植物染色体标本制备的去壁_低渗法及其在细胞遗传学中的意义
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遗传学报,(2):151一159里982
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植物染色体标本制备的去壁、低渗法及其
在细胞遗传学中的意义‘’
陈瑞阳宋文芹李秀兰
(南开大学生物系天津夕
木文主要对植物有丝分裂染色体标本制备的去壁低渗法进行了研究对卯科1。‘种植物进行了大量的试验在染色体计数组型分析Ginsa分带以及扫描电镜观察方面大部分取得了较好的结果表明这个方法在农作物树木果树蔬菜染色体研究中具有一定意义作者对去壁低渗法中的几个主要因素进行了分析和讨论
近几年来随着植物染色体研究的广泛开展很多学者都试图将人类染色体标木制备技术移植到植物材料上来Gin等叨在压片前应用纤维素酶和果胶酶对细胞壁进行解离最近法国AMoura尹等人L10]在烟草愈伤组织棒属和李属植物的根尖材料中应用了酶解
和低渗液处理Kurata和omural,J在水稻染色体的研究中也应用了酶解去壁和Kcl
低
渗取得了一定的进展。我们自1979年也对植物染色体去壁低渗火焰干燥制备植物染色体标本方法进行了研究阴两年多来我们应用这个方法在植物染色体核型分析[3J咧Giemsa
分带〔习和扫描电镜观察方面进行了研究。本文是关于这个方法的总结
报告
。
材料和方法
我们对37科105种植物(包括372个品种)进行了试验其中藤类植物2种裸子植物斗种被子植物9种。大部分材料为广东云南吉林省农科院提供部分材料是在本系
实验地种植和野外采集得到。去壁低渗火焰干燥制备植物染色体标本的具体方法如
前报闭其简要流程如下:
材料培养
今育汀处理:。0口2入,8羚墓嚎琳的+。01一。2
%秋水仙溶液
前低渗;O075肘K州溶液专去壁:25%混合酶汉
奋
木文于四别年5月29日收到均本研究承蒙东北师范大学郝水教授武汉大学杨弘远周嫦副教授本佼张自立吴小航周之杭胡志衡等副教
授多方指导和帮助;扫描电镜系由华南农学院电镜室杨秉耀老师协助泊服特此致谢
2)玲
5(J
年5月我们才见到此沦义学报,卷令后低渗:重蒸馏水
‘厂
、主
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制备细胞悬液
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1)
}\*二冲
令八“火焰干燥细胞悬液l\去上清液
染色树胶封片火焰干燥法制备标本
{
Gims
染色
l
附胶封片
植物染色体Giemsa分带方法:按BsG法HsG法和Ne带法处理tl,,lo
扫描电镜染色体标本的制备:用上述方法制备的染色体标本Giemsa染色后首先
在光学显微镜下挑选染色体分散好的细胞,作上标记再按照扫描电镜样品台大小将载片切割开喷金(10一20入)后用JsM一2绍型扫描电镜观察拍照电压25一12Kv
标本倾斜角为15一
25
度
结果与讨论使用低渗火焰干燥法制备染色体标本的优越性五十年代早已在人类及哺乳动物上得到证明我们将这种方法移植到植物材料上来经过对37科105种植物的试验结果表明除旅类和裸子植物未能取得很好的结果外其它大部分被试材料都取得了良好的结果(详见表l)因此我们认为用纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁去除后再按当前哺乳动物上通常使用的低渗火焰干燥法制备植物染色体标本即去壁低渗火焰干燥法,在植物染色体研究中同样具有重要意义。它比压片法具有若干优点是当前植物染色体研究中的一个重要方法。在植物染色体计数组型分析Giemsa分带以及扫描电
镜观察方
面都取得了较好的结果。(一)去壁低渗法在细胞遗传学中的意义
1在染色体计数和组型分析方面的应用去壁低渗法可使染色体分散得比较好
即使是染色体数目多的材料如甘薯甘蔗棉花波萝等染色体也能分散开(图版I2456)并且染色体铺展平整便于计数和测量(图版I13)我们利用此方法曾对我
国野生大豆栽培大豆野生稻[6]栽培稻阎陆地棉〔习甘蔗等20多种植物的染色体组型进行了研究都取得了比较好的结果。另外应用去壁低渗法在一部分材料中如栽培稻野生稻栽培大豆野生大豆甘蔗谷子柿子桑无花果等材料,经G正ms。染色后,在前
期一晚前期染色体的一定部位上显示有一种染色深的区域(图版n4)这种着色深的区域与GiemsaC一带不同为与其相区别我们称此区域为染色体Giexnsa染色区(c
hr。
moomeGiemsaRegi。)。Giemsa染色区具有以下特点:又l)着色区域比较大,一般不呈2期陈瑞阳等:植物染色体标本制备的去壁低渗法及其在细胞遗传学中的意义巧3
带状或点状有的涉及染色体的一个臂或整个染色体容易识别。(2)染色区比较稳定处于分裂晚前期或前中期的染色体大部分都能显示出这种染色区。(3)同源染色体所显示的Giemsa染色区基本上是相近的。根据这些特点我们认为Giems。染色区在核型分析时可以作为识别同源染色体的一种指标从而可提高核型分析的准确性山
2在Giemsa分带方面的应用在我们所研究的材料中应用去壁低渗法制备的
染色体标本不经其它药物处理直接Giemsa染色有四种结果:(l)显示C记m
sa
带如
玉米蓖麻黄瓜甜橙黑麦等(图版n6)玉米所显示的带纹与我们过去报道用BSG
法所显示的GiemsaC一带基本一致L习黑麦则只显示端带着丝点带较浅中间带则不明显蓖麻所有的染色体均显示有明显的着丝点带(2)在间期核里显示间期带在研究的大多数材料间期核内都清楚的显示有染色中心(chromocentre)如马铃薯向日葵香蕉酸桔黑麦玉米萝卜明开夜合中国槐桑等经过低渗处理后细胞核被膨胀大了染色中心更清楚可数(图版n78)染色中心是染色体上的大型异染色质区在细胞周期中保持持久的浓缩状态它与染色体倍数呈正相关因此它在染色体倍数的鉴定上和间期核结构的研究上有利用价值(3)前期染色体显示有Gie~染色区G记msa染色区具有生物种的特异性因此利用前期染色体的形态和Giems。染色区也可进行核型分析(钓染色体全着色,类似一般染色如小麦大麦棉花等对于这些材料的染色体
标本我们曾按BSG法和HS(子法进行了分带处理但都未能取得满意的结果只有大麦小麦按N一带法进行分带处理得到了良好的结果带纹不但清晰明显(图版n5)
而且提高了分带的可重复性〔代
3在扫描电镜研究植物染色体方面的应用染色体的螺旋结构在光学显微镜下已
发现了近百年从而建立了染色体螺旋结构学说〔8]但在电子显微镜下长期以来都不能清楚地看到这种螺旋结构有人指出汇7]:残留在染色体周围的部分细胞质妨碍了对染色体细微结构的观察。我们用去壁低渗法制备的植物染色体标本进行扫描电镜观察清楚
地看到了植物染色体的螺旋结构(图版n1)从而将光镜与电镜结果统一起来,实现了光镜和电镜对同一细胞的观察(图版n23)(二)去壁低渗法中几个主要因素的分析
去壁低渗法虽然方法简单不需要特殊设备但由于材料在整个处理过程中是处在活体状态因此有些环节较难掌握1前低渗处理此步的时间范围变化较大一般掌握在30一60分钟即可未经前
低渗处理的材料细胞核膨胀得较小染色体不易散开。2酶解去壁问题包括几个因素:(习酶液浓度:提高酶液浓度可以缩短去壁时间
但耗费大。据我们的试验,国产纤维素酶(上海酒精二厂出品)的浓度控制在25一5外根尖材料为2,外树木幼叶幼芽可用5外。(2)酶解时间:酶解时间是个变化的因素要根据材料的老嫩大小和种类作适当的调整材料过大会使酶解时间成倍增加材料过多会导致消化不足酶液量过多会使酶解时间不易稳定(3)酶解温度必须恒定(25一26℃)(劝酶液的配制与pH:AMouras[9]使用02M盐溶液(015M山梨醇+005M柠檬酸钠)
配制酶溶液但我们按照这种配法未能取得满意的结果我们使用蒸馏水(pH55)配制国产酶液效果很好。在酶液浓度酶解温度一定的条件下可用酶解时间的长短来调阵.十f
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