全 文 :山西农业科学2013,41(8):767-770 Journal of Shanxi Agricultural Sciences
太行山野生萱草染色体数鉴定与核型分析
张 超,段九菊,曹冬梅,康黎芳,王云山
(山西省农业科学院园艺研究所,山西太原030031)
摘 要:对山西省太行山脉的野生萱草属植物进行调查采集,并对收集到的9个野生萱草种进行染色体数鉴定,
其中,7个为二倍体,2个为三倍体,分属4个种,未发现四倍体。分别对1个二倍体和1个三倍体的染色体核型进
行分析,核型公式和染色体相对长度组成分别为:左权1号(北黄花菜)2n=2x=22=10m+12sm,4L+2M2+
12M1+4S;阳城1号(萱草)2n=3x=33=24m+9sm,3L+15M2+12M1+3S;核型不对称系数分别为61.64%和
60.26%;供试的2种萱草均属于Stebbins核型的2B型。
关键词:萱草;染色体;核型;进化
中图分类号:S682.1+9 文献标识码:A 文章编号:1002-2481( 013)08-0767-04
Chromosome Number Identification and Karyotype Analysis
of the Taihang Mountain Wild Hemerocallis
ZHANGChao,DUANJiu-ju,CAODong-mei,KANGLi-fang,WANGYun-shan
(InstituteofHorticulture,ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,Taiyuan030031,China)
Abstract:Nine wildHemerocallis species were collected fromTaihangMountain range in Shanxi Province. Bythe conventional
squashingmethod,sevenwereidentifiedtriploid,twodiploid,andnotetraploid.Theywereidentifiedto4species.Thekarytotypesofone
triploid and one diploid were analyzed. The results showed that karyotype formula and the relative length ofHemerocallis chromosome
were:ZuoquanNo.1(Hemerocallis lilioasphodelusL.):2n=2x=22=10m+12sm,4L+2M2+12M1+4S;YangchengNo.1(Hemero-
callis fulva L.):2n=3x=33=24m+9sm,3L+15M2+12M1+3S.Theindexofkaryotypeasymmetrywere61.64%and60.26%.The
testedtwospeciesofHemerocallisb l ngto2Btype.
Key words:Hemerocallis;chromosome;karyotype;evolution
收稿日期:2013-05-03
基金项目:山西省农业科学院育种基础项目(yyzjc1211);山西省农业科学院育种工程项目(11yzgc071)
作者简介:张 超(1979-),男,山西交城人,助理研究员,主要从事花卉遗传育种研究工作。王云山为通讯作者。
doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2013.08.01
萱草属(Hemerocallis L.)植物有 15~18种,
主要分布于东亚至俄罗斯西伯利亚地区。我国有
11种,占世界总种数的绝大部分,各地均有,其中
萱草(H. fulva)分布最广,各省区都有野生分布[1]。
众多研究表明[2-8],萱草染色体基数为11,野生萱草
基本为二倍体类型,体细胞染色体数为2n=2x=
22;重瓣萱草(H. fulva var. kwanso)为三倍体,体细
胞染色体数为2n=3x=33;现在萱草栽培品种存在
四倍体类型,染色体数目为2n=4x=44,均属Steb-
binss核型的2B型。
据资料记载[9],现今作为园艺品种的萱草属植
物都源于七八个原始种,仅占全属植物种数的1/2,
而且经过长期的反复杂交,性状已极其混杂,萱草
品种之间有些只具有细微差别,同时它们与性状纯
一的原始种则相距甚远。为了使萱草属的育种工作
能有一个新的突破,必须利用新的遗传基因,因此,
了解萱草种质资源的遗传多样性及亲缘关系至关
重要。
本研究通过对山西省内太行山野生萱草的调
查采集,采用常规压片技术进行染色体倍性鉴定和
核型分析,旨在为其种的鉴定、起源、进化与遗传育
种等研究提供依据。
1 材料和方法
1.1试验材料
沿太行山山脉从南到北分别在阳城、沁水、黎
城、左权、平定(娘子关)、五台(五台山)、广灵等地
区调查野生萱草的分布情况,并将采集的材料种植
于山西省农业科学院园艺研究所花卉中心资源圃,
依据采集地进行编号(表1)。
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山西农业科学2013年第41卷第8期
表 1 太行山野生萱草种质资源收集汇总
经度
112°08′41′′
112°19′04′′
112°36′21′′
113°15′55′′
113°67′16′′
113°57′71′′
113°60′70′′
113°83′61′′
113°92′23′′
采集时间/
(年-月-日)
2010-08-04
2010-08-09
2010-08-06
2010-08-15
2010-09-14
2010-09-15
2010-09-26
2010-09-29
2010-10-06
采集地点
沁水县郝家山
阳城李疙瘩山
阳城县蟒河
黎城县南峧山
五台山南梁沟
五台山谭家庄
左权县芹泉村
平定县娘子关
广灵县圣眷峪
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
品种代码
沁水1号
阳城1号
阳城2号
黎城7号
五台1号
五台2号
左权1号
平定1号
广灵1号
分类
小黄花菜
萱草
北萱草
北黄花菜
小黄花菜
萱草
北黄花菜
北黄花菜
北黄花菜
纬度
35°37′41′′
35°29′17′′
37°48′08′′
36°34′53′′
38°97′95′′
38°63′68′′
36°98′81′′
37°90′36′′
39°73′48′′
海拔高度/m
1222.9
1077.2
759.9
1191.8
2256.4
1370.2
968.7
514.2
2055.2
采集地坐标
1.2试验方法
1.2.1倍性鉴定 试验于2012年5—9月进行。染
色体制片采用萱草根尖常规压片技术[10]。第1天上
午浇足水,次日9:30左右剪取1cm左右白色饱满
根尖,放入对二氯苯饱和溶液中处理5h,蒸馏水清
洗后用新鲜卡诺固定液固定22h,水洗后转入70%
酒精保存备用。压片前用1mol/L盐酸在60℃恒温
下解离根尖8min,卡宝品红染色15min,常规压
片,Nikon显微镜观察、计数并照相。
1.2.2核型分析 将太行山野生萱草左权1号(二
倍体)和阳城1号(三倍体)分别选取30个染色体
分散程度好、着丝点清晰的细胞进行染色体长度测
量,计算核型平均值。
染色体分类根据Levan等[11]的着丝点位置确定
和Kuo等[12]的染色体分组方法确定;染色体相对长
度和臂比依据李懋学等[13]的方法计算分类;核型分
析按 Stebbins[14]的标准进行,核型不对称系数(AS.
K%)以Arano[15]方法计算。
2 结果与分析
2.1染色体数与倍性鉴定
对采自太行山脉的9个野生萱草进行染色体
数目鉴定,其中,7个材料是二倍体(2n=2x=22),
占总数的77.8%;2个材料是三倍体(2n=3x=33),
占 22.2%;分属 4个种,分别为小黄花菜、北黄花
菜、萱草、北萱草;野生种中未发现四倍体。染色体
倍性鉴定结果和形态如表2和图1所示。
2.2染色体核型分析
分别选取二倍体左权1号和三倍体阳城1号
进行染色体核型分析,2个萱草种质的核型参数如
表3和表4所示。
2.2.1二倍体左权1号的核型分析 左权1号的
染色体数为22,11组染色体相对长度介于6.35~
14.55之间,最长染色体与最短染色体长度比为
2.29。第1~2对为长染色体(L),第3对为中长染
色体(M2),第4~9对为中短染色体(M1),第10~
11对为短染色体(S),相对长度组成为2n=22=
4L+2M2+12M1+4S。22条染色体中有10条为中
部着丝粒染色体,12条为近中部着丝粒染色体,核
型公式为2n=2x=22=10m+12sm。染色体臂比范
围为1.29~2.21,平均臂比1.67,臂比值大于2的染
色体占总染色体数的18.18%,核型不对称系数为
61.64%,属于Stebbins核型的2B型。左权1号的染
色体形态、核型及核型模式分别如图2,3所示。
表 2 太行山脉野生萱草染色体倍性
编号
1
2
3
4
5
品种代码
沁水1号
阳城1号
阳城2号
黎城7号
五台1号
染色体倍性
2x
3x
2x
2x
2x
序号
6
7
8
9
品种代码
五台2号
左权1号
平定1号
广灵1号
染色体倍性
3x
2x
2x
2x
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张 超等:太行山野生萱草染色体数鉴定与核型分析
2.2.2三倍体阳城1号的核型分析 阳城1号野
生萱草的染色体数为33,11组染色体相对长度介
于6.09~12.64之间,最长染色体与最短染色体长
度比为2.07。第1对为长染色体(L),第2~6对为
中长染色体(M2),第7~10对为中短染色体(M1),
第 11对为短染色体(S),相对长度组成为 2n=
33=3L+15M2+12M1+3S。33条染色体中有24条
为中部着丝粒染色体,9条为近中部着丝粒染色体,
核型公式为2n=3x=33=24m+9sm。染色体臂比
值范围为1.15~2.78,平均臂比1.62,臂比值大于2
的染色体占总染色体数的18.18%,核型不对称系
数为60.26%,属于Stebbins核型的2B型。阳城1号
的染色体形态、核型图及核型模式图分别如图4,5
所示。
表 3 左权 1 号的核型参数
臂比(L/S)
1.29
1.40
1.77
2.21
1.81
1.40
1.40
2.00
1.94
1.78
1.40
类型
m
m
sm
sm
sm
m
m
sm
sm
sm
m
T(L+S)
14.55
12.70
9.52
8.84
8.62
8.62
8.62
7.94
7.62
6.61
6.35
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
L
8.20
7.41
6.08
6.08
5.56
5.03
5.03
5.29
5.03
4.23
3.70
S
6.35
5.29
3.44
2.75
3.07
3.60
3.60
2.65
2.59
2.38
2.65
相对长度系数
1.60
1.40
1.05
0.97
0.95
0.95
0.95
0.87
0.84
0.73
0.70
分类
L
L
M2
M1
M1
M1
M1
M1
M1
S
S
相对长度/%
表 4 阳城 1 号的核型参数
臂比(L/S)
1.15
1.18
1.30
1.80
1.63
1.56
2.00
1.40
2.78
1.29
1.70
类型
m
m
m
sm
m
m
sm
m
sm
m
m
T(L+S)
12.64
10.83
10.38
9.48
9.48
9.25
8.80
8.13
7.67
7.22
6.09
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
L
6.77
5.87
5.87
6.09
5.87
5.64
5.87
4.74
5.64
4.06
3.84
S
5.87
4.97
4.51
3.39
3.61
3.61
2.93
3.39
2.03
3.16
2.26
相对长度系数
1.39
1.19
1.14
1.04
1.04
1.02
0.97
0.89
0.84
0.79
0.67
分类
L
M2
M2
M2
M2
M2
M1
M1
M1
M1
S
相对长度/%
769· ·
山西农业科学2013年第41卷第8期
3 结论与讨论
萱草在其漫长的演化过程中,虽然染色体数量
发生了变化,但染色体基数并没有改变。通过对9个
野生种的细胞观察,发现染色体基数均为11条,二
倍体、三倍体各占一定比例,未发现染色体的非整
倍体和其他倍性。这也说明,三倍体在野生种中广
泛存在,在山西太行山南北各区域均有分布。
Stebbins在Levitzky的观点上将核型分为12个
等级,并提出染色体核型的进化趋势是由对称向不
对称发展,系统演化上处于古老或原始的植物往往
具有较对称的核型,同时其染色体变异也小,核型
不对称系数较低,因此,核型对称程度可作为鉴别
品种进化程度的细胞学依据[14]。分别选取太行山野
生萱草中二倍体左权1号和三倍体阳城1号进行
核型分析,结果表明,2种供试萱草的核型均为2B
型。该结果与孔红[2]、图里古尔[5]和王占民等[16]报道
的甘肃、吉林省等地萱草的核型类型相同。二倍体
左权1号核型不对称系数为61.64%,三倍体阳城
1号的核型不对称系数为60.26%,核型不对称系数
均小于李国泰[17]报道的大苞萱草和王占民等[16]报道
的“奶油卷”萱草。本研究结果也验证了太行山野生
萱草的进化程度较吉林大苞萱草和某些园艺品种
原始。试验中二倍体和三倍体的核型不对称系数相
似,说明核型不对称系数和染色体的倍性没有太
大关系,可见,萱草原始种中,既有二倍体,又有三
倍体。
山西省萱草资源较为丰富,除在太行山发现的
各类野生种外,在山西各地均有各类食用品种和园
艺品种广泛种植,如广灵县规模化种植的食用黄花
菜(2n=22)基地和各地绿化应用中越来越多的栽
培种。近年来,从国外引入的各栽培品种具有花径
大、花色丰富、色彩艳丽等性状,而利用野生资源可
提高栽培品种的抗逆性,使其更适合本地气候和土
壤条件。因此,使用野生萱草作为育种的优良亲本,
可为园林绿化提供新的材料。
参考文献:
[1]黎海利,董丽.萱草种质资源研究概况[J].北方园艺,2007(8):
58-60.
[2]孔红,王庆瑞.甘肃萱草属植物的核型研究 [J].广西植物,
1993,13(3):247-251.
[3]孔红.对苞萱草的核型研究 [J].广西植物,1998,18(4):
368-370.
[4]李洁,张少艾.萱草属若干野生种、园艺品种染色体核型的比较
研究[J].上海农学院学报,1995,13(3):208-217.
[5]图力古尔,刘立波,聂小兰,等.吉林省3种萱草的核型研究[J].
吉林农业大学学报,1995,17(3):50-55.
[6]卞福花,张敏,王建生.昆嵛山萱草属植物的核型及其染色体变
异研究 [J].烟台大学学报:自然科学与工程版,2006,19(4):
307-312.
[7]何琦,高亦珂.四倍体萱草减数分裂观察与花粉育性研究[J].华
北农学报,2011,26(增刊):47-50.
[8]雷媛,康黎芳,张超,等.大花萱草品种染色体倍性鉴定及杂交
亲和性研究[J].山西农业科学,2013,41(5):434-437.
[9]张少艾,李洁.萱草属植物的种质资源研究 [J].上海农学院学
报,1995,13(3):181-186.
[10]李懋学,张敩方.植物染色体研究技术[M].哈尔滨:东北林业
大学出版社,1991.
[11]LevanA,FredgaK,S ndergA.Nomenclactureforcentromericpo-
sitiononchromosomes[J].Hereditas,1964,52:197-200.
[12]KuoSK,WangTT,HuangTC. Karyotype analysis ofsome for-
mosangymnosperms[J].Tai-wania,1972,17(1):66-80.
[13]李懋学,陈瑞阳.关于植物核型分析的标准化问题[J].武汉植
物学研究,1985(4):297-302.
[14]StebbinsGL.Chromosomalevolutioninhigherplants[M].London:
EdwardAronld,1971:85-104.
[15]AranoH.Cytologicalstudiesinsubfamilycarduoideae(compositae)
ofJapan[J].IXBotMag,1963,76:32.
[16]王占明,王剑伟,常桂红,等.大花萱草优良品种的染色体数目
鉴定与核型分析[J].唐山师范学院学报,2009,31(2):73-74.
[17]李国泰.大苞萱草染色体的核型分析[J].生物学通报,2006,41
(2):50-51.
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《山西农业科学》编辑部
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