基因组- genome survey（1）

尚未进行基因组测序的物种，在进行基因组测序前，首先需对该物种进行 genome survey。
一般通过两个途径：细胞遗传学（这里只讲流式细胞术）和基因组测序

1、基因组大小定义

（1）基因组大小指生物个体单倍体基因组所含的 DNA 总量。基因组大小一般用重量衡量，用 pg（皮克）作为常用单位。有时候也用道耳顿(KD)、核苷酸碱基对的数量（Mb）等方式表示。pg 与常用单位 Mb 之间可以
转换，1pg 约等于 978Mb（这个数值估计随着较好参考基因组的出现，会有变化，如果粗粗估计，倒也无妨）。
（2） DNA-C 值的含义
DNA-C：某一生物体的配子体的 DNA 含量就称为 DNA-C 值（传统的叫法，表示基因组大小，二倍体生物，DNA-C和基因组大小是相等的。实际上如果是多倍体，此叫法不严谨）
DNA-1C：一个物种配子核中没有复制时的 DNA-C 值（考虑倍性，只考虑配子体DNA含量）
DNA-2C：成熟植物的体细胞 DNA含量称为 DNA-2C 值（这个是最重的，用来计算基因组大小）
（3）基因组大小的概念
单个染色体组 DNA 含量称为该物种的基因组大小，通过DNA-2C 值除以倍性的公式计算。
例如，二倍体的一粒小麦（Triticum monococcum），体细胞DNA含量为12.45pg，则其 DNA-1C（等于DNA-C）值为12.45/2=6.23pg，即基因组大小；四倍体栽培二粒小麦（Triticum dicoccum），DNA-2C 为
24.05pg，则其 DNA-1C 值为 24.05/2=12.03pg，而基因组大小则为 24.05/4=6.01pg。

2、流式细胞术

（1）流式细胞术原理
流式细胞仪的原理是通过发挥荧光染料定性定量与 DNA 双链碳架结构相结合的特性进行测量的。
具体来看，荧光信号的强弱与DNA 含量正相关，结合的 DNA 越多，则引发的荧光强度也就越强。
所以就有如下公式：

image.png

（2）物种倍性鉴定
目前主要有两种类型：(1)直接鉴定法：即染色体计数方法，这是确定倍性最基本和最精确的方法。目前采用压片法和去壁低渗法进行染色体标本制备。通常以根尖为材料。去壁低渗法比常规压片法具有若干优点，是当前植物染色体研究中的重要方法。但是这种方法需要装备良好的实验室条件和富有经验的技术人员，而且操作过程比较繁琐，工作量大。但是普通的压片法和去壁低渗法都无法避免染色体重叠，背景对比不明显产
生的干扰。 (2)间接鉴定法：主要包括流式细胞分析法、气孔大小及保卫细胞叶绿体数目鉴定法、植株形态指标鉴定法等几种方法。
流式细胞术（FCM）倍性鉴定
植物细胞的倍性和细胞核 DNA 的含量相关联,G1期DNA含量可间接反映该细胞的倍性水平
用已知染色体数目及倍性的标准样品作为外标，采用 FCM 可以快速准确检测在同一物种范围内不同倍性的样品。

二倍体山樱花

四倍体樱桃

现在有个问题，如果没有染色体数目及倍性的标准样品，应该怎样鉴定呢？
（4）染色体核型分析
染色体核型分析是以有丝分裂中期染色体为研究对象。
第一步是染色体数目的确定：直接计数法、原位杂交（ISH）及荧光原位杂交（FISH）

二穗短柄草2n=30（异源四倍体）和2n=20（二倍体）-FISH法）

第二步是染色体属性分析：根据染色体的长度、着丝点位置、长短臂比例、随体的有无等特征，并借助显带技术对染色体进行分析、比较、排序和编号，根据染色体结构和数目的变异情况来进行诊断。
主要以下四种情况：
①中央着丝粒染色体：着丝粒位于染色体的中部，两臂长度相等或大致相等。
②亚中央着丝粒染色体：接近中部, 染色体的两个臂长短不一。
③近端着丝粒染色体：靠近染色体一端，长臂极长，短臂极短，甚至不易觉察。
④末端着丝粒染色体：位于染色体末端，只有一条臂。

黄薇染色体核型模式图

Ref:
1、香蕉种质资源基因姐类型 的分子标记及倍性鉴定
2、蜡梅科植物基因组大小预测与核型分析
3、樱属部分种倍性及基因组大小研究
4、应用流式细胞术测定药用植物黄芩基因组大小
5、紫薇属及近缘属13 种植物基因组大小测定