桑樹細胞遺傳學之研究

細胞遺傳學係研究染色體結構、行為及功能與遺傳之間的關係（Gill et al., 1979），20 世紀初由於顯微鏡設備及細胞染色技術改良，使得細胞遺傳學迅速發 展。以顯微鏡直接觀測染色體數，可得知細胞染色體倍體數，輔以染色體之形態 或減數分裂、有絲分裂時期之染色體行為，可作為親緣遠近之鑑定參考。

1.5.1 倍數體之研究

被子植物中，約有30-80%的物種具有多倍體的植株（Stebbins, 1971; Leitch and Bennett, 1997）。大部份多倍體植株外觀巨大，生長勢強，其中偶數多倍體 者具有正常稔性，但奇數多倍體者在減數分裂過程無法產生正常配子，不具稔 性（Jones, 2005）。桑樹為異交作物，形態變異大，部份品種（系）的枝條、葉 片等性狀顯著大於其他品種（系），少數品種（系）同時不具稔性，疑為多倍 體。

桑的染色體基數 x = 14 （Tahara, 1910），大部份的桑樹為 2 倍體，但亦 有3、4、6、8 倍體之品種（系）（大澤, 1916; Janaki-Ammal, 1948; 関, 1959; 儲 和孫, 1986），黑桑（M. nigra L.）品種（系）中曾觀察到 22 倍體（2n = 308）

（吳, 1964），可知桑屬植物的倍體數變化頗大。儲和孫（1986）針對廣東桑、

魯桑、山桑、白桑、島桑、瑞穗桑、八丈桑、長果桑及華桑等9 個種調查各品 種（系）之染色體倍數，其中八丈桑、長果桑及華桑等3 種為多倍體，而魯桑、

白桑、島桑及瑞穗桑則有2 倍體及多倍體的品種（系）。相較於二倍體的桑樹，

多倍體品種（系）可能具備外觀形態較大、植體內部份成份發生改變、抗耐性 佳、生長遲緩或稔性改變等特徵（南澤, 1976d）。

瞭解種原之倍數性有助於育種工作之進行，臺灣桑樹種原中，長果桑及少

數收集之野桑品種（系），外觀形態較其他品種（系）大，其中長果桑結實不 良，稔性低，張（2006a）推測可能為多倍體，但未進一步證明。

1.5.2 核型分析之研究

核型為物種的穩定特徵，核型分析乃觀察不同種間有絲分裂中期聚縮緊 密、容易分辨的染色體，記錄其數目、長度、真染色質與異染色質之分佈、中 節位置等形態資料，作為物種歧異度的參考（Sybenga, 1992）。

桑樹之核型分析研究不多，現有文獻以山桑、魯桑、白桑及印度桑（蔣和 朱, 1985; 儲和孫, 1987; Susheelamma et al.,1990; Tahara, 1909）之研究為主。桑 樹之第一對染色體較長，約為2 μm，其餘為 1 μm 以下（Tahara, 1909）。染色 體絕對長度依其收縮程度不同而略有差異，在各種間染色體的相對長度差異不 大，但各學者所觀察到的染色體中節位置卻不同（蔣和朱, 1985; 儲和孫, 1987;

Oginuma et al., 1995; Susheelamma et al.,1990），山桑‘劍持’之核型有報導指出為 2n = 2X = 24 m + 4 sm（蔣和朱, 1985），但 Susheelamma 等人（1990）認為所 有染色體皆為中位中節，此差異可能是由於桑樹染色體較小，量測不易所造成。

在近年顯微鏡設備及影像擷取系統的改進，應可獲得更好的結果。

1.5.3 性染色體之研究

被子植物中約4 ~ 6 %為雌雄異花異株(Yampolsky et al., 1922; Renner et al., 1995)，其中植物性別決定，有完全由基因所控制者，如蠅子草（Silene latifolia）

（Westergaard, 1958）及酸模（Rumex acetosa）（Parker and Clark, 1991），亦 有受基因及環境等因子影響者，如菠菜（Spinacia oleracea）（Chailakhyan, 1979）。大澤（1916）從兩倍體桑樹觀察到 4 條染色較深的染色體，分別為第 1 對染色體，及另一對可能為異型染色體。Sinoto（1929）調查山桑（M. bombycis L.）的染色體，認為桑第一對染色體為異型的性染色體，應類似蠅子草（Silene

latifolia Poir.）由 Y 染色體的存在與否決定性別，但 Gill 等人（1979）在白桑中

分裂時，皆會形成二價體，故認為此對染色體應與性別無關。關（1956）亦未 觀察到異型染色體，認為桑樹應無性染色體。南澤（1976b）認為桑樹性別決定 除了外在因數，遺傳上應由性染色體決定，並決定植株遺傳上的性別。後續學 者曾觀察到桑樹第三對染色體為異型染色體（儲和孫, 1987），但迄今對於桑樹 是否具備性染色體尚未有定論。

1.5.4 以螢光原位雜交技術標記 rDNA（ribosomal RNA fluorescent in situ hybridization, rDNA-FISH）之應用

核醣體RNA 基因（rDNA）可分為兩類，18S-5.8S-25S rDNA 及 5S rDNA，

18S-5.8S-25S 與 5SrDNA 基因通常分佈於不同位置且成串地分佈（Sone et al., 1999），重覆數多且具高保守性。包含有 18S-5.8S-25S rDNA 的染色體片段，

稱為核仁形成區（NOR, nucleolar organizing region），常可見核仁位於該片段上，

形成次級縊縮點，有時可見染色體核仁形成區的基因鬆開，在核仁另一端連結 衛星染色體；而5S rDNA 通常位於不具核仁形成區的染色體上。在親緣相近的 基因組中，核仁形成區的數目及位置可能有所不同，因此常用於作為染色體的 標記，可用於近緣種間之比較(Schubert and Wobus, 1985; Raina and Mukai, 1999)，應用於許多植物（Leitch and Heslop-Harrison, 1992; Linde-Laursen et al., 1992; Raina and Mukai, 1999; Li and Zhang, 2002; Chung et al., 2008)，如檸檬及其 近緣種（Carvalho et al., 2005）。

原位雜交技術（in situ hybridization）始自 1960 年代末期（Gall and Pardue, 1969; John et al., 1969），原是以放射性同位素為標定基因序列的探針。因實驗 費時、每次只能標定單一序列及後續放射性同位素廢棄物處理等問題，使得初 期原位雜交技術的使用有所侷限。後續發展出可同時標記兩種以上基因序列的 探針，並且可以非放射性標定與免疫螢光偵測同時進行的方式，改善以往的缺 點及限制，使得螢光原位雜交技術成為實用的細胞學技術，再加螢光物質及螢 光顯微鏡設備的開發及改進、影像擷取系統及影像軟體使用的進步，使得螢光

原位雜交技術更為廣泛應用於各類基因定位、染色體結構及組成、雜交物種之 染色體轉位等研究上（Kato et al., 2005）。

細胞遺傳學之研究，可瞭解物種的染色體條數及其倍數性，亦可從中針對 染色體的形態，推估物種之親緣關係，但目前僅針對少數種，以山桑、魯桑、

白桑為主，其他品種（系）之核型尚不清楚（李及張, 2003），而臺灣桑樹，除 白桑及山桑之部份品種（系）染色體數目可由前人文獻中得知，其餘品種（系）

資料闕如，希望從其核型資料進一步找出證據以佐證分類結果。