全 文 ：南京农业大学学报　 1998, 21( 1): 10～ 13
Journal of N anjing Agricultural Univ ersity
　 　
新麦草属两物种的 C-分带研究
王秀娥　李万隆　刘大钧
(南京农业大学农业部细胞遗传重点开放实验室 , 南京 210095)
摘要　对新麦草属 (Psathy rostachys)两物种新麦草 (Psathyrostachys juncea )和华山新麦草 (Psathyrostachys
huashanica)进行根尖染色体 C-分带 ,获得清晰的 C-分带带型 ,并对二者带型进行了描述。 结果表明 ,二者
C-分带带型有较大差异。 P . juncea的 C-分带带纹较 P . huashanica丰富 , P . huashanica所有染色体均显
较强端带。 通过二者带型比较 ,对华山新麦草是否仍应保留在新麦草属提出质疑 ,并提出了将新麦草和华
山新麦草的基因组分别标为 Nj和 Nh以示区别的建议。
关键词　新麦草 ; C-分带 ; 基因组 ; 带型分析
中图分类号　 S512. 102. 3
C -banding of two Psathyrostachys species
Wang Xiu′e, Li Wanlong and Liu Dajun
( Key Lab of Cytogenetics , Minis t ry of Agricul ture; Nanjing Ag ric Univ, Nanjing 210095)
ABSTRACT　 Ch romosome C-banding was conducted in Psathyrostachys juncea and P . huashanica simulta-
neously. Th e results show ed tha t C-band pa tterns o f the two species we re quite differ ent. C-band o f P .
juncea was mo re abundant than tha t o f P . huashanica. However, all ch romosomes o f P . huashanica
show ed one or tw o dark telomeric bands. Therefo re , it is suggested tha t the genome symbo ls o f the two
species be designated as Nj and Nh r espectiv ely.
Key words　 Psathyrostachy s; C-banding; g enome; banding pat tern analysis
新麦草属 ( Psathyrostachys )是小麦族中最小的一个属 ,其中只包含不到 10个物种 ,分
布于欧亚地区的草原及半沙漠地区 ,为多年生异花授粉作物。 新麦草 ( P. juncea )起源于土
耳其及原苏联 ,常称为“俄罗斯野黑麦” ( Russian wi ld rye) ,目前作为牧草使用。据 Dew ey [1 ]
确认 ,其染色体组为 NN。由于新麦草属是 Leymus属中四倍体物种 NN染色体组的二倍体
供体种 ,因此 P . juncea也常作为模式物种用于小麦族的细胞遗传学研究。 华山新麦草 (P .
huashanica , Keng )为分布于中国秦岭山脉华山段的一个特有物种 ,被列为中国稀有种质 ,
多生长于谷坡岩石的残积土上 ,耐瘠耐旱 ,抗病性好。陈漱阳等 [2 ]经栽培观察发现 ,在小麦主
要病害如赤霉病、白粉病、叶锈病及条锈病发病很重的年份 ,华山新麦草未见感病。为了研究
并利用这一稀有的重要种质资源 ,目前已成功地进行了华山新麦草与普通小麦、 Aegilops
squarrosa、 Roegneria tsukushiensis和 R . ciliaris之间的远缘杂交并获得回交后代 [2, 3 ]。
*高等学校博士学科点专项科研基金资助
收稿日期: 1997-04-18
染色体 C-分带可显示组成型异染色质的分布及染色体结构的变异 ,根据 C-分带带型不
仅可识别特定染色体 ,而且可研究物种的进化及不同基因组之间的关系。分析染色体带型可
为二倍体与相关多倍体间的基因组的进化关系提供进一步的证据。 Linde-Law ren等 [4 ]、 En-
do和 Gil l[ 5]曾分别研究了 P. f ragilis和 P. juncea的 C-分带带型。笔者同时对新麦草和华
山新麦草根尖染色体进行 C-分带 ,旨在对华山新麦草基因组进行更进一步分析 ,并为今后
准确检测导入普通小麦的华山新麦草染色质提供标准带型。
1　材料和方法
1. 1　试验材料
新麦草 ( P. juncea 2n= 14)引自内蒙古农牧学院。华山新麦草 ( P. huashanica 2n= 14)
由西北植物研究所陈漱阳研究员提供。
1. 2　实验方法
1. 2. 1　根尖细胞有丝分裂中期染色体制片　种子在垫有两层湿滤纸的培养皿内 ,置 23℃
温箱中发芽。待根长 1～ 2 cm时 ,于剪根前 1～ 2 h升温至 28℃ ,剪取 2条种子根 ,放入盛冰
水的指形管中 ,然后连同指形管一起在 0℃冰水中处理 22～ 24 h。冷处理过的根尖用滤纸吸
去多余水份 ,用卡诺氏固定液 ( 3份h= 95%乙醇∶ 1份冰醋酸 )固定。2～ 7 d内用h= 45%醋
酸直接压片 ,相差显微镜下进行染色体计数、观察。
1. 2. 2　染色体 Giemsa C-分带　参照 Gill[6 ]方法并稍加修改。经过h= 45%醋酸直接压片的
染色体制片置- 70℃冰箱冷冻 30 min以上 ,揭去盖玻片后置无水乙醇中过夜。第二天处理
前取出 ,空气中晾干 ,然后在 60℃ 0. 2 mol /L HCl中处理 2. 5 min,用水冲洗后再在 70 g /L
Ba( O H) 2过饱和液中于 20～ 25℃处理 7 min;再用水将 Ba ( O H) 2冲洗干净 ,放入 60℃的
2× SSC溶液中处理 60 min,然后将载玻片直接转入用 2份 0. 067 mol /L Na2 HPO4和 1份
0. 067 mo l /LKH2 PO4缓冲液稀释的 Fisher Giemsa染液中染色至适度。蒸馏水冲洗 ,轻轻吹
干后滴二甲苯 ,盖上盖玻片在油镜 ( 100× )下观察并照相 ,照片放大后进行带型分析。
2　结果与分析
2. 1　P . juncea的 C-分带
C-分带后 , P. juncea的 7对染色体以其各自独特的 C-分带带型而彼此区分开来 (图
1)。图 2是 7条染色体由大到小排列的标准带型图。各染色体带型描述如下:
N
j
1 ,短臂上具端带、两个弱近端带及一中间带 ,长臂远端部有很强的带 ; N j2 ,在短臂上有
强近端带 ; Nj3 ,短臂具强端带及一弱近端带 ; Nj4 ,短臂上带纹丰富 ,有强端带、弱近端带及弱
近着丝粒带 ,着丝粒显示带纹 ,长臂上有稍弱些的端带 ; Nj5 ,长臂及短臂上都显强端带 ,长臂
上还有较强的近端带 ; Nj6 ,短臂上有强端带 ,长臂上有一弱的近着丝粒带 ; Nj7 ,短臂上有一弱
端带及一弱近端带和一很强的近端带 ,着丝粒及近着丝粒处各有一弱带 ,长臂上具强端带及
弱近着丝粒带。
2. 2　P . huashanica的根尖染色体 C-分带
总的来看 , P. huashanica染色体都显示一个或两个强端带 ,但根据带纹的强弱并参考
111期　 　王秀娥等: 新麦草属两物种的 C-分带研究
染色体长度及臂比等形态特征 , 7对染色体可以彼此区分开来 (图 3、图 4)。
N
h
1 ,短臂上各有一强端带 ,长臂随体端部有一稍弱些的带纹 ; Nh2 ,长臂和短臂上各有一
强端带 ; Nh3 ,长、短臂各有一条强端带 ,长臂上端带较短臂更深。为近中着丝粒染色体 ; Nh4 ,短
臂有弱端带 ,长臂具强端带 ; Nh5 ,短臂上有一强端带 ,染色体臂比较大 ; Nh6 ,带型类似 Nh3 ,但臂
比明显大于 Nh3; Nh7 ,长、短臂各有一条端带 ,为最短的染色体。
图 1　P . juncea根尖染色体 C-分带
Fig. 1　 C-banding of P . juncea
图 3　 P . huashanica根尖染色体 C-分带
Fig . 3　 C-banding o f P . huashanica
图 2　P . juncea核型及 C-分带带型
Fig. 2　 Karyotype and C-banding pa ttern o f P. juncea
图 4　 P . huashanica核型及 C-分带带型
Fig. 4 Karyo type and C-banding pattern of P.
huashanica
(核型染色体与带型染色体来自同一细胞 )
2. 3　P . juncea和 P. huashanica C-分带带型比较及分析
由图 1～ 4可见 ,两物种多数染色体都显示较深的 C-分带带纹 ,但二者相比有明显区
别:一是 P. huashanica染色体 C-分带带纹较 P. juncea的更强些 ;二是 P. huashanica少
见中间带、近端带及着丝粒带 ,带型分布不如 P. juncea丰富。 Endo和 Gill[5 ]的 P. juncea
分带结果与本研究相似 ,均表现有一定数量的中间带纹 ,但除 A、 B、 G分别与本文的 N j1、
N
j
3、 Nj4类似外 ,其他染色体带型均有或多或少的差异 ,推测是由于二者所用的 P. juncea品
系不同而导致的带型多态性。
染色体 C-分带显示组成型异染色质在染色体上的分布 ,可被用于研究物种进化及不同
物种基因组间的关系。 Mor ris和 Gill[7 ]根据 Elymus四倍体物种与其二倍体供体种的 N-分
带及 C-分带比较 ,分析各个染色体之间的基因组亲和性 ( genomic af fini ty) ,研究这些物种
间的基因组及系统发育关系 ,通过比较 E. trachycaulus和 Pseudoroegneria spicata的染色
体带型 ,将 E. t rachycaulus的一些染色体划归到 S基因组。
12 南 京 农 业 大 学 学 报 21卷
Hsiao等 [8 ]对新麦草属 5个物种进行核型分析时注意到 , P. huashanica不但因其特殊
的地理起源及形态 (具宽而平的叶片 )而与其他物种有别 ,而且具有与其他新麦草属物种不
同的核型。据此 , Hsiao等认为 P . huashanica的基因组可能是不同于 N基因组的一个新基
因组。
笔者对两物种进行 C-分带表明 , P. huashanica与 P. juncea有明显不同的 C-分带带
型 ,几乎所有 P. huashanica染色体都具强末端带 ,而 P. juncea则显示相对较丰富的中间
带、近端带及近着丝粒带。 (在图 2及图 4中 , Nj4、N j5、 Nj7、 Nh4和 Nh5上的随体由于染色体收
缩较短而不易观察到 ,因此笔者在描述时将这些染色体分布于末端区域的带都称末端带 ,而
将 Nh1末端的带称随体带 )。由此推测 ,这两个物种可能具有不同的基因组。 Psathyrostachys
属的特征基因组为 N ,因此有必要对 P . huashanica是否仍保留在 Psathyrostachys属内重
新考虑。这种推测将通过两物种间杂交后杂种 F1染色体配对构型分析及 DNA分子原位杂
交等手段进行验证 ,建议目前 P . juncea和 P. huashanica的基因组符号分别标为 Nj和 Nh。
参　考　文　献
1　 Dew ey D R. Histo rica l and curr ent tax onomic pe rspectiv es of Agropyron , Elymus and rela ted genera.
Crop Science, 1983, 23: 637～ 642
2　陈漱阳 ,张安静 ,傅　杰 . 普通小麦与华山新麦草的杂交 . 遗传学报 , 1991, 8( 6): 508～ 512
3　 Sun G L , Yen C, et al. Intermeiocy te connec tions and cytomix is in interg eneric hybridsⅢ . Roegneria
isukushiensis× Psathy rostachys huasharica. Wheat Info rma tion Serv ice , 1994, 79: 24～ 27
4　 Lindo-Lawren, Bo the r R Von. Identification o f the somatic chromosomes of Psathy rostachys f ragilis
( Poaceae) . Can J Genet Cyto l, 1984, 26: 430～ 435
5　 Endo T R, Gill B S. Soma tic kary o type, hete rochr omatin distribution and na ture o f ch romosome dif-
ferentia tion in common whea t. Can J Genet Cyto l, 1984, 26: 669～ 678
6　 Gill B S. Standard kary ot ype and nomenclature system fo r description o f chromosome bands and st ruc-
tural aberr ations in w heat. Genom e, 1991, 34: 830～ 839
7　 Morris K L D, Gill B S. Genomic affinities o f indiv idua l chromosomes based on C-and N-banding anal-
ysis of tetraploid Elymus species and their diploid pro genito r species. Genome , 1987, 29: 247～ 252
8　 Hsiao C, Richa rd R. Wang C, et al. Ka ryo type analysis and genom e rela tionships o f 22 diploid species
in the tribe Triticeae. Can J Gene t Cy tol, 1986, 28: 109～ 120
(责任编辑　赵红艳 )
131期　 　王秀娥等: 新麦草属两物种的 C-分带研究