全 文 ：第 !"卷 第 #$期
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林 业 科 学
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!"’ 73+-在 8种竹子植物染色体上的定位"
徐川梅 卢江杰 汤定钦
（浙江林学院 浙江省现代森林培育技术重点实验室 临安 9##9%%）
摘 要： 编码 #:;"2:;$"’核糖体 <+-的 !"’ 73+-基因，是 #个简单的多基因家族基因，一般以串联方式相连，对
应于核仁组织区（+=<）。首次利用荧光原位杂交技术（>)’?），研究 !"’ 73+-在散生竹类的毛竹和斑竹，混生竹类
的茶秆竹、日本矮竹、菲白竹和铺地竹，以及丛生竹类的白绿竹染色体上的分布。结果表明：本研究所涉及的散生
竹和混生竹的几个竹种，只观察到 #对随体染色体的次缢痕区域有 !"’ 73+-位点，而丛生竹类的白绿竹除随体染
色体具有 !"’ 73+-位点外，某些非随体染色体上也有不同拷贝数的 !"’ 73+-位点存在。
关键词： >)’?；!"’ 73+-；次缢痕；竹子
中图分类号：’8#:2!@ 文献标识码：- 文章编号：#%%# A 8!::（$%%&）#$ A %%!$ A %!
收稿日期：$%%: A %& A #&。
基金项目：国家自然科学基金项目（9%98##:#）和浙江省自然科学基金人才项目（<9%9!$%）。
"汤定钦为通讯作者。南京农业大学的王秀娥教授提供了 !"’ 73+-探针，浙江林学院（台湾中央研究院）的黄鹂春教授提供了日本矮竹
和铺地竹的组培苗，中国水稻所郑康乐研究员对论文提出了修改意见，在此一并致谢。
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E11 RD4 OEGO00 MU45H4M HFV4MRHJER4P6 -PPHRH0FE1 !"’ 73+- 105H S474 E1M0 T0CFP HF F0F;MER411HR4 5D70G0M0G4M HF E MNGU0PHE1
OEGO00 MU45H4M—? 6 -42"&=%% 6
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核糖体 <+-基因（73+- 基因）是真核生物基因
组中一类高度重复并有转录活性的基因家族。
73+-基因的相对物理位置和多拷贝基因位点数目
对于构建物理图谱和研究种系发生是非常重要的，
它与核仁组织形成区关系密切，认识 73+-在不同
物种基因组中位点的分布和拷贝数差异对研究物种
进化具有重要意义（轩淑欣等，$%%8）。通过荧光原
位杂交技术对 73+-进行染色体物理定位，可以为
核型分析提供一个稳定有效的细胞学标记。禾本科
73+-的物理定位研究结果表明，小麦族的普通小麦
（ 8.%/%67= &#:/%57=）、黑麦（ 3#6&4# 6#.#&4）、簇毛麦
（ @&:*>*.7= 5%44-:7=）、中 间 偃 麦 草（ 8"%’->*.7=
%’/#.=#2%7=）、大麦（A-.2#7= 574(&.#）（<4PPN #/ &4 6，
#&:&；WCXEH #/ &4 6，#&&%；闫玲等，$%%%；裴自友等，
$%%$），水稻属（B.*C&）中的栽培稻和野生稻，以及高
粱（3-.("7= 574(&.#）、玉米（!#& =&*:）等同属或不同
属的种间（-UU41M #/ &4 6，#&:%；龚志云等，$%%$），
73+-基因在位点和数目上存在着差异。
竹类 植 物 是 禾 本 科（ Y7EGHF4E4）竹 亚 科
（ZEGOCM0HP4E4）植物的总称，全世界约有 8% 余属
# $%%余种，其中在中国分布的约有 !% 余属 "%% 余
种，变种变型 #%% 余种；全国竹林面积约 "%% 多万
DG$，占森林总面积的 ![。我国竹种和竹林面积约
占世界的 #\!。根据竹鞭的延伸性质，可以将竹类植
物分为散生竹、混生竹和丛生竹 9种类型。散生竹
和混生竹染色体数目比较恒定，一般为 $’ ] !:；丛
生竹染色体数目变化较大，一般为 $’ ] 8% ^ $，但同
时也有 $’ ] @!，:%，&@，&:及 #%!等类型的竹种存
在；竹类植物被认为是一个典型的多倍体复合体
（李秀兰等，#&&&；$%%#；陈瑞阳等，$%%$）。由于竹
类植物多为中小染色体，特别是丛生竹，染色体数目
多而且染色体在形态上比散生竹更小，单靠经典的
细胞遗传学手段难以对它的各条染色体加以识别，
这在一定程度上限制了竹类植物细胞遗传学方面的
研究。目前关于竹类植物染色体基数及倍性问题还
存在着争议（!"#$%&’()& !" #$ *，+,-.；李秀兰等，
+,,,；/00+），利用荧光原位杂交技术对特异序列在
竹类植物染色体上进行物理定位的研究在国内外尚
未见报道。本研究选用 1种常见的散生、混生和丛
生竹种为材料，应用荧光原位杂交技术，对 -.2
#!34在这 1个竹种有丝分裂中期染色体上的分布
进行物理定位，通过比较 -.2 #!34在基因组中的分
布特点及拷贝数差异，旨在为竹类植物基因组结构
分析及染色体倍性的确定提供信息，为特定染色体
的识别提供细胞学位标，同时也为竹类植物系统演
化过程中染色体的形态变化积累分子细胞遗传学
资料。
+ 材料与方法
!"! 材料
日本矮竹（%#&# ’()*!#，/+ 5 -6）和铺地竹（% *
#,)!+"!#&",-#".&）通 过 组 培 获 得 新 根，毛 竹
（ /0($$1&"#20(& !3.$-&， /+ 5 -6）、斑 竹（ /0 *
4#*4.&1-3!& 7 * $#2,-*#83!#!， /+ 5 -6）、茶 秆 竹
（/&!.31&#&# #*#4-$-&，/+ 5 -6）、菲白竹（ % * 51,".+!-，
/+ 5 -6）、白绿竹［6#*4.&# 1$30#*--（9），/+ 5 10 :
/］栽植在浙江林学院翠竹园。采集当年母竹鞭上抽
出的新根或者笋下面的新根根尖作为压片材料。
!"# 方法
+;/;+ 根尖细胞（<=>）染色体制片 将采集的根尖
在 0 ?冰水中预处理 // @ /- A后，用卡诺氏固定液
（B份 ,.C乙醇 D + 份冰乙酸 7 E7）固定。/ @ 1天后
在 -.C乙酸中压片，在 F$GHIJK LM.+生物显微镜下
观察，取有中期分裂相的制片，置 N 10 ?冰箱冷冻，
冷冻揭片经无水乙醇脱水 O A，气干备用。
+;/;/ 制片预处理 将脱水气干后的制片置于
<34酶!溶液中 B1 ?酶解 + A；转入胃蛋白酶溶液
中，B1 ?酶解 +0 H%&；然后置于 -C多聚甲醛溶液
中，室温处理 +0 H%&；10C!,.C!+00C酒精中梯
度脱水各 B H%&；气干，备用。
+;/;B 探针标记 来源于水稻的 -.2 #!34探针由
南京农业大学王秀娥教授提供。通过缺口平移法用
地 高 辛（ !%’)P%’Q&%&8++8RS=T， 德 国 L)QA#%&’Q#
U"&&AQ%H 公司）标记。
+;/;- 荧光原位杂交及检测 有丝分裂中期染色
体荧光原位杂交及检测参照 V%"&’和 W%$$（+,,B）和
>AQ&等（+,,.）的方法。主要包括用标记的 -.2
#!34作探针，杂交信号经抗地高辛抗体 N 荧光剂
XY=>（"&(%8R%’8 XY=>）或者罗丹明检测，染色体通过
!4TY（-’，O8R%"H%R%&Q8/’8IAQ&G$%&R)$Q R%AGR#)ZA$)#%RQ）
或者 TY（T#)I%R%JH %)R%RQ）进行套染，在 F$GHIJK
LMO0正置荧光显微镜 +00 倍油镜下观察，并用
F$GHIJK !T10 照相装置拍照。放大倍数均为 /00
倍。每个材料选取 +0 余个细胞的观察结果进行
分析。
/ 结果与分析
#"! $%& ’()* 在散生竹种染色体上的分布
毛竹和斑竹在分类学上都属于散生竹，染色体
数目为 -6，用 -.2 #!34作探针进行荧光原位杂交，
在毛竹和斑竹有丝分裂中期染色体上均检测到 +对
染色体有杂交信号（图版! N +，图版! N /，箭头所
示），且都位于随体染色体短臂核仁组织区（&JZ$Q"#
)#’"&%[Q# #Q’%)&，简称为 3F<）。
#"# $%& ’()* 在混生竹种染色体上的分布
茶秆竹、菲白竹、日本矮竹和铺地竹在竹子分类
学上属于混生竹。XY2\研究显示 -.2 #!34基因在
上述 -个竹种染色体上的分布与散生竹种的毛竹、
斑竹相似，也都位于 +对随体染色体的核仁组织区
（图版! N -，.，O，1）。
#"+ $%& ’()* 在丛生竹种染色体上的分布
白绿竹在竹子分类学上属于丛生竹绿竹属。
-.2 #!34基因位点在白绿竹上的分布明显区别于
上述的散生和混生的几个竹种。白绿竹染色体上有
B对清晰可见和 +对非常微弱的杂交信号。在目前
试验条件下，这 +对微弱的杂交信号重复性较差，能
否确认为 -.2 #!34位点还需要进一步的试验来验
证。在这相对清晰的 B对信号当中，其中 + 对位点
信号很强，另外 /对次之（图版! N B）。上述结果说
明 -.2 #!34在白绿竹不同染色体上拷贝数差异比
较大。同时在染色体形态上还可以看出，相对于上
述的散生和混生竹种，丛生的白绿竹染色体明显小
得多。
B 讨论
荧光原位杂交（XY2\）是一项利用标记的 !34
或 <34 探针直接在染色体、细胞或组织上定位特定
靶核酸序列的分子细胞遗传学技术（]%KQ&K(Q%&，
/00.），它可以将功能基因、重复序列等目标 !34片
段直接定位在染色体上（V%"&’ !" #$ *，+,,-）。XY2技术现已成为研究基因组结构、功能和进化的重要
手段之一，并在染色体物理作图、染色体精细结构分
析和外源基因染色体整合等领域发挥着重要的作用
（徐延浩等，/001）。目前，对于竹类植物染色体的研
B-第 +/期 徐川梅等：-.2 #!34在 1种竹子植物染色体上的定位
究仍然局限在核型分析、染色体计数等初级细胞学
水平（!"#$%&’()& !" #$ *，+,-.；李秀兰等，+,,,；/00+；
陈瑞阳等，/00/）。由于竹类植物染色体数量较大，
多为中小染色体，核型分析难以获得准确的涉及个
别染色体的细胞学资料，染色体识别更加困难。本
研究首次将 1234技术用于竹类植物细胞学研究，将
核糖体基因首次物理定位于竹类植物的染色体，为
竹类植物细胞遗传学研究的开展提供了第一手
资料。
核仁组织区是细胞分裂不可缺少的结构，通常
+个物种至少有 + 对同源染色体具有核仁组织区，
核仁组织区一旦缺失，植物细胞将分裂异常，植物体
将不能生存（刘大钧，+,,5）。本研究结果表明，毛
竹、斑竹等散生竹和茶秆竹、菲白竹、日本矮竹和铺
地竹等混生竹种均在随体染色体的核仁组织区保留
了 +对 -.3 #!67分布位点，说明上述物种保持了物
种生存必需的最低核仁组织区数目。陈瑞阳等
（/00/）通过核型分析发现毛竹、斑竹及茶秆竹仅有
+对随体染色体，本研究结果与其一致。另一方面，
选用的菲白竹、铺地竹及日本矮竹、毛竹、茶秆竹为
染色体数目一致的（/% 8 -5）不同的种，有的甚至为
不同的属，但 -.3 #!67分布情况基本相同，说明不
同属的竹种、同一属的不同竹种在 -.3 #!67多态性
上表现单一。相对于以往其他禾本科植物的研究结
果，如 -.3 #!67在小麦族（9#%(%:;";）各属间、属内不
同种间染色体上的分布和拷贝数普遍存在较大差异
（<;%(:= !" #$ *，+,,/；>"&"?%& !" #$ *，+,,@；A#)B& !"
#$ *，+,,,；<% !" #$ *，/00-），竹子似乎表现出特殊的
单一性。最近毛竹基因组结构研究（’;&)C%: DE#F;G
D;HE;&:;，I33）结果表明：毛竹基因组中重复序列
含量比较低，仅占全基因组的 /@J@K，比玉米
L.JMK的重复序列要低得多（IE% !" #$ *，/00M）。另
外在开发毛竹微卫星的研究中还发现不同的毛竹个
体（包括栽培类型）间微卫星的多态性非常低，刚竹
属（&’($$)*"#+’(*）的不同的竹种间的微卫星多态性
也不高（数据未发表）。这些结果表明毛竹这类散生
竹种的基因组中重复序列含量少，与毛竹、斑竹等竹
种的 -.3 #!67分布位点单一是一致的。
在许多物种中，-.3 #!67位点不仅存在于随体
染色体，也存在于某些非随体染色体上，但拷贝数一
般较少。这个现象在异源多倍体物种中表现较为突
出，如小麦、鹅观草（,)!-%!./# 0#1)2/）等（徐川梅等，
/00M）。本文研究结果表明，-.3 #!67在白绿竹上的
分布情况与异源多倍体物种小麦、鹅观草情况相似，
除了随体染色体上有 +对最强信号位点外，在非随
体染色体端部也有强度不同的 -.3 #!67基因位点
存在，只是不同染色体上的表达量有差异。产生这
一现象的原因可能是在竹类植物进化的过程中涉及
倍性、染色体结构等变异，如多倍体化、染色体缺失、
易位等，导致多倍体化过程中，原始物种染色体随体
丢失，从而成为端 6NO染色体，或者由转座子引起
的屏蔽 #!67拷贝数的扩增也会造成 -.3 #!67数目
改变。
关于竹类植物的染色体基数及倍性问题，目前
仍存在分歧。最初的研究认为竹类植物和水稻
（3.(4# *#"/5#）一样，染色体基数为 6 8 +/，/% 8 -5的
散生竹和 /% 8 M0 P /的丛生竹分别为四倍体和六倍
体（!"#$%&’()& !" #$ *，+,-.）；后来李秀兰等（/00+）在
丛生竹中发现了染色体数目分别为 /% 8 +0- 和
/% 8 L-的竹种，这用 !"#$%&’()&和 Q"&"R%（+,-.）的竹
亚科植物染色体基数 6 8 +/理论无法解释，因此推
断竹亚科植物染色体基数为 6 8 5，/% 8 -5的散生
竹是六倍体，/% 8 M/ 的丛生竹是九倍体，/% 8 L-，
,L，+0-依次为八、十二、十三倍体（李秀兰等，+,,,；
/00+）。用 +个染色体基数很难解释竹类植物的染
色体倍数。!’4)&(等（+,,5）根据核糖体 #!67基因
在不同种属的甘蔗（ 7#++’#.81）染色体上的分布位
点数目，确定甘蔗有 6 8 5和 6 8 +0这 /种染色体基
数。竹类植物是否与甘蔗相似，也是多基数多倍体
呢？或者有些竹种本身就是一些非整倍体（竹类植
物多是无性繁殖，非整倍体可以保存下来），用 +个
染色体基数根本就解释不通呢？这些问题都需要竹
类植物细胞遗传学手段的提高才会逐步得以解决。
参 考 文 献
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龚志云，吴信淦，程祝宽，等 * /00/J 水稻 -.3 #!67和 .3 #!67的染
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轩淑欣，申书兴，赵建军，等 * /00MJ /.3 #!67和 .3 #!67在大白菜
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-- 林 业 科 学 -.卷
!"#$基因染色体原位杂交定位 % 武汉植物学研究，&’（(）：
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（责任编辑 徐 红）
X)第 &K期 徐川梅等：)X: !"#$在 J种竹子植物染色体上的定位