui-yang， AN Zhu-ping， Kenji Taniguchi. Chromosome at-
las of Chinese principal economic plants Tomus ⅠChromosome atlas
of Chinese fruit trees and their close wild relatives[M]. Beijing:Inter-
national Academic Publishers，1993: 440-443.
陈瑞阳，安祝平，谷口研至. 中国主要经济植物染色体图谱第一
册中国果树及其野生近缘植物染色体图谱[M]. 北京 : 万国学术
出版社，1993: 440-443.
[9] LIANG Guo-lu，CHEN Quan-you. Studies on the system and evolu-
tion of satellite chromosoms in Citrus[J]. Journal of Southwest Agri-
cultural University，1994，16（2）: 106-110.
梁国鲁，陈全友. 柑桔属随体染色体系统演化研究[J]. 西南农业
大学学报，1994，16（2）: 106-110.
[10] TAKETA S， HARRISON G E， HESLOP-HARRISON J S. Compar-
ative physical mapping of the 5S and 18S-25S rDNA in nine wild
Hordeum Species and cytotypes[J]. Thretical and Applied Genetics，
1999，98: 1-9.
[11] THOMAS H M， HARPER J A， MORGAN W G. Gross chromosome
rearrangements are occurring in an accession of the grass Lolium
rigidum[J]. Chromosome Research，2001， 9: 585-590.
[12] PEDROSA A， GUERRA M， SOARES FILHO W DOS S. A hierarchy
of activation of nucleolar organizer regions in Citrus sinensis （L.）[J] .
Osbeck Cytobios， 1997， 92: 43-51.
[13] LIU Bo， CHEN Cheng-bin， LI Xiu-lan， QI Li-wang， HAN Su-
ying. Karyotype analysis and physical mapping of 45S rDNA in eight
species of Sophora， Robinia and Amorpha[J]. Acta Botanica Yun-
nanica， 2005 ，27（3）:261-268.
刘博，陈成彬，李秀兰，齐力旺，韩素英. 豆科三属八种植物的核
型及 rDNA 定位研究[J]. 云南植物研究，2005，27（3）: 261-268.
[14] AVIVI L， FELDMAN M， BUSHUK W. The mechanism of somatic
association in common wheat， Triticum aestivum L. Ⅰ. Suppression
of somatic association by colchicine[J]. Genetics，1969，62: 745-752.
[15] SINGH R J，ROBBELEN G，OKAMOTO M． Somatic association at
interphase studied by Giemsa banging technique [J]. Chromosome
（Brel），1976，56: 265-273．
[16] RAVINDRON P N. Homologous association in somatic cells of Or-
nithogalum virens[J]. Cytologia，1977，42: 1-4.
[17] DAI Zhuo -hua，DIAO Fu -shan. The studies of chromosomes in
Drosophila auraria comples species found in China and Japan Ⅱthe
synapsis of homologous chromosomes in mitosis of Drosophila auraria
complex species found in China and Japan[J]. Acta Genetica Sinica，
1987，14（6）: 447-454.
戴灼华，刁福山. 中国金色果蝇复合种的染色体研究Ⅱ中国及日
本金色果蝇复合种的体细胞同源染色体联会 [J].遗传学报 ，
1987，14（6）: 447-454.
[18] ASHLEY T. Specific end-to-end attachment of chromosome in Or-
nithogalum virens[J]. J Cell Sci， 1979， 38: 357-367.
[19] GODIN D E，STACK S M. Homologous and nonhomologous chromo-
some associations by interchromosoal chromatin connectives in Or-
nithogalum virens[J]. Chromosoma. 1976，57（4）: 309-318.
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6 期 邓红红等: 宜昌橙体细胞染色体的 45SrDNA 荧光原位杂交分析
图 版 说 明
a~h 分别为‘No. 1’、‘4 号’、‘2586’、‘三叶’、 ‘6-3’、‘贵州’、‘袁大光皮’和‘怀化’，箭头所示即为染色体联会区域，标尺为 10 μm
Explanation of plates
a to h is ‘No.1’，‘4 #’， ‘2586’，‘Sanye’，‘6-3’，‘Guizhou’，‘Yuandaguangpi’and ‘Huaihua’respectively. The arrow means the signal of 45S
rDNA-FISH in metaphase of C. ichangensis somatic chromosome pairing. The scaleplate is 10 μm
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