[目的]赖草属植物是麦类作物遗传改良和育种的重要基因资源,但作为异源多倍体植物,其基因组来源仍存在较大争议.通过比较赖草、大赖草及新麦草基因组中重复序列分布,探索赖草属物种基因组来源以及种间基因组多样性的形成特性.[方法]通过构建赖草属物种赖草的Cot-1 DNA文库获得大量重复序列,利用荧光原位杂交技术和重复序列对赖草以及近缘物种大赖草和祖先供体物种新麦草进行染色体荧光原位杂交涂染.[结果](1)根据序列及基因组分布特性,赖草Cot-1 DNA可归为串联重复序列、散布重复序列、散布加串联混合重复序列以及未能鉴定类型,4种类型占比分别为32.4％、45.7％、12.4％和9.5％.(2)串联重复序列TaiI-family、Lt1-6、pTa-535和pSc250在不同物种及同一物种不同材料间信号数量存在较大变异,分别为7～20,1～14,17～26,0～24个.(3)10个反转座子序列在所有物种染色体的分布呈现3种方式:在所有染色体上杂交信号集中分布在着丝粒、近着丝粒及间质区;在所有染色体的所有区域都有分布;在大部分染色体上的分布方式与第1种相同,但是部分染色体端部也有分布.2个LTR/Copia序列仅在赖草染色体上有分布,其他序列在不同物种以及不同材料间均有分布,但在信号强度以及部分染色体上的分布方式存在多态性.[结论]赖草属物种中的一些重复序列具有快速进化的特性,支持赖草属物种多倍化过程,并存在散在重复序列向整个核基因组的快速同质化扩散.

新麦草(Psathyrostachys juncea)被认为是赖草属植物的一个重要祖先物种.对新麦草中高度重复序列Cot-1 DNA文库克隆测序分析鉴定,结果表明新麦草Cot-1 DNA文库中的序列可以分为6种类型:反转座子、转座子、卫星DNA、抗病相关LZ-NBS-LRR、未能鉴定类型、反转座子LTR和LTR/Copia类型序列组合型,占比分别为49.5％、1.0％、28.7％、5.9％、13.9％和1.0％.进一步利用2种卫星DNA序列和5个反转座子序列为探针,对新麦草、赖草(Leymus secalinus)和 2个大赖草(L.racemosus)材料进行染色体荧光原位杂交,结果表明卫星DNA序列TaiI-family和pSc250-family杂交信号主要分布在染色体的端部,TaiI-family杂交信号数量分别为20、16、7和18,而卫星DNA序列pSc250-family在新麦草、赖草中的杂交信号数量分别为17和24,在2个大赖草材料均没有信号检出.反转座子序列在3个物种染色体上基本呈散布分布方式,而且在赖草属物种染色体分布呈现同质化倾向,其中克隆序列pPj-44和pPj-28在新麦草和赖草属物种间信号分布差异显著,分别提示在异源多倍化过程中存在序列扩张和收缩,克隆序列pPj-77仅在1个大赖草材料10个染色体杂交信号强度区别于其余染色体.研究结果表明,新麦草重复序列在赖草多倍体形成过程发生了快速进化并可能存在同质化扩散,同时赖草属不同物种基因组间重复序列组成可能存在显著差异.

三倍体湘云鲫2号是通过倍间杂交产生的一种多倍体鱼(红鲫(♀)×异源四倍体鲫鲤(♂)),因其不育性状,具有重要的生产和科研价值.有研究表明线粒体在动物育性的分子调控机制中扮演了重要角色,但在鱼类中尚没有相关的研究报道.利用本实验室特有遗传背景清晰的实验鱼品系(三倍体湘云鲫2号、二倍体红鲫、异源四倍体鲫鲤和同源三倍体鲫),通过荧光定量PCR技术对比分析了它们性腺中线粒体DNA的拷贝数,发现三倍体湘云鲫2号雄性个体精巢中mtDNA含量较正常水平高,雌性个体卵巢中mtDNA含量较正常水平低.实验首次从线粒体DNA含量影响生殖细胞发育的角度探索线粒体与三倍体湘云鲫2号不育的关系,为三倍体湘云鲫2号不育分子机制的研究提供了一些新的基础数据.

目的 探讨肢体去分化脂肪肉瘤的临床病理特征、诊断及鉴别诊断.方法 收集2009至2017年就诊于北京积水潭医院的9例去分化脂肪肉瘤临床及影像学资料,行光镜观察和EnVision二步法免疫组织化学染色,采用荧光原位杂交法检测MDM2基因扩增情况,并复习相关文献.结果9例去分化脂肪肉瘤,患者年龄61～79岁,平均68岁.女性6例,男性3例.发生于大腿6例,小腿2例,臀部1例.组织学上均存在经典的高分化脂肪肉瘤结构,去分化成分中5例为高级别未分化肉瘤,其中1例伴有上皮样分化,1例为低级别纤维肉瘤,1例为中度恶性黏液纤维肉瘤,2例为硬化性上皮样纤维肉瘤.高级别去分化肉瘤中可伴有低级别的组织形态.去分化成分与高分化成分间可界限清楚,为分离的多结节,也可二者相互移行或混杂存在.可存在同源性去分化及异源性成分.免疫组织化学显示波形蛋白、p16、CDK4阳性,6例(6/9)表达MDM2,1例(1/9) p53阳性,1例(1/9)伴有上皮样分化的广谱细胞角蛋白阳性,S-100蛋白在高分化脂肪肉瘤成分中阳性表达. 6例(6/9)存在MDM2基因扩增.结论 肢体去分化脂肪肉瘤较少见,MDM2基因扩增的MDM2/CEP12比值较腹膜后去分化脂肪肉瘤低,可出现多倍体.组织形态多样,其中的梭形细胞低级别去分化需要与梭形细胞脂肪肉瘤鉴别,伴有上皮样分化时要与转移癌等鉴别.

非整倍体(aneuploid)是指相对于正常个体(euploid)的染色体组增加、减少一条或若干条染色体的生物个体.由于非整倍体个体存在基因剂量效应的不平衡性(gene-dosage imbalance),非整倍体个体往往会表现严重的表型缺陷(aneuploid syndrom),如发育迟缓,个体矮小,难以繁殖后代等.在人类中,最为典型的例子为导致新生儿智力缺陷的唐氏综合症,由额外的一个21号染色体拷贝(部分拷贝)引起.此外,大多数癌细胞类型表型为严重的非整倍体.在大多情况下,非整倍体对于动物及人类是致命的,而植物对于非整倍体则往往表现出较强的耐受力,特别是在异源多倍体植物中.植物非整倍体对于植物的遗传、育种研究有重要意义,在基因及分子标记的物理位置确定,基因转移,连锁群与染色体的对应关系的确立上具有无可比拟的优势.该文综述了近些年来有关植物非整倍体研究的结果,介绍了非整倍体的几种重要成因和有关非整倍体鉴定手段的变迁,阐述了植物非整倍体对个体表型、基因表达以及表观遗传方面的影响,重点讨论了非整倍体在植物进化、基因组序列测定以及遗传改良方面的潜在作用.同时,探讨了植物非整倍体研究的新思路,以及利用非整倍体促进相关植物遗传改良、育种研究的新方法.

在“染色体变异“单元的复习教学中,从表型变化出发,引导学生深入到细胞水平和分子水平领会染色体变异的原因及其遗传效应:多角度理解染色体组的概念内涵,把握其重要特征,并在基因组测序等问题情境中加以应用,训练学生的问题解决能力;对单倍体、多倍体与二倍体的育性进行比较,推测异源多倍体形成过程等学习活动,培养学生科学思维的习惯和品质.

原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)的起源和迁移已在多种鱼类进行了研究,但多倍体鲫鲤原始生殖细胞的标记和迁移尚未见报道.本实验室前期通过远缘杂交方法成功获得了一个倍性明确、亲缘关系清晰的多倍体杂交鱼研究体系,该体系由异源四倍体鲫鲤及其二倍体父母本和三倍体杂交后代组成.本文利用RNA定点表达(localized RNA expression,LRE)技术,将来自于斑马鱼的nanos 1-3’-UTR与GFP融合后生成的mRNA注射入多倍体鱼受精卵中,首次对多倍体鲫鲤原始生殖细胞进行标记,并观察了其迁移途径.结果显示,多倍体鲫鲤PGCs能被斑马鱼GFP-nanos 1-3’-UTR标记,并且多倍体鲫鲤PGCs的迁移与斑马鱼类似.本实验结果为多倍体鲫鲤原始生殖细胞的产生和迁移的研究提供了一些基础数据.

银鲫(Carassius auratus gibelio Bloth)具有将其他鱼类精子的染色体组、染色体片段并入到卵核中协同发育的能力,但通过异精雌核生殖自发形成异源八倍体子代的概率极低.研究采用0.25％、0.5％、1％、2％和4％胰蛋白酶溶液处理白鲫精子10min后以及1％胰蛋白溶液处理白鲫精子5min、10min、15min、20min和25min后,分别与异育银鲫A+系成熟卵子受精;接着通过比较对照组和不同处理组合中精子结构和活力的变化,兼顾受精率、孵化率、成活率等繁育指标与较高的子代八倍体率,建立了一种将外源精子基因组整入雌核生殖银鲫卵子创制异源八倍体的有效方法.即采用1％胰蛋白溶液处理白鲫精子15min后与异育银鲫A+系成熟卵子受精,子代的平均存活率为(2.4±0.7)％,平均八倍体率可达(16.3±0.5)％.批量处理并结合流式细胞术筛选6月龄子代,获得57尾融入有白鲫精子染色体组的异源八倍体成鱼.研究为创制异育银鲫优异异源八倍体种质提供了一个简单易行的方法,创制的异源八倍体可作为后续培育生长快、抗病能力强的银鲫新品种的核心育种材料.

广泛的杂交和多倍化使得铁角蕨属(Asplenium)下存在着许多分类困难的物种复合体,针对这些类群进行整合分类学的研究,有助于我们更加全面和深入地理解物种的界限以及形成机制.线裂铁角蕨复合体(Asplenium coenobiale complex)是铁角蕨属下一个形态多样性较高的类群,由于缺乏全面取样和系统研究,该复合体的物种划分长期存在争议.本研究选取线裂铁角蕨复合体中形态变异和地理分布具有代表性的个体,通过孢粉学研究确定该类群的生殖特性,运用流式细胞分析获取倍性信息,同时结合叶绿体和核基因组片段系统发生分析的证据,对该类群的系统演化关系和起源方式进行了探讨.结果 表明:(1)虽然部分孢子囊败育的情况在线裂铁角蕨复合体中十分普遍,但正常孢子囊内形成的64个孢子说明该类群植物仍能进行正常的有性生殖;(2)该复合体中存在着倍性变异,其中多角铁角蕨(A.cornutissimum)是二倍体,而其他成员均为四倍体;(3)依据母系遗传的叶绿体序列所构建的系统发生关系将该类群划为4个分支,与基于核基因序列构建的系统树存在冲突,这暗示杂交可能在该复合体的形成过程中起到了重要的推动作用.综上所述,我们建议将线裂铁角蕨复合体划分为4个物种,即同源四倍体新种马关铁角蕨(A.maguanense sp.nov.),二倍体多角铁角蕨,以及两个由同一对亲本正反交产生的异源四倍体线裂铁角蕨(A.coenobiale)和叶基宽铁角蕨(A.pulcherrimum).

通过人工合成的种间杂种或异源多倍体与栽培种连续回交与选择,可使近缘种或野生种的目标性状与基因渗入作物.本文总结了本课题组30年间所开展的芸薹属栽培种与几个亲缘关系较远的物种间的族间杂交、特异的细胞遗传学行为及种质资源创建.由于这些族间杂交中发生父本染色体的部分消除,产生的杂种具有母本栽培种的全部或大部分染色体、附加少数的外源染色体或染色体片段,经回交与自交后获得的渗入系表现父本的一些特征、遗传与表观遗传发生变化、但恢复母本的染色体数.讨论了此类亲缘关系较远的杂交在创建新种质资源方面的应用前景.