全 文 ：武汉植物学研究 ,
对几种百合科植物基因组大小的评价
杨 勇 陈克成 孙 天 恩
武汉大学生命科学学院 武汉 武汉大学分析测试中心 武汉
提 要 利用 孚 尔根 显 微分光光度法测 定了洋葱 、 蓖 头
、
分葱 , 和黄花 , 、 。 种百合科植物根尖的
细 胞核 含量 , 并根据各 自的核型得出了每个物种的基因组大小 。 它 们分别为 洋葱
,
、 荔头 ,
、
分葱 义 , 和黄花 又 ,
。
由此认为 , 基因
组是生物体维持其生存所需的全套基因
。 它反映了生物物种全部的 、特定的遗传信息 。与胞核
含量相比较 , 基因组大小更适合作为生物研究的特征参数 。 这不仅对细胞学
、
分类学和
遗传学 , 而且对分子生物学亦有一定的意义 。
关键词 孚尔根显微分光光度法 , 核 , 基因组大小
经典细胞学 对某种生物 的细胞核 含量和基 因组大小研究只停 留在定性说明
上 , 为了清楚地认识细胞核 , 对其定量分析是很必要的 。 随着对生物细胞核型研究的
深 入和细胞学染色技术的发展 , 不仅细胞 , 甚至单个染色体已能清晰地显现 。 越来越多的
物种染色体核型图见诸于报道 , 染色体组或基因组的研究也更引人瞩 目〔’一 ’〕。 这些均为核
定量分析提供 了必要基础 。 近年来 , 显微分光光度术和计算机在生物科学领域的应
用 , 为细胞核 从定性转到定量研究提供了可能 。 现在 , 部分物种的细胞核 含量
已被精确地测量 , 而且单个染色体上 含量的测定 已进行过尝试 , 从而为基因组大小
的评价提供了更直接的数据和更新的途径 〔 一 ’
·
” 。 同一物种的基因组大小是相当稳定的 ,
是各个物种固有的特征参数 。 因此对基因组大小 即染色体组大小 的评价就可以为物种
的系统进化 、 分类和遗传等研究提供客观的证据 〔 一 ”〕。
在本实验中 , 利用孚尔根显微分光光度法测定 了百合科 种植物的细胞核 含
量 , 并对它们的基因组大小作出了评价 。
用显微分光光度术测定 染色的细胞核 含量时 , 为了避免误差 , 国际上
采用鸡红血细胞核 含量作为一种内部标准 〔’ , , 从而使求得的绝对值更为直观 。 由于
洋葱根尖细胞制片技术的成熟 , 它 已作为另一种参考标准 。本实验同时采用这两种标准使
测量数值更具说服力 。
收稿 日 一
,
修回 日
一 一 。
第一作者 男 岁 , 硕士 。
孙天恩 赵宇编 。 显微镜光度计与细胞分析
。 武汉 大学分析测试科学系讲义
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
材料与方法
材料
洋葱 “ 。 , 市售
。
蓖头 ,
、
分葱 均取 自武汉大学生
命科学学院植物细胞实验室 。
黄花 , 取 自武汉大学生命科学学院植物生理实验室 。
鸡红血细胞 , 取 自武汉大学生命科学学院鸡场成年公鸡静脉血
。
方法
,
植物制 片方法
将上述 种材料洗净 , 剪去原来生长的根 , 在室温 下重新发根
。
待根尖长
左右时 , 取根尖 。 用卡诺固定液 无水乙醇 冰醋酸一 室温下固定 , 再用双
蒸水洗 次 。 然后按 加入 果胶酶和 飞 纤维素酶 , 于 温
箱中酶解 后用双蒸水洗 次 火 。 酶解后的根尖放在 水浴 中用
酸解 , 取 出 , 水洗 次 火 。 洗净的根尖用 ‘ 试剂染色 。 染色
后再用 水和蒸馏水各洗 次 。 每次 。 将 已染色的根尖加 滴 写醋酸压片 ,
然后放入冰箱冷藏室冰冻 。 待结冰后揭片 , 室温下晾干 , 用中性树胶封片 , 待测 。
鸡红血细 胞制 片方 法
取公鸡静脉血 , 用肝素抗凝剂稀释 , 涂 片于 载玻片处 , 用卡诺固定液 无水乙醇
冰醋酸一 固定 , 再用 乙醇洗 次 , 每次 , 晾干后 , 保存于 冰
箱中备用 。 鸡红血细胞染色与封片方法与根尖相同 。
细胞核 测量与计算
测量所用 仪 器 为扫描 显 微镜光度计 。 。 。 , ,
一 , 测量 , 波长选定为 , 用扫描法测量细胞核的光密度 。 每种
材料测 张制 片 , 选择处于有丝分裂中
、
前期 , 即 核
。
每张制片测 个细胞核
, 测
量均 由相应计算机软件控制操作
。 数据收集及处理亦由 计算机执行 。 求出平
均值后 , 再与鸡红血细胞核 含量比较 , 换算出各种植物细胞核 绝对 含量 , 其公
式为〔 礴〕
细胞核 绝对 含量
基因组大小计算用下列公式
细胞核 相对含量
同组鸡红血细胞核 相对含量
基因组大小 绝对含量 一 义 。
·
本实验测出鸡红血细胞 含量 值为 。
结果和分析
几种不同植物核 含量
百合科几种不同植物胞核 含量列于表 。 从表 中可以看出 , 不同种的细胞核
含量存在着很大 的差异
。
按 含量的多少顺序排列 为 荔头
、
洋葱
第 期 杨勇等 对 几种百 合科植物基因组大小的评价
、
分葱 、黄花 。 不同属间差异更大 , 蓖头 、 洋葱和分葱分别为黄
花核 含量的
、
和 倍 。 但从同一物种相同组织的细胞来看 , 其处于同一分
裂时期的细胞核 含量具有相对的稳定性 。
‘ 〔’ 〕对洋葱 核 含量进行 测定 , 其值为 。 本实验所测为
值 , 换算成 值为 , 两者较为接近 , 但有一定差异 。 究其原 因 , 除 了测定方法之
外 , 可能 由于生境不同或品种差异而造成 。这为了解物种 或品种 及其与生境的关系开拓
了一条新思路 。
表 种百合科植物核 含
材 料 序 号 平均值 含量 细胞
洋 葱
,
“
分 葱
“ ”王 之
篇 头
, 巴 护
黄 花
矛 了护了
红血细胞
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︵愁一义︶令拭兹里鹅几种不同植物的基因组大小
利容干等 〔, 〕报道 了供试的几种植物材料
核型 , 其染色体数 目为 洋葱 , 一 一 、 分
葱 , 一 一 、蓖头 一 一 、 黄花 ,
一 。 根据公式计算出各 自的细胞核基因
组大小 值 。 它 们分别为 , 洋葱 又
、
蓖 头 只
、
分 葱
、
黄花 又 , 。 从图 可以看出 ,
各种植物染色体数 目存在差异 。 但染色体数
目多少不能直接反映细胞核 含量的高
低 , 胞核 含量 只与基 因组大 小和 染色
荔头 洋葱 分葱 黄花
‘ , 尸 , 〔尸
’ 一 君 矛 护一
图 种百合科植物荃因组大小
一
体倍性有关
。 在本实验中 , 从胞核 含量来看 , 荔头大于洋葱 而从基因组大小来看则
洋葱大于蓖头 。 基因组是生物体维持其生存所需的全套基因 , 它反映 了物种的特征 , 而染
色体倍性则不是物种本质的特征 。 因此 , 对于细胞核 资料来说 , 基因组大小是一个
很重要的生物学参数
。
讨论
胞核 含量的意义
〔, 〕认为 , 胞核 含量提供 了一个种间差异的特征常数 , 与生物种的表现型
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
和生态型特征有很强的正相关 , 可以作为系统发育 、遗传研究的重要参考依据 。
、 〔‘门 也认 为
, 裸子植物 在种下 、 居群间及居群 内核 含量可出现 有意义的变
化 。 这为生物系统与进化研究提供 了新的证据
,
同时也给经典的系统分类
、
进化研究带来
了新的方法 。
等 〔’‘ 认为 , 在一个种内不同亚种或品种间 , 核 值亦有不一致的情况 。 甚至
有人在对花 生 的核 进 行测 量 时 , 发现 在不 同组 织 中分布也 有倍性 差 异 , 说 明核
含量在实际问题中的相对性和复杂性 。
基因组大小评价的意义
基 因组大 小 与核 含量 具有相关性 因而 对基 因组大小的评价 同样可 以得 到
的全部资料
。 而且测量基因组 大小 比测量核 值更优越 。 首先 , 测量不受细胞分
裂时期的影响 , 结果准确可靠 。 其次 , 基因组大小更为稳定 , 表现在一个个体中不受组织分
布的影响 , 同时受外界环境的影响较小
。
严格地说 , 基因组大小的评价应以单倍体细胞 配子细胞 为对象进行测定 。但是同一
物种基因组大小是恒定的 , 因此无论测 或 甚至 细胞都能得到 值 。选择 核
是 已经复制处于有丝分裂前
、
中期的细胞核 , 易于制片和测量 。
〔’ 〕认 为 , 葱属中染色体数 目与 含量关系复杂 , 物种的进化包括 了
含量的增加与减少 , 强调指出物种进化与 含量的关系是复杂的
。
本实验 中 , 由于物
种数量有限 , 只有葱属 个种和 查草属的 个种 黄花 , 因此还不能就基因组大小与进
化 , 或某些问题作出相关分析 , 只能作为科学资料的积累 。
基因组是生物体维持生存所需的全套基因 。 可以认为 , 它反映了生物种全部的
、
特定
的遗传信息 , 从根本上决定了遗传物质的传递 。 所以 , 与核 含量相 比 , 基因组大小更
适合于作生物研究的特征参数 。这不 仅对细胞生物学
、
分类学
、 遗传学 , 而且对分子生物学
研究亦有一定的意义 。
参 考 文 献
李国珍主编 染色体及 其研究 方法 北京 科学 出版社
李正理编 植物制片技 术 第 版 北京 科学 出版社
利容 干著 中国蔬菜植物核 型研究 武汉 武汉 大学 出版社
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孙天恩 湖北光周期敏感核不 育水稻定 量细胞学研究 华中农 业大学学报 , 绪 纤
陈寿珍 应 咐国家分析仪及 显 微分光 光度 计分 析转化细胞的 一些生物学特址 细胞 生物学 杂态 ,
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