中国华中铁角蕨复合体和铁角蕨复合体几个种的生物系统学研究

本文综合形态学、孢粉学和细胞学以及等位酶分析的实验证据，阐明了中国华中铁角蕨复合体（Asplenium sarelii Hook. Complex）中两个四倍体种的起源问题，并从生物系统学的角度讨论了其中多个种的分类学问题。过去认为的四倍体的“华中铁角蕨”被证明是起源于二倍体华中铁角蕨（A. sarelii Hook.）和二倍体细茎铁角蕨（A. tenuicaule Hayata）的杂交，并被处理为新种：武当铁角蕨（A. wudangense Z.R. Wang et X. Hou, sp. nov.）。 而变异铁角蕨（A. varians Wall., Hook. et Grev.）则被认为起源于二倍体细茎铁角蕨（A. tenuicaule Hayata）和二倍体尖齿铁角蕨（A. argutum Ching）的杂交或二者同源四倍体的杂交。根据原细茎铁角蕨（A. tenuicaule Hayata）和尖齿铁角蕨（A. argutum Ching）在宏观和微观特征上的相似性，以及二者的遗传一致度（0.581～0.705），本文将这两个种处理为细茎铁角蕨（A. tenuicaule Hayata）的两个亚种：细茎亚种(ssp. tenuicaule）和尖齿亚种（ssp. argutum （Ching） Vaine, Rashbach et Reichst., ined.）。依据形态和遗传上的相似性以及各自占有一定部分重叠的分布区域，原云南铁角蕨（A. yunnanense Franch.）、宝兴铁角蕨（A. moupinense Franch.）和云南铁角蕨深裂铁角蕨变种（A. yunnanense Franch. var daraeiforme（Franch.）H. S. Kung）被处理为云南铁角蕨（A. yunnanense Franch.）的三个亚种：云南铁角蕨亚种（ssp. yunnanense）、宝兴铁角蕨亚种（ssp. moupinense （Franch.）Z. R. Wang et X. Hou, st. nov.）和深裂铁角蕨亚种（ssp. daraeiforme（Franch.）Z. R. Wang et X. Hou, st. nov.）。 同时，本文运用孢粉学、细胞学、生态学和形态学的综合手段，处理了中国铁角蕨（Asplenium trichomanes L. s. l.）的种下分类问题，划分了中国该种的四个亚种：原亚种A. trichomanes L. ssp. trichomanes，喜钙亚种A. trichomanes L. ssp. inexpectans Lovis，四倍亚种A. trichomanes L. ssp. quadrivalens D. E. Meyer emend. Lovis，粗轴亚种A. trichomanes L. ssp. pachyrachis （Christ） Lovis et Reichst.，并将一个变种：哈如变种A. trichomanes L. var. harovii Moore emend. Midle，归并入粗轴亚种ssp. pachyrahcis (Christ) Lovis et Reichst.，同时提供了它们在中国的分布情况。查阅研究PE的标本时发现一些定名为为A. trichomanes L. var. centrochinense Christ（中国变种）的模式标本碎片，因在形态上和倍性上均不同于已知分类群，认为应给予种的分类地位。

松属单维管束亚属植物rDNA的染色体定位研究

松属植物的基因组十分庞大（大于20000Mbp），其中约90%是由重复序列组成的，我们对其结构和组成仍知之甚少。松属在系统分类上分为两个亚属:单维管束亚属和双维管束亚属。基因组大小研究发现单维管束亚属植物的基因组更大。rDNA作为一类有功能的多基因家族重复序列，其自身特性决定了它在基因组研究中的重要性。FISH技术为rDNA在染色体上物理定位提供了有力的工具。尽管现在对松属rDNA FISH已有不少报道，但主要集中在双维管束亚属，对单维管束亚属的研究几乎是空白。本研究选择5个单维管束亚属松属植物P. bungeana, P. koraiensis, P. armandii, P. wallichiana, P. strobus，进行rDNA FISH研究。旨在弄清18S-25S rDNA和5S rDNA在单维管束亚属植物染色体上的位点数目和分布模式。结合前人对松属双维管束亚属植物的工作，对单、双维管束亚属植物之间rDNA FISH结果进行比较，从而可以从整体上认识松属植物的18S-25S rDNA和5S rDNA在染色体上的分布式样。在此基础上进一步探讨18S-25S rDNA和5S rDNA这些重复序列在松属植物基因组结构和组成中的地位和作用。本研究主要结果如下： 1.rDNA FISH在松属染色体核型分析中的作用 本研究中5种松属单维管束亚属植物染色体数目均为2n=24，除最短一条染色体为亚中部着丝粒染色体外，其余11条均为中部着丝粒染色体，长度和臂比也十分接近，同源染色体的不容易鉴定，很难排出精确的核型。在我们的研究结果中，5个松属植物中，除了白皮松外，18S-25S rDNA和5S rDNA分布在12对染色体中的10对染色体上，这些位点可作为染色体标记，大大提高了同源染色体鉴定的准确度，但是染色体之间排序问题依然没有很好地解决。核型比较认为种间是否存在部分同源染色体关系也不是十分明确，仅Ⅺ号和Ⅻ号染色体有这种关系，这主要由于Ⅺ号和Ⅻ号染色体容易准确地鉴别出来。核型分析的精确仍有待增加标记来提高。 2．rDNA位点数目在松属两个亚属间的比较及其与基因组大小的关系 松属植物18S-25S rDNA位点通常为5-10个，5S rDNA位点为1-4个。其中单维管束亚属18S-25S rDNA位点通常为9-10个（除白皮松为4个外），5S rDNA位点为2- 4个;双维管束亚属为18S-25S rDNA位点通常为5-10个，5S rDNA位点通常为1-2个。而二倍体被子植物18S-25S rDNA位点通常为1-5个5S rDNA位点为1-3个。暗示18S-25S rDNA和5S rDNA位点数目多少和基因组大小还是有一定的相关性。因为松属植物的基因组比典型的二倍体被子植物大得多，单维管束亚属植物的的C-值又普遍比双维管束亚属植物的高。白皮松虽有些例外，18S-25S rDNA位点数目少，但信号强度大得多，代表拷贝数高，因此其基因组大小可以从rDNA拷贝数上得到解释。 3．18S-25S rDNA和5S rDNA位点在松属两个亚属之间的分布模式比较 18S-25S rDNA和5S rDNA位点在松属两个亚属染色体上的分布方式有明显不同，每个亚属均有两种分布形式，并形成各自稳定的分布模式。在单维管束植物中，18S-25S rDNA和5S rDNA位点或相邻分布于同一染色体同一臂上，5S rDNA位于臂的远端;或两位点分布于不同的染色体。而在双维管束植物中18S-25S rDNA和5S rDNA或相邻分布于同一染色体同一臂上，18S-25S rDNA在臂的远端;或两位点分布于同一染色体两条臂上。在两个亚属中，当18S-25S rDNA和5S rDNA位点位于同一条染色体臂上时，相对位置正好相反。这完全不同的rDNA分布模式的形成，可能与松属这两个亚属植物的物种形成和分化过程中染色体发生倒位或易位有关，暗示这两个亚属的基因组结构存在分化。但这各自的分布模式是否可以作为判断亚属的特征依据仍有待加大样本量证实。 4．rDNA 位点分布及变异具有系统学意义 rDNA FISH 结果符合分类中亲缘关系越近，分布模式越相似的原则，因而认为rDNA 位点在染色体上的分布模式，具有系统学意义。基于已知的松属植物rDNA FISH结果构建的系统关系，符合传统分类系统中对亚组划分。rDNA FISH结果与分子系统学的研究结果相比较认为，松属单维管亚属5种松中，以乔松和北美乔松关系最近，与同一个亚组的华山松稍远，与另一个亚组的红松更远。而白皮松作为一个特有的孑遗类群，系统位置比较特殊，分子系统学研究认为其处于基部的位置，本研究表明其rDNA位点有明显的特点：位点数目少，但信号强，反映了拷贝数多。那是否它就代表了祖先类群的位点分布模式，需要更多的基部类群的rDNA FISH结果支持。

芍药属两物种染色体结构变异杂合性研究

芍药属由大约35个灌木和多年生草本种组成，分为三个组：牡丹组(Sect. Moutan)、北美芍药组(Sect. Onaepia)和芍药组(Sect. Paeonia)。四川牡丹(Paeonia decomposita Handel-Mazzetti)和块根芍药(P. intermedia Meyer)分别隶属于牡丹组和芍药组。在该属的所有种中，染色体基数均为 x = 5，最短的五号染色体是端部着丝粒染色体，很容易辨认。 本论文研究了块根芍药三个居群22个个体和四川牡丹两个居群13个个体的减数分裂。减数分裂异常广泛发生，以至于发现所有被研究的个体都有数量不等的桥、断片和单价体。结果表明在中期I，块根芍药第一个居群平均每个小孢子母细胞有2.17个棒状二价体和2.7个环形二价体，第二个居群平均每个细胞有2.04个棒状二价体和2.86个环形二价体，第三个居群平均每个细胞有2.21个棒状二价体和2.71个环形二价体。而在四川牡丹中，第一个居群平均每个小孢子母细胞有2.09个棒状二价体和2.81个环形二价体，第二个居群平均每个细胞有1.85个棒状二价体和3.08个环形二价体。 块根芍药第一个居群的平均减数分裂染色体构型是2n = 10 = 0.25 I + 4.87 II，第二个居群是2n = 10 = 0.20 I + 4.90 II，第三个居群是2n = 10 = 0.17 I + 4.92 II，在该种的平均构型是2n = 10 = 0.21 I + 4.89 II。四川牡丹第一个居群的平均减数分裂染色体构型是2n = 10 = 0.21 I + 4.90 II，第二个居群是2n = 10 = 0.14 I + 4.93 II，在该种的平均构型是2n = 10 = 0.20 I + 4.90 II。在块根芍药中，不同个体的配对系数变化范围在69.5%和81.07%之间，在四川牡丹中在72.97%和81.37%之间。 在后期I和末期I，出现了染色体桥、断片、落后染色体、不等分离等异常现象。最明显的减数分裂异常是后期I桥/断片。尽管在不同的居群中桥/断片异常出现的频率有所变化(块根芍药居群一是26.03%，居群二是11.67%，居群三是13.39%;四川牡丹居群一是7.59%，居群二是9%)，但是这种异常出现在所有个体中(块根芍药平均为18.67%，四川牡丹平均为7.69%)。结果表明，所有的个体都是染色体臂内倒位结构杂合体，广泛存在于野生自然居群中，可能存在某些选择优势。而且，桥的出现频率和断片的大小在个体之间是变化的，这因此表明在这两个种中存在不同的倒位。然而，这两个种在野生居群中是如何维持染色体结构杂合的，其维持机制还有待于进一步阐明，还需要更进一步的证据。 该研究还揭示了块根芍药和四川牡丹这两个种具有共同的第五号染色体减数分裂异常：与长臂相比，短臂在遗传距离和物理距离之间存在巨大的背离。短臂的遗传距离，通过交叉频率计算出来，约是长臂的三十分之一（块根芍药）。然而，物理距离用臂的比率表示，大约是长臂的三分之一，物理距离是遗传距离的十倍。 在四川牡丹红心桥居群和其它居群之间，臂比存在微小的差异，而且在芍药属不同的种内也发现了存在差异。在四川牡丹中，环形二价体(两个臂形成交叉)和棒状二价体(仅一个臂形成交叉)的比率是1.94 : 98.06，而在块根芍药中是3.42 : 96.58。在这两个种中，棒状二价体大大多于环形二价体。在第五号染色体的短臂上可能存在某些“搭车效应”，这表明第五号染色体的短臂上存在高度永久杂合，导致短臂高度保守、极为稳定。这与芍药属古老的分布格局、进化历史长可能存在某些联系。四川牡丹第五号染色体的后期I倒位桥出现频率非常低，仅为0.51 - 3.47%，平均为1.43%。而且断片长度是变化的，其变化范围在1.7 - 10.8 µm之间。

丁香属（Syringa L.）的分类学修订

丁香属隶属于木犀科，分布于东南欧和东亚至喜马拉雅地区，我国是丁香属的现代分布中心。《中国植物志》（61卷，1992）记录了我国野生丁香种类16种;《Flora of China》（15卷，1996）记录了中国原产丁香种类16种，并认为全世界大约有20种。丁香属属下分类等级划分分歧较大，很多种的划分也存在争议。花叶丁香、四川丁香等种类是根据栽培植物描述的，没有指定模式标本，给分类处理带来了一定困难。另外，丁香属很多分类群的性状变异非常复杂，仅根据有限的标本很难做出合理的分类处理。本研究通过广泛查阅文献和标本，同时进行野外居群取样和性状观察，对各类群的性状在居群内和居群间的变异进行统计学分析，判断其分类价值，并运用多变量分析的方法，为各类群的合理划分提供依据。结合性状分析和地理分布等证据，做出分类处理。 作者查阅了国内外16个标本馆的近2000份标本，其中模式标本约70份。对我国12个省市的40余个居群进行了取样和观察，采集标本500余份，涉及了《中国植物志》61卷收录的除了藏南丁香以外的所有类群。通过对9个复合体的40余个性状在居群内和居群间的变异进行统计分析，发现叶片类型、叶柄长度、花序着生类型、花冠大小、花丝长度、花药颜色在不同类群间差异明显，可以用作划分种的依据;叶片形状、叶片毛被、花序轴毛被、花冠管形状等性状在有些复合体内的居群间呈现连续的变异，只能用作种下等级（亚种）的划分;叶片大小、花序轴形状、花药着生在花冠的位置、蒴果是否被皮孔等性状在不同复合体的居群间呈现间断或连续的变异，视不同情况可以用作种间或种下等级的划分依据，或作种内变异处理;而叶脉、花色、花萼齿裂、花冠裂片形状等性状在居群间差异不大，不适合用作分类依据。 在性状分析和多变量分析的基础上，本文将丁香属划分为2组2系12种13亚种，其中短花冠管组有1种3亚种;长花冠管组的顶生花序系有5种5亚种，侧生花序系有6种5亚种，并指定了各组和系的模式种;编制了属下各组、系、种和亚种划分的检索表，对12种13亚种进行了形态描述、标本引证，给出了地理分布图和生境，并提出了分类处理依据。文中对巧玲花、皱叶丁香、红丁香和云南丁香等复合体内的一些分类群进行了归并，做出4个新组合：S. pubescens ‘Meyer’、S. villosa subsp. wolfii、S. yunnanensis subsp. sweginzowii和S. yunnanensis subsp. tomentella，处理了11个新异名（S. fauriei H. Lév.、S. julianae C. K. Schneid.、S. meyeri var. spontanea M. C. Chang、S. pinetorum W. W. Sm.、S. wardii W. W. Sm.、S. oblata var. donaldii R. B. Clark et J. L. Fiala、S. afghanica C. K. Schneid.、S. protolaciniata P. S. Green et M. C. Chang、S. tibetica P. Y. Bai、S. reflexa C. K. Schneid. 、S. wilsonii C. K. Schneid.）。作者指定了3种4亚种(S. reticulata subsp. reticulata、 S. reticulata subsp. amurensis、S. pubescens subsp. microphylla、S. oblata subsp. dilatata的后选模式，并对其它10个名称指定了后选模式。文中还提出了分类处理原则，对我国丁 香属的分布及各地方植物志的记载进行了评述，并对丁香属的分布格局提出了作者的看法。 作者还对13个分类群的16号材料进行了染色体观察，发现除了毛丁香有染色体2n=48外，其它均为2n=46，其中朝阳丁香的染色体数目为首次报道。对小叶巧玲花不同异名（包括小叶蓝丁香、小叶巧玲花与小叶蓝丁香的杂交种）的材料进行染色体观察时，发现它们之间差异很小，进一步佐证了作者将其合并的合理性。另外野生的花叶丁香（华丁香）与栽培的花叶丁香在染色体数目上也无差异，支持了作者认为二者为同物异名的观点。

组织培养产生小麦族属间易位和其它染色体变异的分子细胞遗传学分析

组织培养能够诱导染色体断裂和重接进而产生染色体易位的观点已被广泛认识。大量的研究注意到了组织培养产生的核型不稳定性，其中大多数研究的对象是栽培作物及其属间或种间杂种幼胚和幼穗再生植株。借助于减数分裂分析、染色体分带和其它检测技术，在再生植株中发现了包括易位在内的许多染色体变异。可以相信，除了传统的同源和部分同源染色体配对时的自发易位和辐射诱变等方法以外，远缘杂种组织培养有可能作为产生染色体易位的又一种选择。尽管如此，至今还没有取得培养细胞中染色体易位的直接证据。本研究以普通小麦×硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种为材料，研究了组织培养过程中离体细胞的染色体变异，用基因组原位杂交技术（GISH）证实组织培养诱导小麦染色体与簇毛麦染色体发生易位。同时，研究了小麦×黑麦杂种培养细胞中的染色体变异和黑麦B-染色体的变化。利用组织培养技术获得了小麦-黑麦和小麦-长穗偃麦草代换系和附加系。 1 普通小麦比较容易与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体TH_1和TH_1W杂交，所选的9个普通小麦品种或品系与TH_1和TH_1W配制的19个杂交组合，平均结实率为46.7%，共计获得19个杂交组合2316粒杂种种子。正反交结果表明，以普通小麦为母本的杂交结实率高于反交结实率。在继代培养过程中，杂种幼胚愈伤组织生长迅速，甚至直接诱导出绿苗，共获得不同杂交组合2005株再生植株。 2 普通小麦与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种愈伤组织发生了比较大范围的染色体数目和结构变异。在检查的中国春×TH_1W、TH_1W×84加7911515、TH_1×84加7911515、TH_1W×91E27、鲁资357×TH_1W等5个杂种组合的1730个愈伤组织细胞中，平均有19.1%的细胞发生了染色体数目变异，不同杂交组合变化在12.7%（中国春×TH_1W）至30.7%（TH_1×84加7911515），其中，以染色体数目减少的变异为主，数目增加的变异比较少。杂种愈伤组织平均有6.3%的细胞发生了染色体断裂，产生染色体断片、环状染色体、端着丝点染色体和缺失染色体。断裂的染色体可能重新融合在一起，形成双着丝点染色体。 3 培养时间影响普通小麦×硬粒小麦-簇毛麦双二倍体和普通小麦×黑麦杂种愈伤组织细胞中的染色体数目和结构变异。在一定时间里，随着培养时间的延长，未发生核型变异的细胞逐渐减少，发生变异的细胞逐渐增多，主要表现在染色体数目减少的细胞增多，而染色体数目增加的细胞有减少的趋势。在长时间培养（190日龄）的愈伤组织中染色体加倍的细胞消失了，表明长时间培养对高倍性的细胞具有不利的选择，使这类细胞难以在长期继代培养中生存下去。愈伤组织在第一次继代培养时就发现有核型变异，说明染色体变异在愈伤组织培养初期就可以发生。 4 以簇毛麦总基因组DNA为探针，采用荧光原位杂交技术在普通小麦×硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种愈伤组织细胞中发现小麦染色体与簇毛麦染色体发性易位，这一结果是组织培养诱导培养细胞中属间染色体易位的第一个直观的证据。易位的染色体既有臂间易位，也有小片段易位。易位的染色体不仅可以在愈伤组织细胞中存在，也能够在再生植株中表达。在64株中国春×TH_1W和NPFP×TH_1再生植株中，观察到了3个易位株，其中1个易位株是一个小麦染色体与一个簇毛麦染色体发生了相互易位，易位的簇毛麦染色体片段比较小，大约为簇毛麦染色体臂的1/2，而易位的小麦染色体大约是臂长的1/3，另外2个易位株染色体断点位于或靠近着丝点。本研究的结果再次证实了利用组织培养能够创造小麦与外源染色体之间发生易位。 5 ~(60)Co γ-射线辐射处理对于普通小麦中国春与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体TH_1W杂种愈伤组织细胞的染色体变异有很大的影响。表现在未发生变异的细胞大大减少，发生染色体数目变异的细胞急剧增加，主要是染色体数目减少的变异提高了21.3%，相反染色体增加的变异不但没有增加，而且还有所减少。经过辐射处理的愈伤组织细胞染色体结构变异也有大幅度增加，变异频率提高，变异类型增加。发生染色体断裂和重接形成双着丝点染色体的细胞频率达到22.3%，比对照提高13.9%。辐射诱变对培养细胞中簇毛麦染色体变异发生明显的影响。与此同时，簇毛麦染色体与小麦染色体易位频率比对照提高了近2倍。观察结果还表明愈伤组织辐射处理比延长培养时间诱导染色体变异的效果更好。 6 尽管愈伤组织中发生的染色体变异在再生植株中多有发现，但是，只有比较小范围染色体变异的愈伤组织细胞具有再生能力形成再生植株，那些发生剧烈变异的细胞通常不具有再生能力，因而不能在再生植株中得到表达。普通小麦与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂种大多数再生植株染色体数目与供体杂种保持一致，只有少数植株发生染色体数目变异。显然，发生较大染色体变异的愈伤组织细胞在增殖和分化过程中处于不利的地位，逐渐被淘汰。 7 在普通小麦与硬粒小麦-簇毛麦与黑麦杂种愈伤组织中，观察到相当高频率的染色体加倍细胞，为利用组织培养创造双二倍体提供了一种可能。但是，加倍的细胞只是培养初期的愈伤组织中出现，经过一段时间的培养，这种细胞大多消失了。而且，大多数再生植株染色体数目未发生加倍，其中并没有出现期望的双二倍体植株。表明加倍了的细胞在愈伤组织生长和分化过程中大范围变异的细胞一样受到不利的选择，再生能力比较差。因此，利用组织培养创造双二倍体需要更大的努力。 8 一些黑麦品种含有数目不等的B-染色体。B-染色体的多少对普通小麦与黑麦的杂交结实率有比较大的影响，数目越多，杂交结实率越低。在培养初期的愈伤组织细胞中，B-染色体的频率很高，例如69%的中国春×芬7416杂种的40日龄愈伤组织细胞中含有数目不等的B-染色体。常染色体的倍性影响B-染色体的分布，染色体数目加倍的双二倍体细胞中含多数B-染色体的细胞频率大大高于单倍体细胞。经过一段时间的培养之后，绝大多数B-染色体都不存在了，只有极少数细胞含有1个B-染色体。可能的原因是离体培养过程对B-染色体产生了不利的选择。 9 利用组织培养技术，从普通小麦与八倍体小黑麦杂种幼胚再生植株自交后代中选育出2个异代换系，从4D缺体小麦×八倍体小黑麦再生植株回交后代中选育出1个附加系。荧光原位杂交、C-分带和种子贮藏蛋白分析证明这两个代换系1D/1R代换，附加的也是1R染色体。从4D缺体小麦与八倍体小偃麦杂种再生植株自交和回交后代中选育出5个代换系和2个附加系。染色体配对和RAPD分析证实了长穗偃麦草染色质的存在。其中一些小麦-长穗偃麦草代换系和附加系对叶锈病免疫或高抗，对条锈病的一些生理小种和白粉病具有比较高的抗性。而且，附加系924和代换系807蛋白质含量分别达到19.32%和18.83%。 10 当普通小麦鲁资357与硬粒小麦-簇毛麦双二倍体杂交时，无论是实生苗还是再生植株都发生杂种致死现象。细胞学观察没有发现植株染色体发生变异，荧光原位杂交表明簇毛麦染色也没有发生可见的变异。推测这种杂种致死现象是由于鲁资357和硬粒小麦81086A（TH_1和TH_1W的硬粒小麦亲本）中可能分别带有互补的杂种致死基因所致。

高亲和力PO4(3-)转运子编码基因的cDNA克隆及特性分析

以简并引物，利用RT -PCR，克隆了普通小麦和黑麦根系的PO 43-转运子( Trans-porter)基因长约1.2kb的部分cDNA序列。对其与GenBank中的已知序列进行同源性比较，结果表明：(1)小麦与拟南芥、番茄等高等植物的氨基酸水平的同源性为60%～78%; (2)与酵母较低为40%左右，而与丝状真菌和细菌的同源性则<27%; (3)小麦与黑麦的同源性为75%。对其表达特性的研究表明：(1)该基因在根系和茎叶组织中均有表达，但在根系组织中转录产物的累积量显著高于茎叶;(2)磷饥饿条件下，茎叶和根系组织中该基因的表达均增强，但根系组织中增强幅度较大，由此认为该基因产物的功能不只是根系从生长环境中吸收PO 43-，而与PO 43-在植物体内的转运密切相关;(3)磷饥饿5天 后的植株重新供给充足的PO 43-，则该基因的表达在24小时内即显著减弱;(4)分根试验中同株的部分根系生长于磷饥饿(OuM)环境中，而另一部分根系生长于PO 43-充足(250uM)的环境中，这两部分根系中该基因转录产物的积累水平并无显著差异。因此认为植物感受磷饥饿胁迫的信号可能来自植物体内部POi-库的耗竭。此外，用磷讥饿条件下的普通小麦根系mRNA构建了cDNA文库，以克隆的部分序列为探针，从cDNA文库中分离了全长序列。

THE CHROMOSOMES OF TUFTED DEER (ELAPHODUS-CEPHALOPHUS)

Mitotic and meiotic chromosome preparations of the tufted deer (Elaphodus cephalophus) were studied to elucidate the sex-chromosomal polymorphism evidenced by this species. Females had 2n = 46 or 47 chromosomes, whereas males had 2n = 47 or 48 chromosomes. An X;autosome translocation was identified by synaptonemal complex analysis of spermatocytes at pachytene and confirmed by the presence of a trivalent at diakinesis/metaphase I. The present work, in combination with earlier observations by others, indicates that E. cephalophus possesses a varied X-chromosome morphology involving an X;autosome translocation and addition of varying amounts of heterochromatin. It is speculated that sex-chromosome polymorphism may be responsible for the observed differences in diploid chromosome number of tufted deer.

A COMPARATIVE-STUDY OF KARYOTYPES OF MUNTJACS BY CHROMOSOME PAINTING

We have used a combination of chromosome sorting, degenerate oligonucleotide-primed polymerase chain reaction (DOP-PCR), chromosome painting and digital image capturing and processing techniques for comparative chromosome analysis of members of the genus Muntiacus. Chromosome-specific ''paints'' from a female Indian muntjac were hybridised to the metaphase chromosomes of the Gongshan, Black, and Chinese muntjac by both single and three colour chromosome painting. Karyotypes and idiograms for the Indian, Gongshan, Black and Chinese muntjac were constructed, based on enhanced 4', 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) banding patterns. The hybridisation signal for each paint was assigned to specific bands or chromosomes for all of the above muntjac species. The interspecific chromosomal homology was demonstrated by the use of both enhanced DAPI banding and comparative chromosome painting. These results provide direct molecular cytogenetic evidence for the tandem fusion theory of the chromosome evolution of muntjac species.

Evolution of the black muntjac (Muntiacus crinifrons) karyotype revealed by comparative chromosome painting

The black muntjac (Muntiacus crinifrons) has an unusual karyotype of 2n = 8 in females and 2n = 9 in males. We have studied the evolution of this karyotype by hybridising chromosome-specific paints derived from flow-sorted chromosomes of the Chinese muntjac (M. reevesi, 2n = 46) to chromosomes of the black muntjac. The hybridisation pattern allowed us to infer chromosomal homologies between these two species. Tandem and centromeric fusions, reciprocal translocations, and insertions are involved in the reduction of the diploid number from 2n = 46 to 2n = 8, 9. The painting patterns further show complex chromosomal rearrangements in the male black muntjac which involve more than half the karyotype, including both sex chromosomes. Since early meiosis is reported to be normal without any visible inversion loops of the synaptonemal complex, the observed chromosomal rearrangements would lead to heterosynapsis and, therefore, leave a large fraction of the male black muntjac karyotype balanced between the two sexes.

Dog chromosome-specific paints reveal evolutionary inter- and intrachromosomal rearrangements in the American mink and human

Forty chromosome-specific paint probes of the domestic dog (Canis familiaris, 2n = 78) were used to delineate conserved segments on metaphase chromosomes of the American mink (Mustela vison, 2n = 30) by fluorescence in situ hybridisation. Half of the 38 canine autosomal probes each painted one pair of homologous segments in a diploid mink metaphase, whereas the other 19 dog probes each painted from two to five pairs of discrete segments. In total, 38 canine autosomal paints highlighted 71 pairs of conserved segments in the mink. These painting results allow us to establish a complete comparative chromosome map between the American mink and domestic dog. This map demonstrates that extensive chromosome rearrangements differentiate the karyotypes of the dog and American mink. The 38 dog autosomes could be reconstructed from the 14 autosomes of the American mink through at least 47 fissions, 25 chromosome fusions, and six inversions. Furthermore, comparison of the current dog/mink map with the published human/dog map discloses 23 cryptic intrachromosomal rearrangements in 10 regions of conserved synteny in the human and American mink genomes and thus further refined the human/mink comparative genome map. Copyright (C) 2000 S. Karger AG, Basel.

Cross-species chromosome painting in the Perissodactyla: delimitation of homologous regions in Burchell's zebra (Equus burchellii) and the white (Ceratotherium simum) and black rhinoceros (Diceros bicornis)

Conserved chromosomal segments in the black rhinoceros, Diceros bicornis (DB1, 2n = 84), and its African sister-species the white rhinoceros, Ceratotherim simum (CSI, 2n = 82), were detected using Burchell's zebra (Equus burchellii, EBU, 2n = 44) chromosome-specific painting probes supplemented by a subset of those developed for the horse (Equus caballus, ECA, 2n = 64). In total 41 and 42 conserved autosomal segments were identified in C simum and D. bicornis respectively. Only 21 rearrangements (20 fissions and I fusion) are necessary to convert the Burchell's zebra karyotype into that of the white rhinoceros. One fission distinguishes the D. bicornis and C simum karyotypes which, excluding hetero- chromatic differences, are identical in all respects at this level of resolution. Most Burchell's zebra chromosomes correspond to two rhinoceros chromosomes although in four instances (EBU 18, 19, 20 and 21) whole chromosome synteny has been retained among these species. In contrast, one rhinoceros chromosome (DBI1, CSI1) comprises two separate Burchell's zebra chromosomes (EBU11 and EBU17). In spite of the high diploid numbers of the two rhinoceros species their karyotypes are surprisingly conserved offering a glimpse of the putative ancestral perissodactyl condition and a broader understanding of genome organization in mammals. Copyright (C) 2003 S. Karger AG, Base

Evolution of genome organizations of squirrels (Sciuridae) revealed by cross-species chromosome painting

With complete sets of chromosome-specific painting probes derived from flow-sorted chromosomes of human and grey squirrel (Sciurus carolinensis), the whole genome homologies between human and representatives of tree squirrels (Sciurus carolinensis, Callosciurus erythraeus), flying squirrels (Petaurista albiventer) and chipmunks (Tamias sibiricus) have been defined by cross-species chromosome painting. The results show that, unlike the highly rearranged karyotypes of mouse and rat, the karyotypes of squirrels are highly conserved. Two methods have been used to reconstruct the genome phylogeny of squirrels with the laboratory rabbit (Oryctolagus cuniculus) as the out-group: ( 1) phylogenetic analysis by parsimony using chromosomal characters identified by comparative cytogenetic approaches; ( 2) mapping the genome rearrangements onto recently published sequence-based molecular trees. Our chromosome painting results, in combination with molecular data, show that flying squirrels are phylogenetically close to New World tree squirrels. Chromosome painting and G-banding comparisons place chipmunks ( Tamias sibiricus), with a derived karyotype, outside the clade comprising tree and flying squirrels. The superorder Glires (order Rodentia + order Lagomorpha) is firmly supported by two conserved syntenic associations between human chromosomes 1 and 10p homologues, and between 9 and 11 homologues.

Refined genome-wide comparative map of the domestic horse, donkey and human based on cross-species chromosome painting: insight into the occasional fertility of mules

We have made a complete set of painting probes for the domestic horse by degenerate oligonucleotide-primed PCR amplification of flow-sorted horse chromosomes. The horse probes, together with a full set of those available for human, were hybridized onto metaphase chromosomes of human, horse and mule. Based on the hybridization results, we have generated genome-wide comparative chromosome maps involving the domestic horse, donkey and human. These maps define the overall distribution and boundaries of evolutionarily conserved chromosomal segments in the three genomes. Our results shed further light on the karyotypic relationships among these species and, in particular, the chromosomal rearrangements that underlie hybrid sterility and the occasional fertility of mules.

Comparative map between the domestic pig and dog

Cross-species chromosome painting with probes derived from flow-sorted dog and human chromosomes was used to construct a high-resolution comparative map for the pig. In total 98 conserved autosomal segments between pig and dog were detected by probes specific for the 38 autosomes and X Chromosome of the dog. Further integration of our results with the published human-dog and cat-dog comparative maps, and with data from comparative gene mapping, increases the resolution of the current pig-human comparative map. It allows for the conserved syntenies detected in the pig, human, and cat to be aligned against the putative ancestral karyotype of eutherian mammals and for the history of karyotype evolution of the pig lineage to be reconstructed. Fifteen fusions, 17 fissions, and 23 inversions are required to convert the ancestral mammalian karyotype into the extant karyotype of the pig.

Chromosome painting in the long-tailed field mouse provides insights into the ancestral murid karyotype

We report on the hybridization of mouse chromosomal paints to Apodemus sylvaticus, the long-tailed field mouse. The mouse paints detected 38 conserved segments in the Apodemus karyotype. Together with the species reported here there are now six species of rodents mapped with Mus musculus painting probes. A parsimony analysis indicated that the syntenies of nine M. musculus chromosomes were most likely already formed in the muroid ancestor: 3, 4, 7, 9, 14, 18, 19, X and Y. The widespread occurrence of syntenic segment associations of mouse chromosomes 1/17, 2/13, 7/19, 10/17, 11/16, 12/17 and 13/15 suggests that these associations were ancestral syntenies for muroid rodents. The muroid ancestral karyotype probably had a diploid number of about 2n = 54. It would be desirable to have a richer phylogenetic array of species before any final conclusions are drawn about the Muridae ancestral karyotype. The ancestral karyotype presented here should be considered as a working hypothesis. Copyright (C) 2004 S. Karger AG, Basel.