洋葱核仁的超微结构动态变化特征和rrna转录

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1、http://www.paper.edu.cn1洋葱核仁的超微结构动态变化特征和rRNA转录尚广彬施寒清王爽王丽丽郝水焦明大东北师范大学细胞与遗传研究所吉林长春130024E-mail:jiaomd536@nenu.edu.cn摘要：以洋葱为材料对细胞周期中核仁的结构的动态变化进行了追踪，发现在常规电镜下S期的核仁的表面与G1、G2相比出现了大量毛状突起并通过毛状突起加强了与核仁周边染色质的联系，这种现象持续到S与G2的过渡时期，结合NAMA－UrDNA特异性染色，柠檬酸铽RNA特异性染色，对这种现象进

2、行了分析，认为这种核仁表面出现大量毛状突起现象是DNA进行复制期间，核仁在常规电镜下的一个明显特征。柠檬酸铽RNA特异性染色显示单链RNA分布于DFC及GC区，FC中未见有分布，说明DFC是rRNA进行转录的区域。关键词：核仁，FC，DFC，DNA，ssRNA1.引言核仁是真核生物细胞的rRNA合成加工和核糖体装配的场所。核仁的超微结构主要有三种基本结构组分：FC、DFC和GC。核仁内rDNA的分布、转录定位、rRNA前体的加工及核糖[1.2.3.4]体的装配、核仁的蛋白质组学等都是细胞研究中的重要问题

3、和方面。关于rRNA基因[5.6]的转录位点是在FC还是DFC，到目前为止还存在争议。核仁的发生是与细胞分裂周期密切相关的，由于核仁是一功能结构，真核细胞的增殖主要以有丝分裂为主，存在核仁的解体、[1，5]装配及重建和生理功能表达等事件，这本身就体现了核仁是一高度动态结构。关于核仁的发生的研究主要证据来至荧光共聚焦显微镜附带使用电子显微镜，主要是以免疫细胞化[7.8]学手段标记核仁蛋白来完成。关于由电子显微镜水平研究核仁发生的系统工作报道还很少。通过荧光共聚焦显微镜，可以对核仁的发生进行活细胞水平上整体

4、地研究，但是由于荧光共聚焦显微镜的分辨力有限，不能对核仁的细微结构进行分析。借助电子显微镜可以对核仁的超微结构进行观察、分析和研究，通过电子显微镜系统地研究核仁的周期与功能有重要意义，可以深入地揭示核仁的结构的动态变化与功能的关系。由于核仁的结构变化是与核仁中的DNA、RNA和与DNA复制、rRNA转录与加工有关的酶等蛋白质活动密切相关，因此从DNA、RNA和蛋白质三个角度来揭示核仁的动态变化特征有重要意义。关于核仁中rRNA的转录起始位点的争议可能与研究者采用的标记新合成的RNA的方法有关，特别是在使

5、用5-Br-U进[9.10.11.12.13.14][6]行标记时的结果在文献上得出的结论存在分歧，有专家认为原因是复杂的。我们首次采用柠檬酸铽RNA特异性染色法，直接标记单链RNA（ssRNA）研究了在细胞周期中核仁内ssRNA的分布，并通过与DNA特异性染色和常规电镜方法相对照分析了rRNA的转录位点问题。1本课题得到高等学校博士学科点专项基金资助（项目号：20040200003）-1-http://www.paper.edu.cn2.材料和方法实验材料高等植物洋葱（Alliumcepa），取其根尖

6、分生组织为实验材料。实验方法常规电子显微镜方法：材料以戊二醛、锇酸固定，乙醇丙酮系列脱水，Epon-812包埋。[15]NAMA－UrDNA特异性染色法：详细步骤见陶伟（2003）文献。柠檬酸铽RNA特异性染色法：样品以4%的多聚甲醛+2.5%戊二醛固定2小时，以Epon[16]－812包埋，步骤详见文献。染色：取超薄切片厚度为60～90nm(NAMA－UrDNA特异性染色80～120nm)，常规电镜方法以醋酸铀-柠檬酸铅染色，其他两种方法染色按文献步骤进行。Hitachti-600透射电子显微镜，加速

7、电压75kv观察并照相。3.结果与分析图1～6是常规电子显微镜方法照片,其中图1、2为S期，图3为S与G2的过渡时期，图4为G1期，图5为典型G2期，图6为前期。在这些图中可见核仁中的FC、DFC结构都很清晰，但是S期和S与G2的过渡时期的核仁的表面与G1、G2、前期相比出现了毛状突起现象，核仁通过毛状突起强化了与核仁周边染色质的联系（图1－3），而由图4、5、6来看核仁与其周边染色质之间有一较明显的空白地带，只有少数连接点。图7~10为NAMA－UrDNA特异性染色结果。由图7、10来看G1、G2期的

8、细胞核仁与其周边染色质有多处连接，这反映了核仁内染色质与其周边染色质处于相连的关系。由图8可见，S期由于DNA复制，DNA的双链解链进行复制，染色质变得疏松，显得细碎化，可以见到核仁与核仁外染色质的连接点增多。图9为S期与G2期的过渡时期，可见变得疏松的染色质已部分开始集缩，核仁与其周边染色质仍有较多的联系。NAMA－UrDNA特异性染色也显示了核仁中的DNA分布，而FC、DFC中的DNA有些代表了rDNA。图7为G1期细胞，细胞有二个核仁