《植物细胞遗传学》评介

——（ Plant cytogenetics）

作 者：Ram J.Singh，博士，美国伊利诺斯大学香槟分校农学家和植物细胞遗传学家

出 版：CRC出版

索书号： Q943/S617(2)/2003Y

藏书点：武大外教中心

奥地利牧师孟德尔通过豌豆杂交试验提出分离和独立分配两个遗传定律。虽然他已在 1865年发表论文；但没有引起科学界的重视。主要是因为当时对生物生殖过程中的细胞学知识还比较贫乏。等到1900年，Carl Correns，Hugo de Vries，Erich von Tschermak同时重新发现 Mendel定律的时候，情况就有所不同了。由于这时对有丝分裂、减数分裂，以及受精过程中染色体行为已经有了比较清楚的了解，所以，Walter Sutton和Theodor Boveri才有可能根据孟德尔的遗传因子与染色体行为的平行关系，不谋而合地提出了遗传的染色体埋论，把抽象的遗传因子与见到的染色体联系起来，创建了细胞遗传学。根据Sutton-Boveri假说（1903年），在减数分裂中同源染色体将彼此分离，非同源染色体进行自由组合，这就可以圆满地解释孟德尔遗传因子的分离和独立分配定律。同时Sutton、Boveri等人还预测到同一条染色体上的全部遗传因子有发生连锁遗传的可能。

细胞遗传学（ cytogenetics）是遗传学中一门重要的分支学科。它是通过将生物的细胞学行为和遗传现象联系起来进行研究，从而发展起来的。也就是说细胞遗传学是细胞学和遗传学相结合的产物，形象化地说它是一种“杂种”学科。细胞遗传学的研究对象一般以高等动植物为主，特别是对玉米和果蝇的研究最为深入。早期细胞遗传学领域中许多重要的概念和发现，大都是从对这两种生物的研究中得来的。20世纪早期在玉米、果蝇等模式生物中进行的细胞遗传学研究表明有机体有自己固定的染色体数目。基因定位于染色体上而通过有丝分裂和减数分裂来精确的传递遗传信息。遗传物质的改变导致突变。从一开始，细胞遗传学在许多学科发展迅速，从病毒到哺乳动物都适用。玉米的粗线期染色体和果蝇的唾腺染色休的发现；有力地促进了细胞遗传学的发展。即使是现今的细胞遗传学乃至分子细胞遗传学的研究领域，玉米和果蝇仍然占据着重要的地位。细胞遗传学的研究内容也在不断发展。在学科建立的初期，主要侧重于研究遗传现象与遗传物质的关系，探讨基因的分离、重组、以及连锁和交换的细胞学基础。在证实了染色体是主要遗传物质的基础后，细胞遗传学家就开始转向对染色体进行操作，诱发染色体的结构变异和数量变异，探索这些变异的发生和传递的规律以及它们的遗传效应。其他有关研究领域还包括各种无融合生殖的发生及其细胞学基础，细胞质中的遗传物质的传递方式及其与核基因的相互作用等。70年代以来；在一系列新技术发展的推动下，细胞遗传学家的兴趣所在逐渐转移到染色体的细微结构。基因突变和交换机制等更加深入的命题上来。后来的研究领域集中到染色体的（基因）调控方面，特别是王米转座（遗传）因子的发现引起了生物学界的极大重视。许多事实表明，细胞遗传学研究的每一项进步对整个遗传学科都产生了巨大影响，并推动包括基因定位、基因分离和基因转移等遗传工程技术的发展。21世纪的到来更加使其进入了一个人类和许多作物完整基因组测序的新时代。

细胞遗传学是生命科学中一门基础理论学科。事实上，每一个细胞遗传学理论问题的揭示与阐明，对整个生命科学的发展都起到推动的作用。细胞遗传学对农业和畜牧业的发展也具有重要的现实意义，特别是对于新品种的培育和已有品种的改良，已经作出重大贡献。例如，以染色体理论为基础的多倍体育种已在利用营养体的农作物如蔬菜、果树以及花卉等植物中得到应用。黑小麦是由小麦和黑麦杂交而成的异源多倍体新物种，在某些生产条件下具有超过小麦的更多优点。小麦非整倍体系列化材料已广泛地用作基因定位和连锁群的测定，在育种上还可以用来进行异源染色体的代换、添加和部分外源染色体的导入。利用染色体易位技术在玉米中已设计出一整套经济性状转移培育的方案，并为实验所证明是可行的。由无融合生殖的研究发展起来的快速纯系培育和快速核代换，也是植物育种工作中一项很有用的技术。目前，利用组织培养所进行的各种遗传操作，已为遗传变异的诱发与筛选和快速培育纯合自交系方面积累了不少经验，也取得了一定的成果。而种属间的原生质体融合，以及外源细胞器和 DNA片段导入技术的研究，有可能为动植物的遗传改良开辟新的途径。

展望未来，可以预期：细胞遗传学既有本身领域内尚未完全解决的命题，又有沿着生命科学共同的趋势走向分子水平的高度。在前行的道路上，不同学科的发展和壮大是相互依靠、彼此促进的。从 CRC出版社于1993年出版《植物细胞遗传学》第一版来，植物细胞遗传学的发展十分迅速。因此，是时候更新这本书了。第二版收录了植物和转基因作物繁殖方式的内容。前言部分在简短介绍了孟德尔定律和遗传学历史上的重大发现后直接介绍了经典和现代细胞学实验技术。第二章介绍了植物染色体操作技术的巨大进步。染色体的精确鉴定和命名从富耳根染色法发展到了姬姆萨染色法、荧光原位杂交，而染色体分拣和核型分析则可以由流式细胞仪完成。一些利用流式细胞仪来鉴定核DNA的方法也不断被完善。细胞分化是一个很复杂而又非常神秘的现象，迄今为止了解的也不是很清楚。第三章（细胞分化-有丝分裂和减数分裂）和第四章（减数分裂的遗传控制）给读者介绍了高等植物有丝分裂和减数分裂的主要过程。高等植物繁殖方式（有性、无性）在第五章有所涉及。第六章主要介绍了基于着丝粒定位、醋酸胭脂红染色、姬姆萨染色法进行核型分析的染色体命名法。第七章讨论了染色体畸变（结构和数目上的变化）这个问题。利用一、二、三级基因库来提高作物产量取决于栽培种和相关种属的遗传关系。这一部分内容将在第八章谈及。第九章讨论了引起细胞和组织培养物转化突变型畸变的原因。自从1986年以来，由私人或公共机构研究所取得的制造遗传改良有机体(GMO)的进展将在第十章讨论。作者同时提供了大量的引用文献，从较老的到最新的。第二版的一个进步还在于囊括了大量的词汇以便索引用。作者希望该书能被植物细胞遗传学家所接受，同时亦能够鼓励学生进入植物细胞遗传学这个令人兴奋的学科领域。

作者简介： Ram J. Singh是美国伊利诺斯香槟分校的农学家和植物细胞遗传学家。他于科罗拉多州立大学取得植物细胞遗传学博士学位。Singh博士对许多作物的细胞遗传学问题进行了广泛研究，涉及对象包括水稻、大麦、大豆、小麦等。他在许多国家或国际级知名杂志上发表了数篇论文，同时通过出书的方式对自己的研究工作进行总结。《植物细胞遗传学》第一版中有九章即出自他手。Singh博士是美国农学会和作物学会成员，由于他的卓越成绩，被授予了许多学术奖励。

本书目次：

第一章　前言

第二章　植物染色体操作技术

第三章　细胞分化

第四章　减数分裂的遗传控制

第五章　植物繁殖方式

第六章　核型分析

第七章　 A 染色体畸变-染色体结构的改变

第七章　 B 染色体畸变-染色体数目的改变

第八章　基因组分析

第九章　细胞和组织培养物的染色体畸变

第十章　转基因作物

附录： 2-I 化学物来源

2-II 流式细胞仪定量分析技术所用的材料来源

2-III 试剂和溶液配方

2-IV 培养基的配制

6-I 一些重要植物的俗名、学名和2n染色体数目

7-I 大麦遗传图谱

词汇索引

参考文献