沈頌東

（蘇州大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院與生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 蘇州 215123）

藻類(lèi)遺傳學(xué)研究始于上世紀(jì)50年代.60年代前后挪威藻類(lèi)學(xué)家F?yn和Fjeld以綠藻石莼（Ulva）為材料，通過(guò)誘變獲得許多形態(tài)突變體，他們的目的是通過(guò)觀測(cè)突變性狀表達(dá)來(lái)研究發(fā)育生物學(xué)問(wèn)題，但是研究進(jìn)行了10多年后停止了，以后再?zèng)]有看到相關(guān)的報(bào)道.70年代中期開(kāi)始，加拿大遺傳學(xué)家John van der Meer及其研究團(tuán)隊(duì)，采用江蘺（Gracilaria）等紅藻材料開(kāi)展遺傳學(xué)問(wèn)題研究，從誘導(dǎo)色素突變體開(kāi)始，開(kāi)展了一系列極富挑戰(zhàn)的研究工作，進(jìn)而驗(yàn)證了遺傳學(xué)基本規(guī)律在海藻中的表現(xiàn)以及特殊的遺傳機(jī)制.我國(guó)是海藻栽培利用發(fā)展較早的國(guó)家，上世紀(jì)50年代末海帶栽培業(yè)已經(jīng)形成規(guī)模，60年代初著名遺傳學(xué)家方宗熙先生開(kāi)始了對(duì)海帶（Lami?naria japonica）遺傳學(xué)的研究，其在數(shù)量性狀方面的研究進(jìn)展令人矚目，70年代又建立了雌、雄配子體克隆技術(shù)，為褐藻遺傳學(xué)和育種學(xué)研究的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).經(jīng)過(guò)遺傳學(xué)家和藻類(lèi)學(xué)家的共同努力，海藻遺傳學(xué)研究在近半個(gè)世紀(jì)中已有長(zhǎng)足進(jìn)步.2005年，在國(guó)家科學(xué)技術(shù)著作出版基金資助下，我國(guó)海藻遺傳學(xué)研究者編著完成《海藻遺傳學(xué)》，著名海洋生物學(xué)家曾呈奎先生在序言中有這樣的表述：國(guó)外第一部藻類(lèi)遺傳學(xué)專(zhuān)著是Lewin先生1976年主編的《The Genetics of Algae》，此后再?zèng)]有這方面的專(zhuān)著問(wèn)世.張學(xué)成、秦松、馬家海和許璞等編著的《海藻遺傳學(xué)》，是我國(guó)出版的第一部海藻遺傳學(xué)方面的專(zhuān)著.這本專(zhuān)著全面總結(jié)和展現(xiàn)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外海藻遺傳學(xué)研究的成果，闡明了海藻遺傳學(xué)的基本原理以及藻類(lèi)遺傳的特征和機(jī)理，并突出介紹了我國(guó)海藻遺傳學(xué)研究的實(shí)踐、水平和成就［1］.許璞教授是國(guó)內(nèi)較系統(tǒng)開(kāi)展海藻遺傳學(xué)的專(zhuān)家，負(fù)責(zé)撰寫(xiě)該書(shū)紫菜（Porhyra）遺傳學(xué)內(nèi)容，其中大部分為其90年代中期攻讀博士學(xué)位時(shí)的研究結(jié)果.通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)比較，可以看到許璞教授及其研究團(tuán)隊(duì)在紫菜屬海藻的突變規(guī)律、遺傳分析和染色體研究等方面開(kāi)展了大量工作，研究進(jìn)展及其成果具有科學(xué)意義.

1 紫菜色素突變體及其突變規(guī)律

紫菜色素突變體在上世紀(jì)70年代初被注意到，最初發(fā)現(xiàn)的色素突變體是在栽培群體中發(fā)生的，Miura（1974）觀察認(rèn)為栽培群體中的紅色藻體具有遺傳性，是自發(fā)產(chǎn)生的色素變異體［2］.Kobara等（1976）采集到具有綠色特征的藻體，通過(guò)培養(yǎng)比較獲得綠色突變體［3］.Miura等（1977）對(duì)東京灣的栽培群體調(diào)查觀察到，很多色素突變體是以嵌合體的形式出現(xiàn)的，嵌合體的出現(xiàn)頻率主要依據(jù)栽培方式的變化，因此推測(cè)色素突變體的出現(xiàn)以及嵌合體的發(fā)生頻率與種源的遺傳組成和種苗繁育方式有關(guān)［4］.Migita等（1983）和張佑基等（1987）也報(bào)道在野外發(fā)現(xiàn)紫菜的色素突變體［5,6］.紫菜的色素突變體形形色色，除了紅色型和綠色型突變體外，Miura等（1978）在條斑紫菜中獲得由紅色型與綠色型雜交產(chǎn)生的黃色型［7］.Migita等（1983）采用同樣方法也獲得了黃色型，并從紅色型與黃色型雜交中還獲得橙色型.隨后還報(bào)道了一些新的突變型［8-10］.Katayama（1983、1984）試圖獲取紫菜人工誘變的突變體，試驗(yàn)多種化學(xué)誘變劑處理，但未獲得存活的突變體［11,12］.戴繼勛等（1990）、嚴(yán)興洪等（1990、1992）采用秋水仙堿或紫外線誘變紫菜培養(yǎng)細(xì)胞，觀察到一些紅色變異體［13-15］.至上世紀(jì)90年代中期，只有Mitman等（1994）在進(jìn)行P.purpurea的遺傳研究中，使用誘變劑亞硝基胍處理獲得5個(gè)穩(wěn)定的突變體，其中3個(gè)屬細(xì)胞核突變，2個(gè)為細(xì)胞質(zhì)突變［16］.

許璞教授關(guān)于紫菜屬海藻突變規(guī)律的研究工作主要由文獻(xiàn)［17-21］表述，概述如下：

（1）紫菜屬海藻誘變方法及其特點(diǎn).一般誘變劑對(duì)于紫菜致變特別是色素突變的效果不明確，與紅藻江蘺的突變不同，紫菜的誘變劑選擇范圍較窄，僅甲基亞硝基胍（NNG）可誘導(dǎo)出人工的色素突變體.經(jīng)系統(tǒng)研究不同紫菜物種對(duì)NNG的致變反應(yīng)，證實(shí)誘變劑對(duì)于不同紫菜物種的影響相似，但在不同生長(zhǎng)階段，各生長(zhǎng)藻體致變結(jié)果差異明顯，殼孢子最易發(fā)生突變，葉狀體次之，絲狀體較為保守，但隱性突變?nèi)耘c低劑量效應(yīng)相關(guān).對(duì)于紫菜屬海藻致變特點(diǎn)的研究表明，紫菜殼孢子對(duì)誘變劑反應(yīng)敏感，便于進(jìn)行誘變劑的效應(yīng)分析.但是殼孢子是二倍體，其突變效應(yīng)要到減數(shù)分裂后才能表現(xiàn)出來(lái).葉狀體誘變后往往得到含有突變細(xì)胞塊的嵌合體，可以對(duì)誘變結(jié)果作出定量分析.對(duì)絲狀體的誘變涉及到二倍體細(xì)胞的突變規(guī)律.就色素突變性狀而言，藻絲細(xì)胞顯示的突變?yōu)轱@性突變或細(xì)胞質(zhì)突變.然而，突變型多為隱性突變性狀，發(fā)生突變的二倍體絲狀體細(xì)胞仍表現(xiàn)為野生型，突變的結(jié)果要到絲狀體細(xì)胞成熟后產(chǎn)生配子，即殼孢子萌發(fā)分裂時(shí)才能被觀察到.絲狀體材料適宜保存，誘變操作簡(jiǎn)單可靠，能夠獲得大量有活力的后代突變體，并且重要的是經(jīng)誘變處理的絲狀體，其切段可接種培養(yǎng)至貝殼上，只要切段大小和培養(yǎng)密度合適，藻落生長(zhǎng)類(lèi)似于培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)菌落，便于進(jìn)行突變觀察和遺傳分析.

許璞教授還與其他合作者開(kāi)展60CO-γ射線的誘變研究［22,23］，研究結(jié)果為當(dāng)前的紫菜誘變育種提供了主要技術(shù)方法.

（2）紫菜屬海藻色素突變的表達(dá)規(guī)律.紫菜葉狀體在誘變作用下，以單個(gè)細(xì)胞為單位發(fā)生點(diǎn)狀突變，生長(zhǎng)形成的每一顏色斑塊都是一次突變的產(chǎn)物，起源于最初的一個(gè)突變細(xì)胞，一個(gè)細(xì)胞的突變只生長(zhǎng)成一種突變組織，多個(gè)突變細(xì)胞可以生長(zhǎng)成多種突變組織，誘變導(dǎo)致各種突變組織無(wú)規(guī)則鑲嵌生長(zhǎng)，葉狀體經(jīng)誘變引發(fā)的突變顯示典型的單倍體細(xì)胞致變結(jié)果.而經(jīng)誘變后培養(yǎng)生長(zhǎng)的絲狀體，其后代顯示突變性狀在世代轉(zhuǎn)化過(guò)程中的表達(dá)特征：一是絲狀體藻落直接發(fā)生顏色變化，其突變絲狀體產(chǎn)生的葉狀體后代仍為相應(yīng)的突變型，突變表達(dá)與殼孢子萌發(fā)分裂無(wú)關(guān)，該突變與細(xì)胞質(zhì)遺傳的基本特征相符；二是那些在外觀上沒(méi)有發(fā)生突變的絲狀體仍可以產(chǎn)生大量突變體，這種突變多數(shù)不在絲狀體階段表達(dá)，但在殼孢子萌發(fā)分裂時(shí)突變性狀隨細(xì)胞分裂發(fā)生分離，表明誘變引發(fā)的隱性突變隨著世代轉(zhuǎn)變由單核表達(dá)顯示，表現(xiàn)隱性的核基因突變特征.與絲狀體后代的突變表達(dá)特征相似，誘變后的殼孢子在萌發(fā)分裂時(shí)發(fā)生突變顏色的分離，同樣符合二倍體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閱伪扼w細(xì)胞的突變表達(dá)規(guī)律.研究證實(shí)，紫菜屬海藻的突變規(guī)律及其表達(dá)特點(diǎn)，不僅與生長(zhǎng)藻體的倍性有關(guān)，而且與世代轉(zhuǎn)變過(guò)程中的個(gè)體細(xì)胞倍性發(fā)生變化有關(guān).

（3）紫菜屬海藻突變規(guī)律顯示的減數(shù)分裂過(guò)程與早期發(fā)生模式.在條斑紫菜（P.yezoensis）、壇紫菜（P.hai?tanensis）、少精紫菜（P.oligospermatangia）和華北半葉紫菜（P.katadai var.hemiphylla）4種實(shí)驗(yàn)材料中，發(fā)生隱性突變的絲狀體后代中多為2～4色塊嵌合的個(gè)體，未發(fā)現(xiàn)4色塊以上的嵌合個(gè)體存在.殼孢子經(jīng)誘變后，其萌發(fā)分裂的個(gè)體無(wú)例外地重復(fù)了嵌合體的發(fā)生，分裂生長(zhǎng)個(gè)體也為2～4色塊的嵌合體.實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，嵌合體的產(chǎn)生只與殼孢子萌發(fā)的最初兩次細(xì)胞分裂有關(guān)，不同遺傳背景的藻體生長(zhǎng)組織來(lái)源于殼孢子萌發(fā)分裂產(chǎn)生的4個(gè)初始細(xì)胞，表明與減數(shù)分裂的機(jī)制相聯(lián)系.在所觀察的紫菜物種中，突變色素標(biāo)記的嵌合體顯示條斑紫菜、壇紫菜和少精紫菜屬線性四分子構(gòu)造，表現(xiàn)為直線生長(zhǎng)的發(fā)育特性.華北半葉紫菜幾乎未觀測(cè)到2色塊以上的嵌合體，這與其殼孢子附著分裂后基部細(xì)胞不再分裂有關(guān)，顯示為典型的四分子缺失型，其頂端細(xì)胞再次分裂的橫向性，使生長(zhǎng)個(gè)體表現(xiàn)兩側(cè)發(fā)育的特性，屬順序四分子的特殊生長(zhǎng)體.突變性狀在殼孢子萌發(fā)分裂過(guò)程中的表達(dá)規(guī)律，為研究紫菜屬海藻減數(shù)分裂和早期發(fā)育生長(zhǎng)模式提供了重要依據(jù).

2 紫菜屬海藻遺傳特征及其分析

條斑紫菜5種自發(fā)產(chǎn)生的突變型分別與野生型雜交，產(chǎn)生的絲狀體表現(xiàn)野生型，后代葉狀體（F1）表達(dá)了各自雙親的顏色，兩種色型按1：1分離，表明這5種突變型各自受一個(gè)突變的隱性核基因控制.當(dāng)幾個(gè)突變型之間雜交，也產(chǎn)生野生型絲狀體，各自后代的葉狀體中，除了雙親顏色還出現(xiàn)兩個(gè)重組型，其中一個(gè)是新的突變顏色，而另外一個(gè)卻總是野生型.重組突變型的雜交測(cè)試顯示屬雙隱性突變體（Miura et al.1980；Miura et al.1985；Ohme et al.1986；Niwa et al.1993）［8,10,24,25］.Ohme 等（1988）［26］、Niwa等（1993）和Hamada等（1994）［27］對(duì)上述5種突變型的雜交結(jié)果進(jìn)行四分子分析，測(cè)算得到各自突變位點(diǎn)與著絲粒的遺傳距離，并分析了各突變位點(diǎn)之間的聯(lián)系.對(duì)雜交子代類(lèi)型的分析表明，雜交涉及到一個(gè)突變基因，子代中除出現(xiàn)雙親個(gè)體外，還有6種嵌合個(gè)體，它們與減數(shù)分裂后形成的四分子類(lèi)型相符，其中2個(gè)屬于非交換型，另外4個(gè)為染色體交換形成.雜交涉及兩個(gè)突變基因，子代中除雙親個(gè)體還增加兩個(gè)重組個(gè)體，各種嵌合體可以歸納為36個(gè)類(lèi)型，與預(yù)期的四分子類(lèi)型完全相符（Miura et al.1994）［28］.P.purpurea屬雌雄同株、左右異性的紫菜物種，對(duì)它的遺傳研究是以誘變產(chǎn)生的兩個(gè)色素突變體進(jìn)行的，雜交結(jié)果表明分別為核、質(zhì)突變，其中細(xì)胞核突變位點(diǎn)距著絲粒約37.0 m.u.，具較高的染色體交換率，進(jìn)一步遺傳分析顯示P.purpurea的雌雄性狀由性別基因決定，受一對(duì)等位基因控制表達(dá)（Mitman et al.1994）［16］.

許璞教授進(jìn)行的遺傳分析工作在文獻(xiàn)［17,18］中的表述概括為：在8個(gè)誘變產(chǎn)生的條斑紫菜色素突變體中，3個(gè)屬單隱性核基因突變，3個(gè)受核外突變基因控制，1個(gè)紅色與亮紅色嵌合型由核、質(zhì)突變基因表達(dá)，另1個(gè)隱性突變的絲狀體后代分離出兩個(gè)表型相同、突變位置鄰近的pnk1和pnk2核基因.其中兩例遺傳分析涉及深入，對(duì)于認(rèn)識(shí)紫菜植物的特殊遺傳規(guī)律十分主要，主要結(jié)果概述如下：

（1）兩個(gè)相似突變基因pnk1和pnk2分析.1個(gè)疑似突變的絲狀體Yt-6產(chǎn)生的后代中，被檢1074幼藻，記錄：pink 1063，pink/wt/yellow 6，wt/yellow 3，wt 2.通過(guò)隨機(jī)孢子分析，計(jì)算得到重組頻率=0.74 m.u.，分析表明，突變體Yt-6遺傳表現(xiàn)受兩個(gè)表型相似、突變位置鄰近的隱性核基因pnk1和pnk2控制.在絲狀體階段，pnk1和pnk2處于雜合狀態(tài)，藻絲呈野生型.進(jìn)入葉狀體階段，當(dāng)殼孢子開(kāi)始萌發(fā)分裂，處于雜合狀態(tài)的兩個(gè)突變基因隨著染色體分配到4個(gè)子細(xì)胞，它們各自決定的顏色立即被表達(dá)，形成雙親的顏色，即粉紅色.pink個(gè)體屬親代雙型（PD），它們有兩種顏色表型，但由于pnk1和pnk2兩基因表達(dá)的顏色太過(guò)于接近，或者說(shuō)是相同的，以致無(wú)法被覺(jué)察.Pink/wt/Yellow、wt/Yellow和wt個(gè)體，前者為四型（T），后二者為非親代雙型（NPD），它們是重組的結(jié)果.非親代雙型wt個(gè)體，屬基部細(xì)胞不分裂而造成的四分子缺失現(xiàn)象，同樣理由Yellow個(gè)體也可能出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中未被觀察到可能與事件發(fā)生的頻率低有關(guān).

（2）核質(zhì)雙突變分析.一突變絲狀體藻落Yr-11，產(chǎn)生的葉狀體后代中出現(xiàn)很少量的顏色嵌合體（＜1%），其嵌合葉片組織都呈紅色，其中一種色澤較深，和后代中多數(shù)的單一突變色型個(gè)體相似，另一種為亮紅色，是新出現(xiàn)的突變顏色.分別切取這些個(gè)體的不同顏色葉片進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，得到不同的結(jié)果：?jiǎn)我煌蛔兩团c野生型雜交，正反交結(jié)果的后代都表現(xiàn)母本性狀，進(jìn)一步與嵌合個(gè)體中的兩種突變色型雜交，結(jié)果也顯示母本遺傳的特征，表明單一突變色型個(gè)體表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)突變，它的顏色表達(dá)受核外基因Mred控制.嵌合體中顏色較深的紅色型與野生型雜交，正反交的后代也都表現(xiàn)母本性狀，與其它兩種色型雜交的結(jié)果也證實(shí)它同樣屬于核外遺傳類(lèi)型.另一種嵌合色型亮紅型與野生型雜交，亮紅型為母本時(shí)雜交產(chǎn)生的葉狀體全都是紅色型，與其它兩種色型雜交，也只產(chǎn)生紅色型后代葉狀體，表明它仍屬細(xì)胞質(zhì)突變，但是與野生型為母本的雜交，其結(jié)果與前兩者完全不同，野生型♀×亮紅型♂，產(chǎn)生的絲狀體為野生型，在它們的F1葉狀體中，除出現(xiàn)野生型個(gè)體外，還出現(xiàn)大量野生型與紅色型嵌合的個(gè)體，并還有少量的紅色型個(gè)體，表明突變體亮紅型還受另一個(gè)基因控制，即隱性核基因Nred.上述實(shí)驗(yàn)揭示，Yr-11實(shí)際上產(chǎn)生兩個(gè)突變型，將它們分別標(biāo)記為Yr-11a與Yr-11b，Yr-11a表現(xiàn)紅色型突變，后代中占絕大多數(shù)的單一突變個(gè)體屬這一突變型，嵌合體中顏色較深的紅色型同屬這一類(lèi)型，這個(gè)突變型的表達(dá)基因是Mred，為細(xì)胞質(zhì)突變類(lèi)型，Yr-11b是嵌合體中的另一種突變型，亮紅型這個(gè)顏色表型是基因Mred和Nred共同作用的結(jié)果，為核質(zhì)雙突變.

3 紫菜屬海藻二倍體細(xì)胞核分裂特征研究

自Drew（1949）［29］發(fā)現(xiàn)殼斑藻（Conchocelis rosea）是由葉狀體成熟產(chǎn)生的果孢子（carpospore）萌發(fā)后鉆入貝殼形成，證明了紫菜絲狀體（conchocelis）階段的存在以來(lái)，科學(xué)家們對(duì)紫菜絲狀體進(jìn)行了一系列的研究.其中關(guān)于細(xì)胞倍數(shù)性的研究，大多數(shù)學(xué)者觀察到雙倍體的存在（Fujiyama，1957；Yabu et al.，1963，1969，1970，1971，1972；Migita，1967；Kito，1967，1968，1974，1978；Giraud et al.，1968；Chen et al.，1970；Mumford et al.，1977；Hawkes，1977，1978；Krishnamurthy，1984；Ma et al.，1984；戴繼勛，1985，1987；Burzycki et al.，1987；Kapraun et al.，1987；Tseng et al.，1989；）［30-52］.但也有一些學(xué)者觀察到紫菜絲狀體有單倍體的現(xiàn)象.Krishnamurthy（1959）報(bào)道P.purpurea的生活史各階段均為5條染色體，Conway等（1973）對(duì)P.papenfussii絲狀體的觀察得出單倍體的結(jié)論，F(xiàn)reshwater等（1986）報(bào)道在P.carolineusis生活史的所有階段均為4條染色體［53-55］.Mumford等（1977）對(duì)北美西海岸15種紫菜絲狀體進(jìn)行了觀察，結(jié)果認(rèn)為有3種絲狀體是雙倍體，4種是單倍體.孫愛(ài)淑等（1987）觀察了甘紫菜、條斑紫菜和華北半葉紫菜絲狀體細(xì)胞，結(jié)果認(rèn)為絕大多數(shù)為雙倍體，在個(gè)別絲狀體細(xì)胞中為單倍染色體數(shù)［56］.

另一長(zhǎng)期以來(lái)有爭(zhēng)議的重要問(wèn)題是關(guān)于紫菜減數(shù)分裂發(fā)生位置.Tseng等（1955）研究了P.tenera的受精果胞的分裂過(guò)程，觀察到在果胞第一次分裂中出現(xiàn)染色質(zhì)絲的聯(lián)會(huì)，并在果胞的第二、三次分裂時(shí)觀察到單倍的染色體數(shù)，從而認(rèn)為減數(shù)分裂是在受精果胞的第一次分裂時(shí)進(jìn)行，產(chǎn)生的果孢子是單倍體［57］.不過(guò)，Magné（1952）［58］、Yabu等（1963）、Yabu（1969，1971，1972）、Kito（1967，1968，1974）、Mumford等（1977）和Hawkes（1977，1978）觀察到果孢子不是通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的，它含有雙倍染色體數(shù)，但他們都沒(méi)有描述減數(shù)分裂的發(fā)生.其后，Migita（1967）、Giraud等（1968）、Kito（1974，1978）和Wang等（2006）［59］報(bào)道殼孢子形成時(shí)發(fā)生了減數(shù)分裂.他們都是以觀察到雙線期和終變期的染色體聯(lián)會(huì)作為判斷依據(jù).但是，Burzycki等（1987）和Tseng等（1989）認(rèn)為，可能Migita（1967）、Giraud等（1968）和Kito（1974，1978）將觀察到的孢子囊枝細(xì)胞染色體配對(duì)（somatic pairing）誤認(rèn)為減數(shù)分裂的同源配對(duì).Ma等（1984）、Burzycki等（1987）和Tseng等（1989）通過(guò)細(xì)胞學(xué)觀察結(jié)果，提出減數(shù)分裂發(fā)生在殼孢子萌發(fā)時(shí)期.

紫菜染色體數(shù)較少［60,61］，然而研究過(guò)程中出現(xiàn)如此眾多的重要爭(zhēng)議，人們不禁懷疑這是否與其核分裂中的重要特征未被認(rèn)識(shí)有關(guān).許璞教授主持的研究團(tuán)隊(duì)依據(jù)長(zhǎng)期積累的觀察資料，發(fā)表了紫菜絲狀體細(xì)胞核分裂的觀察研究結(jié)果（文獻(xiàn)［62］），對(duì)重要爭(zhēng)議問(wèn)題仔細(xì)探討，認(rèn)為：

Migita（1967）和Kito（1978）對(duì)條斑紫菜果孢子萌發(fā)核分裂進(jìn)行了詳細(xì)描述，認(rèn)為其核分裂過(guò)程與一般高等植物的有絲分裂過(guò)程相同.孫愛(ài)淑等（1987）支持了他們的觀點(diǎn).在我們的觀察中，果孢子萌發(fā)核分裂為有絲分裂，在前期和中期出現(xiàn)同源染色體配對(duì)的特征.

在條斑紫菜營(yíng)養(yǎng)藻絲細(xì)胞分裂中，Migita（1967）和Kito（1978）都報(bào)道此階段不能清楚地觀察到核分裂的具體情況，只在營(yíng)養(yǎng)藻絲細(xì)胞分裂中期觀察到6條染色體.孫愛(ài)淑等（1987）描述了分裂的詳細(xì)過(guò)程，認(rèn)為其核分裂基本為有絲分裂，在晚前期和早中期能清楚地看到兩個(gè)同源染色體靠得很近，有的在一點(diǎn)或幾點(diǎn)上交叉，有的完全配對(duì).我們的觀察結(jié)果與孫愛(ài)淑（1987）一致.Krishnamurthy（1959）觀察到P.purpurea的絲狀體細(xì)胞分裂晚前期為5條染色體，F(xiàn)reshwater等（1986）觀察到P.carolineusis絲狀體細(xì)胞4條染色體也出現(xiàn)在分裂前期，他們據(jù)此得出單倍體數(shù)的結(jié)論.然而，后來(lái)Kito（1978）通過(guò)細(xì)胞學(xué)觀察認(rèn)為P.purpurea的絲狀體細(xì)胞含有10條的雙倍染色體數(shù)，Mitman等（1994）的細(xì)胞學(xué)觀察和遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明P.purpurea的絲狀體為二倍體世代.我們認(rèn)為根據(jù)較多的觀察結(jié)果，Krishnamurthy等作者可能未注意到同源配對(duì)對(duì)觀察結(jié)果的影響，由于紫菜二倍體細(xì)胞核分裂的同源配對(duì)特點(diǎn)，在觀察中很難對(duì)中期以前的核分裂染色體數(shù)進(jìn)行分辨計(jì)數(shù).

在孢子囊枝階段，Migita（1967）將其分為未成熟和成熟兩種類(lèi)型，在未成熟的孢子囊枝細(xì)胞分裂中，各期特征與一般的有絲分裂過(guò)程相同.在成熟的孢子囊枝細(xì)胞核分裂開(kāi)始時(shí)，6條染色體成對(duì)出現(xiàn)，每對(duì)染色體兩兩之間關(guān)系密切，并將這一過(guò)程認(rèn)定為雙線期，到終變期可觀察到3條二價(jià)染色體，以后它們分成兩組向細(xì)胞兩極移動(dòng).而我們的觀察結(jié)果表明，當(dāng)這里所指的成熟孢子囊枝細(xì)胞為殼孢子囊分裂細(xì)胞時(shí)，那么Migita所看到的染色體配對(duì)現(xiàn)象與我們的觀察是一致的，但據(jù)大量制片的觀察，紫菜二倍體細(xì)胞核分裂的細(xì)線期特征及變化過(guò)程并不容易分辨，他所認(rèn)為的雙線期與我們觀察的殼孢子囊細(xì)胞分裂的中期特征吻合，而所描述的終變期特征與配對(duì)染色體收縮的觀察鏡像相似，因此其減數(shù)分裂的認(rèn)識(shí)可能受到分期判斷不準(zhǔn)確的影響.Kito（1978）也將孢子囊枝分為成熟與未成熟兩種類(lèi)型，他所指的未成熟類(lèi)型屬初期孢子囊枝細(xì)胞，但所述成熟類(lèi)型的細(xì)胞學(xué)特征有誤，與發(fā)育后期的孢子囊枝細(xì)胞以及殼孢子囊分裂細(xì)胞相混淆.Kito描述，在成熟的孢子囊枝細(xì)胞分裂中期，染色體排列在赤道面上，緊密配對(duì)難以識(shí)別，形成3個(gè)二價(jià)體，這與本文關(guān)于前期末配對(duì)染色體聚合的觀察鏡像相似.Kito將此階段認(rèn)為是減數(shù)分裂的終變期，同樣Wang等（2006）觀察到孢子囊枝階段的終變期也作了類(lèi)似解釋?zhuān)覀冋J(rèn)為這只是同源染色體兩兩緊密配對(duì)的結(jié)果，其中重要判斷依據(jù)是核分裂后期染色單體仍然進(jìn)行了分離.

在殼孢子萌發(fā)核分裂中，Ma等（1984）觀察到P.yezoensis殼孢子萌發(fā)核分裂前期末同源染色體配對(duì)，分裂中期出現(xiàn)3條環(huán)狀的染色體，分裂后期6條染色體對(duì)等分離.Burzycki等（1987）觀察到P.torta殼孢子萌發(fā)核分裂末期，每條染色體含兩個(gè)染色單體.Tseng等（1989）觀察結(jié)論也認(rèn)為減數(shù)分裂發(fā)生在殼孢子萌發(fā)分裂時(shí)期.我們對(duì)減數(shù)分裂的觀察研究結(jié)果肯定了這一觀點(diǎn).

Cole等（1983）觀察發(fā)現(xiàn)大多數(shù)紅毛菜屬植物的雙倍核階段，在分裂前期兩組染色體同源配對(duì)，即體細(xì)胞染色體配對(duì)（somatic pairing）［63］.Burzycki等（1987）在P.torta的孢子囊枝細(xì)胞，Tseng等（1989）在P.tenera、P.yezoensis和P.katadai var.hemiphylla的營(yíng)養(yǎng)藻絲細(xì)胞，也觀察到有絲分裂同源染色體配對(duì)現(xiàn)象.更早些，Tseng等（1955）在觀察甘紫菜受精卵核分裂過(guò)程時(shí)，就對(duì)配對(duì)的染色質(zhì)絲聯(lián)會(huì)或交叉現(xiàn)象進(jìn)行了描述.我們的細(xì)胞學(xué)觀察研究結(jié)果證實(shí)，不同紫菜物種的二倍體細(xì)胞分裂前期、中期均出現(xiàn)同源染色體配對(duì)，有絲分裂同源染色體配對(duì)行為是紫菜絲狀體核分裂的重要特征.從我們的圖像分析中可以看到，處于不同發(fā)育階段的絲狀體細(xì)胞，在核分裂的晚前期或前期末均出現(xiàn)類(lèi)似于減數(shù)分裂染色體配對(duì)的現(xiàn)象，有些圖像與典型的終變期特征十分相似，這也解釋了一些作者對(duì)減數(shù)分裂判斷錯(cuò)誤的原因.

紫菜染色體觀察困難是公認(rèn)的，許璞教授及其合作者是國(guó)內(nèi)外為數(shù)不多的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)之一，其研究意見(jiàn)深入，揭示問(wèn)題有助于加深對(duì)紫菜細(xì)胞學(xué)的研究認(rèn)識(shí).

［1］張學(xué)成，秦松，馬家海，許璞.海藻遺傳學(xué)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［2］Miura A,Aruga Y,Fuseya M.Thremmatological studies of the cultivated PorphyraⅡ.Effect of selection on the form and color of foliose thalli in Porphyra yezoensis f.narawaensis［C］//Meeting Abstract.Tokyo:Nippon Suisan Gakkai,1974:93.

［3］Kobara T,Miura A,Aruga Y.In vitro studies on the green type mutant of Porphyra yezoensis Ueda［J］.Extrait de La mer,1976,14:58-63.

［4］Miura A.Chimeral variegation found in Porphyra.［J］Jap J Phycol,1977,13:45.

［5］Migita S ，F(xiàn)ujita Y.Studies on the color mutant types of Porphyra yezoensis Ueda，and their experimental culture［J］.Fac Fish Nagasaki Univ，1983，54：55-60.

［6］張佑基，楊以勛，王清印，等.條斑紫菜紅色變異型的分析研究［J］.海洋水產(chǎn)研究叢刊，1987，31：11-33.

［7］Miura A.Color variants and heredity of color in Porphyra［J］.Iden,1978,32:11-16.

［8］Miura A.Genetic analysis of the variant color types of light red,light green and light yellow phenotypes of Porphyra yezoensis（Bangiaceae,Rhodophyta）［M］//Jap Plant Communities.Tokyo:Academia Scientific Book Inc,1985:270-284.

［9］Fujita Y,Migita S.Fusion of protoplasts from thalli of two different color types in Porphyra yezoensis Ueda and development of fusion products［J］.Jap J Phycol,1987,35:201-208.

［10］Niwa K,Miura A,Shin J A,et al.Characterization and genetic analysis of the violet type pigmentation mutant of Porphyra yezoen?sis Ueda（Bangiales,Rhodophyta）［J］.Korean J Phycol,1993,8（2）:217-230.

［11］Katayama K.Studies of mutations of Porphyra-Ⅰ:Employment of some chemical mutagens［J］.Bull Fish Res Stn Okayama Pref,1983,57:6-51.

［12］Katayama K.Studies of mutations of Porphyra-Ⅱ:Mutations induced by several chemical mutagens［J］.Bull Fish Res Stn Okayama Pref,1984,58:9-43.

［13］戴繼勛，張全啟，包振民，等.紫菜原生質(zhì)體的純系培育、誘變處理和種間細(xì)胞融合研究［J］.海洋與湖沼，1990，21（3）：293-296.

［14］嚴(yán)興洪，王素娟.秋水仙堿對(duì)壇紫菜體細(xì)胞苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響［J］.海洋科學(xué)，1990，（1）：28-32.

［15］嚴(yán)興洪.紫外線輻射與條斑紫菜原生質(zhì)體后代發(fā)育和變異［J］.上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，1（1-2）：71-78.

［16］Mitman G G,van der meer J P.Meiosis，blade development and sex determination in Porphyra purpurea（Rhodophyta）［J］.J Phycol,1994,30:147-159.

［17］許璞.紫菜色素突變體誘導(dǎo)與遺傳特征［D］.青島：中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士學(xué)位論文，1997.

［18］許璞，朱建一.海洋紅藻遺傳學(xué)——紫菜（4-7）［M］//張學(xué)成，等.海藻遺傳學(xué).北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005：204-230.

［19］Xu P,Shen S D,Fei X G,et al.Induction effect and genetic analysis of NG to conchospores of Porphyra［J］.Marine Science Bulletin,2002a,4（2）:68-75.

［20］Xu P,Shen S D,Fei X G,et al.Induction effect and genetic analysis of NG to thallus of Porphyra［J］.Marine Science Bulletin,2002b,4（2）:76-82.

［21］Wang JF,Xu P,Zhu JY,et al.The Characterization of Color Mutations in Bangiaceae（Bangiales，Rhodophyta）［J］.Appl Phycol,2008,20:499-504.

［22］匡梅，許璞，王素娟.γ-射線對(duì)條斑紫菜和壇紫菜誘變作用的初步研究［J］.上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，4（6）：241-245.

［23］Wang SJ,Zheng YZ,Ma LB,Xu P,Zhu JY.Gamma-rays induction of mutation in conchocelis of Porphyra yezoensis［J］.Chinese Journal of Oceanolgy and Limnology,2000,l（18）:47-53.

［24］Miura A,Kunifuji Y.Genetic analysis of the pigmentation types in the seaweed Susabi-nori（Porphyra yezoensis）［J］.Iden,1980,34（9）:14-20.

［25］Ohme M,Kunifuji Y,Miura A.Cross experiments of color mutants in Porphyra yezoensis Ueda［J］.Jap J Phycol,1986,34:101-106.

［26］Ohme M,Miura A.Tetrad analysis in conchospore germlings of Porphyra yezoensis（Rhodophyta，Bangiales）［J］.Plant Sci,1988,57:135-140.

［27］Hamada J,Shin J A,Miura A.Mapping of centromere distances of light green and light red genes in Porphyra yezoensis（Rhodophyta,Bangiales）［J］.Jap J Phycol,1994,42:401-406.

［28］Miura A,Ohme T M.Mendelian inheritance of pigmentation mutant types in Porphyra yezoensis（Bangiaceae，Rhodophyta）［J］.Jap J Phycol,1994,42:83-101.

［29］Drew K M.Conchocelis-Phase in the life-history of Porphyra umbilicalis（L.）Kutz［J］.Natrure,1949,164:748-749.

［30］Fujiyama T.Cytological studyies on the crown-gall disease of Porphyra tenera Kjellm［M］//Sumposium of Fisheries Studies.Tokyo:Tokyo Fish Univ Inc,1957:829-840.

［31］Yabu H，Tokida J.Mitosis in Porphyra［J］.Bull Fac Fish Hokkaido Univ,1963,14:131-136.

［32］Yabu H.Observation on chromosomes in some species of Porphyra［J］.Bull Fac Fish Hokkaido Univ,1969,19（4）:239-243.

［33］Yabu H.Cytology in two species of Porphyra from the stipcs of Nereocystis leutkeana（Mert）Post et Rupr［J］.Bull Fac Fish Hokkaido Univ,1970,20（4）:234-251.

［34］Yabu H.Observation on chromosomes in some species of PorphyraⅡ［J］.Bull Fac Fish Hokkaido Univ,1971,21（4）:253-258.

［35］Yabu H.Observation on chromosomes in some species of PorphyraⅢ［J］.Bull Fac Fish Hokkaido Univ,1972,22（4）:261-266.

［36］Migita S.Cytological studies on Porphyra yezoensis Ueda［J］.Bull Fac Fish Nagasaki Univ,1967,24:55-64.

［37］Kito H.Cytological studies of several species of Porphyra Ⅱ.Mitosis in carpospore-germlings of Porphyra yezoensis［J］.Bull Fac Fish Hokkaido Univ,1967,18（3）:201-207.

［38］Kito H.Cytological studies of several species of Porphyra Ⅲ.Chromosome number of Porphyra tenera Kjellm［J］.Bull Tohoku Reg Fish Res Lab,1968,28:137-140.

［39］Kito H.Cytological observations on the conchocelis phase in three species of Porphyra［J］.Bull Tohoku Reg Fish Res Lab,1974,33:101-117.

［40］Kito H.Cytological studies on genus Porphyra［J］.Bull.Tohoku Reg Fish Res Lab,1978,39:29-84.

［41］Giraud A,Magn é F.La place de la m é iose dans le cycle de d é velopment de Porphyra umbilicalis［J］.C R Acad Sci,1968,267:586-588.

［42］Chen L C-M,Edelstein T,Ogata E，et al.The life history of Porphyra miniata［J］.Can J Bot,1970,48:385-389.

［43］Mumford J,Cole K.Chromosome numbers for fifteen species in the genus Porphyra（Bangiales,Rhodophyta）from the west coast of North America［J］.Phycologia,1977,16（4）:373-377.

［44］Hawkes MW.A field，culture and cytological study of Porphyra gardneri（Smith et Hollenberg）comb.nov.（Bangiales Rhodophyta）［J］.Phycologia,1977,16:457-469.

［45］Hawkes MW.Sexual reproduction in Porphyra gardneri（Smith et Hollenberg）（Bangiales,Rhodophyta）［J］.Phycologia,1978,17:329-353.

［46］Krishnamurthy V.Chromosome numbers in Porphyra［J］.C Ag Phykos,1984,23（1-2）:185-190.

［47］Ma J H,Miura A.Observations of the nuclear division in the conchospores and their germlings in Porphyra yezoensis Ueda［J］.Jap J Phycol,1984,32:373-378.

［48］戴繼勛，方宗熙.甘紫菜的染色體觀察［J］.武漢植物學(xué)研究，1985，3（4）：471-473.

［49］戴繼勛.邊紫菜的染色體［J］.山東海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，1987，17（1）：113-116.

［50］Burzycki G M,Waaland J R.On the position of meiosis in the life history of Porphyra torta（Rhodophyta）［J］.Bot Mar,1987,30:5-10.

［51］Kapraun D F,Martin D J.Karyological studies of three species of Codium（Codiales,Chlorophyta）from coastal North Carolina［J］.Phycologia,1987,26:228-234.

［52］Tseng C K,Sun A S.Studies on the alternation of the nuclear phases and chromosome numbers in the life history of some species of Porphyra from China［J］.Bot Mar,1989,32:1-8.

［53］Krishnamurthy V.Cytological Investigations on Porphyra umbilicalis（L.）Kutz.var.laciniata（Lightf）［J］.Ag Annals of Botany,1959,24:147-178.

［54］Conway E,Cole K.Observations on an unusual form of reproduction in Porphyra（Rhodophyceae,Bangiales）［J］.Phycologia,1973,12（3/4）:213-225.

［55］Freshwater DW,Kapraun DF.Field，culture and cytological studies of Porphyra carolinensis Coll et Cox（Bangiales,Rhodophyta）from North Carolina［J］.Jap J Phycol,1986,34:251-262.

［56］孫愛(ài)淑，曾呈奎.紫菜屬（Porphyra）的細(xì)胞學(xué)研究——絲狀體階段的核分裂［J］.科學(xué)通報(bào)，1987，32（9）：707-710.

［57］Tseng C K,Chang TJ.Studies on Porphyra Ⅲ.Sexual reproduction of Porphyra［J］.Acta Bot Sin,1955,(4):153-166.

［58］Magn é F.La structure du noyau et le cycle nucleaire chez le Porphyra linearis Greville［J］.C R Acad Sci,1952,234:986.

［59］Wang J,Dai JX,Zhang YT.Nuclear division of the vegetative cells,conchosporangial cells and conchospores of Porphyra yezoen?sis（Bangiales,Rhodophyta）［J］.Phycological Res,2006,54:204-210.

［60］戴繼勛，沈頌東.紫菜的細(xì)胞遺傳學(xué)研究現(xiàn)狀及展望［J］.青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，29（4）：637-642.

［61］馬家海.海洋紅藻遺傳學(xué)—紫菜（1-3）［M］//張學(xué)成，等.海藻遺傳學(xué).北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005：184-204.

［62］Zhou W,Zhu JY,Shen SD,Lu S,Wang JF,Xu JR,Xu P.Observations on the division characterization of diploid nuclear in Por?phyra(Bangiales,Rhodophyta)［J］.Appl Phycol,2008,20:991-999.

［63］Cole K M，Hymes B J，Sheath R G.Karyotypes and reproductive seasonality of the genus Bangia（Rhodophyta）in British Columbia［J］.Can J Phycol,1983,19:136-145.