植物着丝粒
植物的细胞分裂过程
细胞分裂是生物体生长与发育过程中最基本、最重要的一环。
植物细胞的分裂过程包括有丝分裂和无丝分裂两种类型，通过细胞分裂，植物可以生长新的组织与器官。
有丝分裂是植物细胞最常见的分裂方式，也被称为有丝分裂。
它包括有丝分裂的四个阶段：前期、中期、后期和末期。
有丝分裂的第一个阶段是前期。
在这个阶段，一个受体细胞将会经历复制DNA 的过程，一份原始染色体在细胞核中被复制成两份。
然后，每一份复制的染色体被称为姐妹染色体，它们通过着丝粒连接在一起的中心粒形成染色体。
细胞核中的核膜也会逐渐分解。
接下来是中期，该阶段通过形成纺锤体来确保正确分配染色体。
纺锤体由纺锤纤维和着丝粒组成。
纺锤纤维由中心粒向细胞两端伸出，形成纺锤状，着丝粒各自连接着对应的姐妹染色体。
通过纺锤体的支持，姐妹染色体会在纺锤体的拉力下移动，并排列在细胞的中央，形成一个称为中央板的结构。
这是有丝分裂的后期，也被称为中期。
在中期，细胞准备进行分裂，姐妹染色体被释放并分为两组。
接下来是末期，该阶段是有丝分裂的最后一个阶段。
在这个阶段，中央板逐渐分裂成两个细胞，每个细胞得到一组姐妹染色体。
之后，新的核膜会在每个细胞中形成，核膜中央的核仁也会变成两个。
除了有丝分裂，还有无丝分裂也在植物细胞中发生。
无丝分裂通常发生在一些低等植物、藻类和霉菌中。
与有丝分裂不同，无丝分裂没有纺锤体的形成，也没有明显的染色体结构变化。
在无丝分裂中，细胞核会直接分裂成两个细胞核。
先是细胞核内原生质分裂为两份，然后每一份会重新包围形成两个细胞核。
细胞膜紧密地随着细胞核的分裂，将细胞分为两个细胞。
细胞分裂是植物生长与发育过程中必不可少的一环。
通过细胞分裂，植物可以增加其组织与器官的数量，并形成新的植物。
有丝分裂和无丝分裂是植物细胞分裂的两种主要方式，每一种方式都具有特定的分裂过程和特征。
了解这些分裂过程对我们理解植物的生长与发育具有重要意义。
植物着丝粒区串联重复序列的研究进展
植物着丝粒区串联重复序列的研究进展
郝薇薇;周岩
【期刊名称】《中国农业科技导报》
【年(卷),期】2013()2
【摘要】着丝粒是细胞染色体的重要结构组成,控制姊妹染色单体的结合、动粒的组装和纺锤丝的附着,确保真核生物细胞在有丝分裂和减数分裂过程中染色体的正常分离及遗传信息的稳定传递。
植物着丝粒DNA序列主要由反转录转座子和串联重复序列构成。
串联重复序列在着丝粒功能实现和基因组进化过程中起重要作用。
随着测序技术的成熟,近年来对串联重复序列的研究取得了很大的进展。
综述了植物串联重复序列结构、分析方法及在进化中的作用,以期为相关研究提供参考。
【总页数】5页(P110-114)
【关键词】着丝粒;串联重复序列;结构;功能;进化
【作者】郝薇薇;周岩
【作者单位】中国农业科学院作物科学研究所;河南科技学院生命科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】Q754
【相关文献】
1.着丝粒串联重复序列RCS2对亚洲栽培稻和非洲栽培稻的比较分析 [J], 覃瑞;马西祥;刘虹;刘如亮;段峰森;李刚
2.植物着丝粒结构及进化的研究进展 [J], 刘青
3.植物着丝粒结构和功能的研究进展 [J], 佘朝文;宋运淳
4.植物着丝粒的研究进展 [J], 裔传灯;顾铭洪
5.植物功能着丝粒DNA研究进展 [J], 张会;王凯
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植物染色体压片法
第一部分植物染色体压片法一实验目的1. 学习并掌握根尖处理、染色、压片及制片观察的方法。
2. 观察有丝分裂各时期染色体的形态变化，了解有丝分裂全过程。
二实验原理高等植物有丝分裂主要发生在根尖、茎尖生长点及幼叶等器官的分生组织(分生区)，其中根尖是最常用的材料：①根尖取材容易，操作和鉴定也比其它器官与组织方便；②实验室内采用种子萌发后所长出的新鲜幼嫩根尖，不受植物生长季节的影响和限制，并且可以大量获得；③对于某些珍贵而又稀少的试验材料，取用自然条件下生长植株的根尖，比取用茎尖、花器等对材料的伤害要小得多；④采用实验室内种子发根，切取根尖后的种苗通常还可以进行正常种植，利于后续研究进行。
有丝分裂期在整个细胞周期中所占的时间相对较短，有丝分裂制片的主要目的是进行染色体鉴定，希望观察到更多分裂相，尤其是分裂中期相，通常要对材料进行不同的预处理。
预处理主要通过抑制和破坏纺锤丝的形成来获得更多的中期分裂相；同时，预处理还可改变细胞质的粘度，促使染色体缩短和分散，便于压片和观察。
常用的预处理有物理法、化学法、混合处理法等。
植物细胞的细胞壁对细胞形态和结构起支撑和保护作用，分生组织的细胞壁结构将分生细胞结合成一个整体，因此在压片之前需要采用适当方法软化或部分分解细胞壁使细胞间易于分离，这一操作称为解离。
同时，解离也可适当清除部分细胞质，使细胞质背景趋于透明化，便于观察染色体。
常用的解离方法主要有酸解法和酶解法。
酸解法：步骤简便、容易掌握。
根尖分生组织经过酸解和压片后，呈单细胞。
酸解法广泛用于染色体计数、核型分析和染色体畸变的观察及相关分析。
酶解法：常用于染色体显带技术或姊妹染色单体交换研究。
通过解离和压片，分生细胞的原生质体能够从细胞壁里压出，使染色体周围不带有细胞质或仅有少量细胞质，让后续制片处理直接作用于染色体。
在普通光学显微镜下观察染色体形态结构还需要对材料进行染色，通常采用染色体染色效果好而细胞质着色少的碱性染料、酸性染料或孚尔根试剂染色。
植物细胞分裂和有丝分裂的比较研究
植物细胞分裂和有丝分裂的比较研究首先，植物细胞有丝分裂是最常见的一种方式。
在有丝分裂中，细胞依次经历有丝分裂的四个阶段：前期、中期、后期和末期。
这个过程中，细胞核包含正常的染色体，细胞结构保持相对稳定。
相比之下，无丝分裂不具有明确的分裂阶段，而且细胞核缺乏核膜包围，染色体几乎不可见。
其次，有丝分裂的特点是染色体复制、排列、分离和分裂。
在染色体复制阶段，每一个单体染色体都在S期逐渐复制成两条兄弟染色体，这些染色体通过着丝粒与纺锤体相互连接。
在后期，染色体开始与纺锤体分离，并最终分裂成两个细胞。
与之相比，无丝分裂没有明确的染色体复制和分裂过程，而是直接将细胞质分裂成两个细胞。
另外，纺锤体是有丝分裂中的一个重要结构。
纺锤体是由纺锤丝和着丝粒组成的，它起到将染色体从一个极端拉到另一个极端的作用。
纺锤体在有丝分裂的中期阶段发挥最大的作用，而无丝分裂中不存在纺锤体。
此外，有丝分裂和无丝分裂在细胞分裂速度和最终产生的细胞数量上也有所不同。
有丝分裂通常比无丝分裂更快，而且产生的细胞数目更多。
有丝分裂产生的两个细胞具有相同的染色体数目和基因组，而无丝分裂只产生一个细胞。
综上所述，植物细胞分裂可以通过有丝分裂和无丝分裂两种方式进行。
有丝分裂包括染色体复制、排列、分离和分裂，并伴有纺锤体的形成。
无丝分裂缺乏明确的分裂阶段和染色体复制，直接将细胞质分裂成两个细胞。
这两种方式的细胞分裂速度、细胞数目和遗传物质的准确传递均有所不同。
分子生物学和细胞生物学领域的研究者们将继续深入研究这两种分裂方式的机制和调控网络，以揭示更多关于植物细胞分裂的奥秘。
植物细胞的分裂概述-V1
植物细胞的分裂概述-V1植物细胞的分裂是指植物细胞自身复制并产生两个子细胞的过程。
它是所有生物细胞增长和组织发育的关键过程之一。
植物细胞的分裂可分为两种类型：有丝分裂和减数分裂。
下面将对这两种分裂方式进行详细的介绍。
一、有丝分裂1.前期（Interphase）:植物细胞在正常代谢情况下，位于细胞核中的染色质呈现出一条长线状，称为染色单体。
在有丝分裂的前期，染色单体开始缩合成可见的染色体。
同时，胞质中也开始形成细胞器和其他细胞成分的重复体，为细胞分裂做准备。
2.纺锤体形成（Prophase）：在纺锤体形成期，染色体的形态变化开始显现出来，染色质开始逐渐缩短和加厚，染色体开始变得可见。
核膜也开始分解，胞质中开始出现命名为中心体的物质，最终这些物质成为了分裂纺锤体的中央体。
纺锤体是一种由纤维组成的细胞器，负责将染色体移动到正确的位置。
3.中期（Metaphase）：在有丝分裂的中期，纺锤体将染色体推到了细胞的中央区域，染色体在这里排列成为中央部位十字形状的等距柱状体。
此时，分裂纺锤体的纤维会与染色体上相对应的部分连接起来。
4.分裂（Anaphase）：在有丝分裂的后期（分裂期），纺锤体开始收缩并慢慢拉开，染色体也开始分离。
此时，纺锤体较长的纤维伸长并向细胞两端移动，拉伸后的染色体便顺着纤维向两端移动，最终靠近细胞两端。
5.细胞分裂（Telophase）：在有丝分裂最后一个阶段，细胞开始分化成两个新的细胞。
此时，核膜开始重新形成，在两个新核的周围形成特殊的双倍体核质。
而细胞膜，则开始缩分，并且分裂。
二、减数分裂减数分裂是一种生物细胞分裂过程，这种分裂只不过产生了四个单倍体的永生细胞。
和有丝分裂一样，减数分裂也经历了四个主要阶段：1.前期I（Prophase I）：减数分裂的前期I阶段和有丝分裂非常相似，只是它在所有顶体内复制该细胞的染色体并添加新的遗传信息。
2.中期I（Metaphase I）：在减数分裂的中期I，染色体逐渐排列成一排，每一对染色体也是一对着丝粒。
植物细胞分裂周期及有丝分裂具体步骤
植物细胞分裂周期及有丝分裂具体步骤细胞分裂是细胞生命周期中的一个重要过程，它可以分为两种形式：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是一种常见的细胞分裂方式，它在细胞生长、组织发育和维持细胞数量方面扮演着重要角色。
本文将详细介绍植物细胞分裂周期及有丝分裂的具体步骤。
一、植物细胞分裂周期植物细胞分裂周期包含两个主要阶段：有丝间期和有丝分裂期。
1. 有丝间期：有丝间期是指细胞分裂前的准备阶段，细胞在此阶段进行生长、合成DNA和准备细胞分裂所需的物质。
有丝间期包括G1期、S期和G2期。
- G1期（生长期）：细胞在此阶段生长并参与正常代谢活动，准备进入DNA合成阶段。
- S期（合成期）：细胞在此阶段进行DNA的复制和合成，确保每个新生细胞都会拥有完整的基因组。
- G2期（前期）：细胞在此阶段进一步增长并准备进入有丝分裂。
细胞会进行蛋白质的合成和准备细胞器的复制。
2. 有丝分裂期：有丝分裂期是植物细胞分裂的关键阶段，包括纺锤体形成、染色体分离和核分裂等过程。
有丝分裂期主要分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
- 前期：在有丝分裂前期，细胞会开始准备纺锤体的形成。
此时，细胞核开始缩小并消失，染色质开始凝聚成染色体，而这些染色体则被纺锤体纤维连接。
- 中期：有丝分裂中期是细胞分裂的最重要阶段，染色体会从纺锤体的中央位置被拉向细胞的两端。
同时，纺锤体纤维会与染色体末端的结构物（称为着丝粒）相互连接，以确保染色体在分裂过程中的正确分离。
- 后期：有丝分裂后期是染色体分裂完成后的阶段。
此时，染色体已经被完全分离到两端的细胞区域，并且核膜开始形成在这些分离的染色体周围，形成两个新的细胞核。
- 末期：在有丝分裂末期，细胞开始进行细胞质分裂，形成两个独立的细胞。
此时，细胞膜会逐渐形成，并最终划分成两个子细胞。
二、有丝分裂具体步骤1. 有丝纺锤体形成：有丝分裂的第一步是有丝纺锤体的形成。
纺锤体由纤维组成，它能够在细胞内部形成纺锤状结构。
中期染色体的形态结构
果 蝇 的 多 腺 染 色 体
多线染色体带和胀泡形成示意图
2．灯刷染色体（lamp-brush chromosome） 1882年Flemming首次报道，这种染色体最早发现于鱼类、 两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期。由于染色体主 轴两侧有侧环，状如灯刷，故名灯刷染色体。由两条同源染 色体组成，在交叉处结合，每条同源染色体含2条染色单体。 轴上有一些染色粒，代表染色质紧密螺旋化的部位。同时两 条染色单体向两边伸出许多侧环，一个平均大小的环约含100 bp DNA，两栖类一套灯刷染色体大约有一万个侧环。 灯刷染色体中大部分DNA以染色粒形式存在，没有转录活 性。侧环是RNA活跃转录的区域，一个侧环是一个转录单位
染色体的三种基本序列
三、核型与染色体显带
对人类到底有多少条染色体这样的问题一直争论到1956年才 得以确认，主要归功于50年代以后逐步发展起来的低渗处理， 压片技术以及秋水仙处理和细胞培养技术。二十世纪六十年代 末至七十年代发展起来的各种染色体分带技术，使染色体的研 究进入了一个黄金时代。为人类遗传病的鉴定，物种的亲缘关 系与进化研究、遗传育种等方面提供了重要的依据。 核型（karyotype） 是细胞分裂中期染色体的表型，包括染色体的数目、大小和 形态特征等方面。如果将成对的染色体按形状、大小依顺序排 列起来叫核型图(karyogram)，而染色体组型（idiogram）通 常指核型的模式图，代表一个物种染色体的模式特征。核型分 析对于探讨人类遗传病的机制、物种亲缘关系与进化、远源杂 种的鉴定等具有重要意义。
2、着丝粒序列(CEN) 不同来源的CEN的共同特点是具有两个彼此相邻的核心区， 一个是80-90 bp的AT区，另一个是11 bp的保守区。CEN由大 量串联的重复序列组成，如α卫星DNA，其功能是参与形成着 丝粒，使细胞分裂中染色体能够准确地分离. 3、端粒序列(TEL) 不同生物的端粒序列都很相似，由长5-10 bp的重复单位串 联而成，人的重复序列为GGGTTA。真核细胞染色体端粒的 重复序列不是染色体DNA复制时连续合成的，而是由端粒酶 （telomerase）合成后添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖 核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以物种专一的内在 RNA为模板，把合成DNA的添加到染色体的3‘端。
着丝点和着丝粒
着丝点和着丝粒目前正在研究着丝粒结合蛋白以及其它的一些因素。
一个主要的问题是解决纺锤丝附着到着丝粒的具体机制。
着丝点是高中生物学教科书常用的染色体基本结构名称。
本套教科书在第1册有丝分裂和减数分裂有关细胞分裂中均用“着丝点”，而在第2册染色体组型分析中对染色体分类却用“着丝粒”。
许多学生疑问“着丝点和着丝粒有什么区别？是不是同一结构？”经查，着丝点为Kinetochore，着丝粒为Centromere，在许多文献资料中使用不一。
例如，在《细胞生物学》（1987年，高等教育出版社）中二者均有使用，刘祖洞和江绍慧的《遗传学》（1987年，高等教育出版社）中只用“着丝粒”，中央农业广播电视学校教材《植物及植物生理》（修订执笔人孟繁静等，1989年，农业出版社）中只用“着丝点”。
近来在电镜下观察发现的资料表明，着丝粒（染色体的主缢痕primary constriction）为染色质的结构，将染色体分成二臂，在细胞分裂前期和中期，把两个姐妹染色单体连在一起，到后期两个染色单体的着丝粒分开。
着丝粒两侧各有一个由蛋白质构成的3层盘状特化结构，为非染色体性质物质的附加物，称为着丝点，在染色质（染色体）被碱性染料染色时，着丝点部分染色很浅或根本不染色，由于着丝点部位几乎把着丝粒覆盖，所以，染色后观察染色体的外形，在着丝点部位几乎看不到着色。
着丝点与染色体的移动有关，在细胞分裂（包括有丝分裂和减数分裂）的前、中、后期，纺锤体的纺锤丝（或星射线）微管就附着在着丝点上，并牵引染色体移动，意即纺锤体的纺锤丝（或星射丝）直接附着在着丝点上而不是附着在染色体着丝粒上，没有着丝点，染色体不能由纺锤丝牵引移动。
因此，着丝点和着丝粒并非同一结构，它们的功能也不同，但它们的位置关系是固定的，有时用着丝点或着丝粒泛指它们所在的染色体主缢痕位置是可以理解的。
根据人民卫生出版社出版的七年制临床医学教材《细胞生物学》，在两条姐妹染色单体相连处，有一个向内凹陷的缢痕，称为主缢痕(primary constriction)，光镜下相对不着色。
植物着丝粒
(F) A(/T)AT(/C)ATT motifs.
水稻第八号染色体着丝粒
有丰富的CentO and CRR 重复序列
水稻第八号染色体着丝粒
58% 已知重复序列 14% 其他重复序列 有47 个可能是基因possible genes - 19个同已知基因相似 - 28 个预测
水稻第八号染色体着丝粒
水稻第八号染色体着丝粒
White boxes represent the predicted genes. Green and gray boxes indicate the TEs. The names of TEs or TE-like sequences identical to those in GenBank as described in the text are shown above the corresponding sequences. Arrows represent LTR sequences and their orientations. Arched arrows indicate that the TE sequence is interrupted by DNA insertions. Red bars indicate elements containing sequences similar to the rice centromere-specific element RCE1. Yellow boxes represent CentO clusters; the red arrows above show the orientations of the 155-bp satellite repeats. The positions of five genetic markers without recombination are indicated by their names in orange.
植物功能着丝粒DNA研究进展
生物技术进展2022年第12卷第1期1~9Current BiotechnologyISSN 2095‑2341进展评述Reviews植物功能着丝粒DNA 研究进展张会1，2，王凯1*1.南通大学生命科学学院，江苏南通226019；2.南通大学教务处，江苏南通226019摘要：着丝粒（centromere ）是真核生物染色体的重要功能结构。
在细胞有丝分裂和减数分裂过程中，着丝粒通过招募动粒蛋白行使功能，保障染色体正确分离和传递。
真核生物中，含有着丝粒特异组蛋白的CenH3区域被定义为功能着丝粒区，即真正意义上的着丝粒。
近年来，借助染色质免疫沉淀技术，人们对功能着丝粒DNA 开展了深入研究，揭示其组成、结构及演化特征，并发现功能着丝粒区存在具有转录活性的基因，且部分基因具有重要生物学功能。
由于存在大量重复DNA ，着丝粒演化之谜一直未能完全揭示。
对植物功能着丝粒DNA 序列研究进展进行了概述，并重点阐述了着丝粒重复DNA 研究的新方法和新进展，以期为深入开展相关研究提供借鉴。
关键词：功能着丝粒；CenH3；重复DNA ；演化DOI ：10.19586/j.2095‑2341.2021.0109中图分类号：Q343.2文献标志码：AThe Research Progress on Plant Functional Centromere DNAsZHANG Hui 1，2，WANG Kai 1*1.School of Life Science ，Nantong University ，Jiangsu Nantong 226019，China ；2.Academic Affairs Office ，Nantong University ，Jiangsu Nantong 226019，ChinaAbstract ：The centromere is an important functional region in eukaryotic chromosomes.During cell mitosis and meiosis in eukaryotes ，centromere plays a key role in faithful segregation of chromosomes by recruiting the kinetochore.In eukaryotes ，the CenH3region containing centromere specific histones is defined as the functional centromere region ，which is the true centromere.In recent years ，based on the application of chromatin immunoprecipitation ，centromeric DNAs can be readily isolated and characterized.The composition ，construction and evolution of centromeres were revealed ，and some genes were found with important biological functions.However ，because of the high level of diversity of centromeric repetitive DNAs ，the evolution of centromeric repetitive DNAs is still elusive.In this paper ，the research progress of functional centromere DNA sequences in plants was summarized ，and the new methods and progress of centromere repetitive DNAs research were emphasized ，which aimed to provide reference for further research.Key words ：functional centromere ；CenH3；repetitive DNAs ；evolution着丝粒是染色体三大功能元件之一，在真核生物细胞分裂过程中发挥着保障染色体正确分离的重要作用。
玉米近缘种中玉米着丝粒序列的FISH检测
玉米近缘种中玉米着丝粒序列的FISH检测佘朝文;蒋向辉;宋运淳;刘伟【摘要】为分析玉米着丝粒卫星DNA(CentC)和着丝粒反转录转座子(CRM)在玉米种的亚种及近缘种中的保守性.采用双色荧光原位杂交检测了这两种重复序列在墨西哥玉米、二倍体多年生类玉米、多年生类玉米、摩擦禾、薏苡、高梁中的存在和分布.CentC、CRM探针在墨西哥玉米、二倍体多年生类玉米和多年生类玉米的所有染色体的着丝粒区产生了强或较强的杂交信号,而且不同染色体的杂交信号的强度存在差异,表明两种玉米着丝粒重复序列在不同着丝粒中的数量不同;此外,部分着丝粒中的CentC和CRM信号的强度存在差异.不完全重叠.CentC、CRM探针仅在摩擦禾的多数染色体的着丝粒区产生了弱的杂交信号.在薏苡和高梁中仅测检到主要分布在着丝粒区的较强或强的CRM信号.这些结果表明,CentC在玉米种的亚种间及玉蜀黍属的物种间高度保守,在与玉蜀黍属亲缘关系最近的摩擦禾属物种中也具有较高的保守性;CRM在与玉蜀黍属亲缘关系较近和较远的禾本科种属中都具有保守性.【期刊名称】《遗传》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】7页(P264-270)【关键词】玉蜀黍属;着丝粒;玉米着丝粒卫星DNA;玉米着丝粒反转录转座子;荧光原位杂交【作者】佘朝文;蒋向辉;宋运淳;刘伟【作者单位】怀化学院生命科学系,湖南怀化,418008;怀化学院民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室,湖南怀化,418008;怀化学院生命科学系,湖南怀化,418008;怀化学院民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室,湖南怀化,418008;武汉大学植物发育生物学教育部重点实验室,武汉,430072;怀化学院生命科学系,湖南怀化,418008【正文语种】中文着丝粒是担负着丝点的形成和姊妹染色单体粘合功能的染色体区域, 它对有丝分裂和减数分裂中染色体的正确分离和传递起着关键作用。
已有的研究表明, 植物着丝粒区最丰富的DNA元件是着丝粒卫星 DNA和着丝粒反转录转座子(Centromeric retrotransposon, CR), 并且在不同植物的着丝粒中DNA序列具有相似的组织方式, 即卫星 DNA串联重复阵列和着丝粒反转录转座子夹杂排列, 延伸长达几十万至几百万碱基对[1,2]。
实验二植物细胞有丝分裂制片和观察
实验二植物细胞有丝分裂制片和观察一、实验目的与要求1.实验目的：理解植物有丝分裂各个时期规律性的变化；掌握植物细胞有丝分裂的制片技术；学会用显微镜观察植物细胞染色体在不同分裂时期的分裂相及其特点。
2.实验要求：必做实验。
二、实验类型本实验为验证型实验。
三、实验原理及说明生物在体细胞产生体细胞的过程中，主要采用有丝分裂方式。
母细胞将核内的染色体均等地分配给子细胞，母细胞的染色体数目与子细胞一致，因为分裂过程中可形成纺锤丝，故称为有丝分裂。
染色体在细胞分裂的间期、前期、中期、后期、末期具有不同的行为。
在此过程中，细胞核和细胞膜也呈规律性变化。
各种分裂旺盛的组织经过适当的取材处理，加以固定、离析、染色、压片，可以迅速将细胞分散在载片和盖片之间，进行有丝分裂和染色体观察。
四、实验仪器序号仪器名称台数1 显微镜202 培养箱 2五、实验内容和步骤1.准备（1）材料准备：将洋葱去皮后，放在盛满水的烧杯中25℃左右培养，每天换水一次，待长出根尖3-5厘米后，在上午10：50和下午5：20，细胞处于分裂高峰期，用刀片取下，放在广口瓶中，进行预处理。
图2-1 元葱的根尖培养（2）用具：眼科镊子，刀片，广口瓶，解剖针，盖玻片，大培养皿，小培养皿，立式染缸，染色板，酒精灯，量筒100毫升、10毫升。
（3）所需药品及配制：无水乙醇，二甲苯，醋酸洋红。
2.预处理：用0.05-0.2%秋水仙素处理根尖，2-4h。
3.固定：用Carnoy固定液(卡诺固定液，冰醋酸：95%酒精=1：3）固定2-24 h，再放在95%、85%、75%酒精中各0.5 h，最后在70%的酒精中保存2个月。
一般是新固定的材料为好。
保存在乙醇里的材料，在观察前最好用Carnoy固定液再固定1-2 h。
4.水解：将固定材料加一滴离析液（95%乙醇：浓盐酸=1：1）离析10 min，然后用水反复冲洗，材料为白色，用针易压碎。
5.染色：在载片上滴一滴醋酸洋红染色15 min左右，待根尖为暗红色时，将染色后的根尖放在一清洁的载片上，去除根冠和伸长区，再加少量染液染色。
植物细胞遗传学
染色体形态结构1着丝粒：每条染色体都有一个透明的缢缩区，是纺锤丝着生处，叫做丝粒，着丝点或初缢痕，是控制染色体运动的器官。
着丝粒把每个染色体分为两臂，根据它在染色体上所处位置又有中着丝，亚中着丝，近端着丝和端着丝之分。
2超数染色体：每种真核生物都具有一种基本的染色体组，叫做A组染色体。
A组染色体成员的增加或减少，产生有害效应。
但是在某些生物钟，除了A组染色体，还有一些额外的染色体，叫做超数染色体。
它要比A染色体小，对生物发育没有重大影响，B染色体的主要成分是结构异染色质，对数量性状有一定影响，特别是B染色体在个体中积累较多数目时，也会影响生物的育性，结实率，种子发芽能力，幼苗生长势能力等。
B染色体的存在会影响A染色体交叉的分布和频率，影响与B染色体的剂量有关。
在雌配子体的发育中，他的减数分裂行为与A染色体的各期行动保持一致。
小孢子进行第二次分裂时会出现异常情况，B染色体产生的2跳染色单体尝尝发生不分裂现象，形成2个精子，一个具有2个B 染色体，另外一个没有B染色体，前者叫超倍体，后者叫亚倍体，现象叫做减数分裂驱动。
3染色体是遗传的物质基础，对遗传信息的储存和传递及蛋白质的生物合成起重要作用。
伴随着细胞分裂，倍增的染色质平分到两个子细胞中去，则遗传信息由亲代传给子代。
如何识别中后期的着丝粒：在细胞分裂后期，染色体在着丝粒牵动下向两级移动时，不同着丝位置的染色体呈现出不同的性状：中着丝的呈现V形，亚中着丝呈现J，近端和端着丝粒染色体是棒形。
4新生着丝粒：着丝粒都是随着染色体的分裂而进行纵向分裂，偶尔，着丝粒也可以发生横向分裂或错分裂，形成2个新着丝粒，都是原着丝粒的一部分，各自连接2条姐妹染色体单位。
5副缢痕：生物形成核仁的数目与具有副缢痕染色体的数目有关，具有副缢痕的染色体数是形成最大限度的和人数。
副缢痕和染纽两部分构成核仁组织者。
如果没有副缢痕存在，则形成的核仁很小，说明副缢痕对正常核仁的形成是非常重要的。
着丝粒的分裂是否是由于纺锤丝的作用？
着丝粒的分裂是否是由于纺锤丝的作⽤？此问题的产⽣是源于⽣物作业中的⼀道习题：“控制纺锤丝的形成，细胞的分裂将停留在？”答案是中期。
纺锤体的出现是在前期，答案为何会是中期呢？这让我马上联想到了秋⽔仙素作⽤似乎与此相近。
秋⽔仙素的作⽤时期是前期，抑制纺锤体的形成，但染⾊体数⽬却能达到加倍程度并且不变。
那么也就意味着着丝粒的分裂与纺锤丝的作⽤⽆关，不然染⾊体数⽬就得不到加倍。
这与我以往观念中的后期在纺锤丝的牵引下着丝粒分裂，染⾊体向两极移动产⽣了冲突。
那么着丝粒的分裂是否与纺锤体有关呢？下⾯这段⽂字让我肯定了纺锤丝与此⽆关，它的作⽤是牵引染⾊体向两极移动。
秋⽔仙素可以抑制纺锤体的形成，导致细胞不分裂，染⾊体数⽬加倍。
在进⾏染⾊体组型分析时，也⽤到秋⽔仙素，“⽤秋⽔仙素处理细胞，使分裂的细胞停⽌在有丝分裂的中期，形成典型的中期染⾊体结构”按前者，秋⽔仙应是不影响着丝点的分裂的，但按后者却是着丝点不分裂了。
怎么理解这两种不同的功能呢？观点：秋⽔仙素（C22H25O6N）是1937年发现的，是从百合科植物秋⽔仙的种⼦和球茎中提取出来的⼀种植物碱。
它是⽩⾊或淡黄⾊的粉末或针状结晶，易溶于冷⽔、酒精和氯仿，难溶于热⽔、⼄醚等，熔点155℃。
⼀般多使⽤它的⽔溶液。
实验表明，有效的诱变浓度是0.0006—1.6％，以0.2％的浓度诱变效果最好。
此药有剧毒，在应⽤时要特别注意。
秋⽔仙素是诱变多倍体效果最好的药剂之⼀。
它的作⽤机理是：当细胞进⾏分裂时，⼀⽅⾯能使染⾊体的着丝点延迟分裂，于是已复制的染⾊体两条单体分离，⽽着丝点仍连在⼀起，形成“X”形染⾊体图象（称为C-有丝分裂，即秋⽔仙效应有丝分裂）；另⼀⽅⾯是引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体的形成，结果到分裂后期染⾊体不能移向两极，⽽重组成⼀个双倍性的细胞核。
这时候，细胞加⼤⽽不分裂，或者分裂成⼀个⽆细胞核的⼦细胞和⼀个有双倍性细胞核的⼦细胞。
经过⼀个时期以后，这种染⾊体数⽬加倍了的细胞再分裂增长时，就构成了双倍性的细胞和组织。
植物着丝粒的研究进展
中度重复元件组成 。在整个真核生物类群 中， 不同物种间着丝粒的 Ｄ ＮＡ序列千差万别 ， 但其功能却相 当保守 ， 可确保在
有 丝 分 裂 和 减 数 分 裂 过 程 中染 色 体 的正 确 分 离 和传 递 。 年 来 ， 物 着 丝 粒 的结 构 、 能 和进 化 方 面 的 研 究 进 展 较 快 ， 近 植 功 故
细 胞分 裂过程 ， 方面确 保有丝 分 裂和 减数 分裂 Ⅱ 生的子 染色 体准 确传 递到 子代 细胞 ； 一 产 另一方 面确 保 减 数分 裂 Ｉ 同源染 色体 正确 分 离 。着丝 粒 最 内部 区域包 含 串联重 复 的卫 星 Ｄ 的 ＮＡ序 列 ， 而卫 星 ＤＮＡ 序列 的两侧 富集 中度重复元 件 ， 包括 转 座子 、 逆转 座子和 假基 因。 丝 粒的 功能是 高度 保守 的 ， 是组成 着 但
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扬 州 大学 学 报 （ 业 与生 命科 学 版 ） 农
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＹａ ｇ ｈ ｎｖｒｉｙ （ ｒｃ ｌｕ ａ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ｄｉｏ ｏ ｒ ａ ｎ ｚ ｏｕＵ ｉｅｓｔ Ａｇ ｉｕｔ ｒｌ ｄ Ｌｉ Ｓ ｉｎ ｅ Ｅ ｔ ｎ） ｏ ａ ｅ ｉ
高 等真 核生 物着丝 粒一 般包 含几 百 万 碱基 对 的高度 甲基 化 、 高度 重 复和 异染 色质 化 ＤＮ 序 列 ， Ａ 这
些 序 列 与蛋 白质 形成 的着 丝 粒 动粒 （ｉ ｔｃｏｅ蛋 白复合 体 附着 到 纺缍 体 微 管上 ， ｋｎ ｏｈｒ） ｅ 直接 参 与 生物 体 的
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ １ １２ ．
Ｍ ａｒ ００７ ．２
植 物 着 丝粒 的研 究进 展
裔 传 灯 ，顾 铭 洪
（ 州 大 学 教 育 部 植 物 功 能 基 因组 学 重 点 实 验 室 ，江 苏 扬 州 ２ ５ ０ ） 扬 ２ ０ ９
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(F) A(/T)AT(/C)ATT motifs.
水稻第八号染色体着丝粒
有丰富的CentO and CRR 重复序列
水稻第八号染色体着丝粒
58% 已知重复序列 14% 其他重复序列 有47 个可能是基因possible genes - 19个同已知基因相似 - 28 个预测
水稻第八号染色体着丝粒
着丝粒组蛋白类型
类型 CENP-A CENP-B CENP-C CENP-D CENP-E CENP-F INCENP-A INCENP-B 功能 着丝粒特异性组蛋白 与中央结构域的卫星DNA 结合 与着丝点结合 与着丝点结合 驱动蛋白类分子马达 与着丝点结合 连接姊妹染色单体 连接姊妹染色单体
着丝粒组蛋白位置
水稻第八号染色体着丝粒
(A) G+C content. (B) All repeat sequences.
(C) DNA transposons.
(D) Retrotransposons.
(E) Miniature inverted repeat transposable elements (MITEs).
水稻的着丝粒
• 水稻着丝粒中心区域是由长约155bp的卫星 重复序列组成，在日本晴中一共有约7Mb 长。 • 对水稻着丝粒的序列分析表明大多数着丝 粒DNA元件是从Ty3/gypsy反转座子家族中 进化过来。但是，155 bp长的重复序列 CentO是水稻中特有的。
水稻的着丝粒
水稻着丝粒的CentO卫星重复序列
着丝粒特有的反转座子
• 虽然大多数的反转座子家族在植物着丝粒中 的含量较少，但是有一些反转座子在着丝粒 区域中很多，而且是着丝粒特有的序列。 • 在草本植物中发现一种有趣的着丝粒转座子 （CR）家族。 • 在水稻、玉米和黑麦的CR元件中的长末端重 复序列（LTRs）有高度保守的片段。
水稻着丝粒的位置
水稻第八号染色体着丝粒
White boxes represent the predicted genes. Green and gray boxes indicate the TEs. The names of TEs or TE-like sequences identical to those in GenBank as described in the text are shown above the corresponding sequences. Arrows represent LTR sequences and their orientations. Arched arrows indicate that the TE sequence is interrupted by DNA insertions. Red bars indicate elements containing sequences similar to the rice centromere-specific element RCE1. Yellow boxes represent CentO clusters; the red arrows above show the orientations of the 155-bp satellite repeats. The positions of five genetic markers without recombination are indicated by their names in orange.
着丝粒组蛋白功能
着丝粒重复序列
• 着丝粒序列上存在大量的高度重复序列 ， 使得对其的作图，克隆和测序都很难进行。 • 酵母的着丝粒由125bp左右的特异DNA序列 构成。 • 人类每条染色体的着丝粒估计有3-4M长， 主要是由富含AT长约171bp的重复序列组成 (α-卫星)。 • 在高等植物的着丝粒估计由2-9Mb长，是由 150-178bp长的卫星序列组成。
着丝粒重复序列类型
着丝粒的卫星序列
• 卫星序列最要是着丝粒DNA的主要组成部 分。
着丝粒的卫星序列
• 在人类染色体着丝粒中是～171bp长的α-卫星重 复序列组成的。 • 在拟南芥的功能性着丝粒中，含量最多的DNA元件 是pAL1重复序列――是180bp卫星重复序列的家族， 占整个拟南芥基因组序列的3％。 • 在水稻的着丝粒中也发现几种DNA重复序列，155 bp长的重复序列CentO是水稻中特有的。在细胞学 中CentO卫星重复序列在水稻的着丝粒中存在。
着丝粒的功能
着丝粒特有组蛋白
• 在植物中，已知有14种论证了或阳性的着丝点蛋 白，这些蛋白主要位于着丝点内和外面两处 。 • 着丝点外的着丝粒蛋白是在染色体分离时有用， 而且是短暂的 。 • 着丝点内的着丝粒蛋白能够识辨着丝粒的DNA， 和形成一种特别的染色质环境。 总之，在功能性着丝粒中线性的散布着CENH3DNA结合序列和H3-DNA结合序列。所以可以说如 果一段DNA序列与CENH3相结合，那么这段序列 在着丝粒中。
水稻着丝粒的CentO卫星重复序列
• 所有CentO序列单体是同一方向排列的，但 是它们的组成是极其复杂的。 • 有两个明显的亚家族，一个是由155bp （252拷贝）组成，另一个是由164bp组成。 • 所有164bp单体两侧与155bp单体相连 。
水的着丝粒
水稻的反转座子
BAC 17p22
着丝粒
centromere
着丝粒的结构
着丝粒含3个结构域，即：着丝点结构域（kinetochore domain）、中心结构域 （central domain）和配对结构域（paring domain）。
着丝粒的超微结构
着丝粒的功能
着丝粒的主要功能是在细胞分离时 指导染色体配对和分离。
着丝粒的功能
Centromere is 750kb CenH3 binding is discontinuous Predicted genes within centromere
展望
• 相信对着丝粒的DNA序列和丝粒特有组蛋 白的深入研究，我们将对其功能和作用有 新的理解。 • 着丝粒是不断进化，相信对着丝粒的研究 有助于我们了解 DNA进化的过程。 • 随着对着丝粒的深入研究，着丝粒在医学 和生物学中发挥更大作用。
植物着丝粒
着丝粒的概念
• 着丝粒(centromere)：指中期染色单体相互 联系在一起的特殊部位。 • 着丝点（kinetochore）：指主缢痕处两个 染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与 仿锤丝微管相接触。
着丝粒的概念
• 细胞学：着丝粒就是细胞分裂过程中染色 体与纺锤丝（spindle fiber）结合的区域。 • 生物化学：如果一段 DNA 序列与着丝点相 互作用，那么这段序列是功能着丝粒的一 部分。