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植物细胞分类法研究论文的特点

时间:2022-10-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:植物细胞分类是指将细胞学资料应用于植物分类上,或者是以细胞学的研究方法对植物进行分类。20世纪80年代是我国细胞分类法研究论文发表的高峰期,90年代至今也有一些染色体组型的研究报道,但基本是结合其他方法的资料,以讨论属、种的亲缘关系及系统位置为主。中国科学院院士洪德元于1990年出版的《植物细胞分类学》专著,1991年李懋学、陈瑞阳等出版的《植物染色体研究技术》专著,值得学习参考。统计的细胞数目应在30个以上。

植物细胞分类是指将细胞学资料应用于植物分类上,或者是以细胞学的研究方法对植物进行分类。主要比较研究植物细胞有丝分裂时的染色体数目、形态和组型。将细胞学资料作为分类学的依据,结合形态学解剖学、胚胎学和遗传学等方面的依据,再解决分类上的疑难问题,具有重要作用,是建立生物学种和建立新的自然分类系统所不可少的资料。

20世纪80年代是我国细胞分类法研究论文发表的高峰期,90年代至今也有一些染色体组型的研究报道,但基本是结合其他方法的资料,以讨论属、种的亲缘关系及系统位置为主。中国科学院院士洪德元于1990年出版的《植物细胞分类学》专著,1991年李懋学、陈瑞阳等出版的《植物染色体研究技术》专著,值得学习参考。李懋学、陈瑞阳(1985)将1984年8月在辽宁兴城召开的第一届全国植物染色体学术讨论会的报告《关于植物核型分析的标准化问题》整理发表于《武汉植物学报》(Vol.3,No.4),成为植物核型分析的约定标准和必用文献。现对其作简要引述。

6.1 染色体数目

一般以体细胞数目为准。减数分裂细胞,由于价体分析难以保证准确,所以,除苔藓和蕨类等因材料所限而用减数分裂细胞技术染色体外,其他则一般只宜作为辅助计数材料。统计的细胞数目应在30个以上。其中95%以上的细胞具恒定一致的染色体数,即可认为是该植物的染色体数目。如果观察材料系混倍体,则应如实记录其染色体数的变异范围和各类细胞的数量和百分比

6.2 染色体形态

作为核型分析的染色体,一般以体细胞为基本形态。此外,如果减数分裂粗线期的染色体分散良好,着丝点清晰者,也可用作核型分析。

(1)染色体长度。

绝对长度(或实际长度):均以微米表示。一般宜在放大的图片或图像上进行测量,然后按下式换算:

绝对长度只在某些情况下有相对的比较价值,在许多情况下,它不是一个可靠的比较数值。由于预处理条件和染色体缩短的程度不同,所以即使同一种植物,不同作者所测得的绝对长度值也往往有明显差异,这是无法避免的。但是,相对长度则是稳定的可比较的数值。目前在国内外许多核型研究的文献中,往往只用相对长度值,这种简化是可取的。

相对长度:均以百分比表示。计算相对长度值的方法,在过去的文献中也有多种公式,现以Levan(1964)的公式为准。即:

染色体长度比:这是指核型中最长染色体与最短染色体的比值。即:

在Stebbins(1971)的核型分类系统中,它是衡量核型对称或不对称的两个主要指标之一。

(2)臂比。

其计算公式为臂比=长臂/短臂

(3)着丝点位置。

以上述臂比值确定。参照Levan等(1964)的命名,经过讨论,略加改动,即均取用小数点后两位数值,以便严格区分,如下所示:

此命名规则的特点是将染色体的一半长度分为两点四区,这四区是等分的。Levan等在分析了其他各种关于着丝点的命名法之后指出,这种命名法是比较合理的。现已为全世界广泛采用。此外,为了便于阅读文献时参考,下面把其他常用的着丝点命名法,如着丝点指数和长短臂差值与Levan等的命名规则对照列于表1—2。

(4)臂指数或称N.F.值(Number fundamental)。

即把具中部着丝点的“V”形染色体计算为两个臂;而把具近端和端部着丝点的“J”形或“I”形染色体计算为一个臂。以此来统计核型中的总臂数。

最后,关于模式核型应分析的细胞数目,从考虑实际的需要和工作量情况出发,经过讨论,一致同意以5个以上细胞为准。这里要强调的是,核型分析的准确性,不仅要求分析一定数量的细胞,更要求有高质量的染色体图像,这是保证核型分析准确的基础。

表1—2 植物染色体着丝点指数和长短臂差值对照

注:臂比=长臂/短臂(r=1/s);差值=长臂—短臂(d=1-s,染色体全长为10);
着丝点指数=短臂/染色体全长×100(i=100s/c)。三者可按以下公式换算:
d=10(r-1)/(r+1);r=(10+d)/(10-d);i=100/(r+1)=5(10-d)。

6.3 核型的表述格式

(1)表格。

核型分析中各项测定的平均数值,应列表报道,列表内容要力求简明和实用,其格式和项目如表1—3所示。

表1—3 XXX染色体相对长度、臂比和类型

表1—3中的染色体序号一律用阿拉伯字母,相对长度和臂比值均取小数点后两位数。

染色体绝对长度值的变异范围、染色体长度比、核型类别等,在表注可以单列说明。

随体的长度是否计算,不做统一规定,不过都应在表下加注解说明。具随体(或次缢痕)的染色体,在表中应以“*”标记。

(2)染色体序号。

一律按照染色体全长顺序编号。如两对染色体长度完全相等,则按短臂长度顺序排列,长者在前、短者排后。性染色体和B染色体一律排在最后。如为二型核型(bimodal karyotype),如中国水仙、芦荟等植物,则长染色体群按L1.2……顺序排列。对于像普通小麦即按A、B、D3组分别编号排列,而不是全部21对染色体统一顺序排列。如果核型中有差异明显而恒定的杂合染色体对时,则应分别测量每一成员的长度值和臂比值,分别列于表中,编号可任选其中一成员为准,并附加说明。

(3)模式照片。

一般每种材料应附一张有代表性的中期染色体的完整照片。并标出一个以毫米为长度单位的标尺,便于目测染色体大小。尽量少用放大倍数。

(4)核型图。

将与模式照片同一细胞的染色体剪下,参照染色体长度和臂比值,进行同源染色体“配对”,然后按表格中的染色体序号顺序排列,此即为该细胞核型图。

(5)核型模式图。

以表1—3所列各染色体的相对长度平均值绘制。构图有各种形式。

(6)核型公式。

即综合核型分析的结果,将核型的主要特征以公式表示。既简明扼要,又便于记忆和进行比较。例如:

芍药(Paenia lactiflora):2n=2x=10=6m+2sm+2st(SAT)。

(7)核型分析。

Stebbins(1971)参照生物界现有的核型资料,根据核型中染色体的长度比和臂比两项主要特征,用以区分核型的对称和不对称程度,并将其分为12种类型,如表1—4所示。

表1—4 核型按对称与不对称比例程度划分类型

该分析法在分析和讨论核型进化的一个方面是有参考价值的,可作为核型表述的一项内容。

6.4 关于具小染色体的植物核型分析

所谓小染色体,是指其长度在2微米以下而又不易分辨着丝点的染色体。植物界中具此类染色体的种类居多,有的整个属甚至整个科均具此。以往,这类植物所提供的唯一细胞学信息就是染色体数目。为了扩大核型研究的范围,应对这类植物提供比单一的数目更多一些有用的核型信息。初步拟定从以下几个方面进行核型的分析和比较。

①染色体数目;②具随体染色体的数目(如可见的话);③每对染色体的相对长度值;④染色体长度比;⑤如含有大小差别明显的染色体,可分大、小群分别统计其数量和长度,以及各自所占染色体组全长的百分比。

6.5 带型

植物染色体分带(chromosome banding)可分为两大类,即荧光分带和Giemsa分带。目前前者已很少应用,主要为后者。两种分带所显示的带纹基本上是相同的。在Giemsa分带中,无论是用BSG法,还是胰酶法等,所显示的带纹均为结构异染色质(constitutive heterochromatin),统称为C—带。

文章一般应附一张染色体显带清晰而完整的标准照片和一张与核型图要求相同的带型图。

6.6 凭证标本

除一般栽培植物外,其他植物则无论是只报道染色体数目,还是进行核型或分带研究,均需有凭证标本,并注明学名、采集地、采集者、标本鉴定人、凭证标本号和标本存放地点等。

6.7 植物学核型分析论文写作中应注意的问题

(1)材料的选择。

染色体数目和形态与物种的进化直接相关,并广泛应用于种下、种间、属间、甚至科及分类单位的系统学研究(Stebbins,1971;洪德元,1990)。在选用试验材料时,首先查文献看要解决的疑难种属,前人是否报道过其染色体数目,以及哪些属、种报道过,哪些未研究报道过。对未报道过的属、种进行采样或栽植取样研究。一般进行植物染色体数目研究的学者基本上是有从事形态学分类的基础,结合植物的文献考证,选取材料针对性一般较强。

(2)植物染色体研究技术。

从事植物形态学分类的学者进行染色体核型分析时,一般相对来讲其试验室压片、制片操作技术欠熟练,须经过该方面的专家指导帮助,避免观察的染色体分裂期有误,或染色体条数有误;有的照片模糊不清,更有甚者将染色体拼凑成图片,文章存在严重错误。建议新学者参考阅读李懋学等的《植物染色体研究技术》一书,并在他人指导帮助下做试验。

(3)染色体核型报道应按核型分析标准化格式撰写。

参照上述李懋学、陈瑞阳文献格式撰写论文,在“讨论”中引用其他证据论述论文的观点。

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