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收稿日期:2008-08-29;　修订日期:2008-12-29
基金项目:辽宁省教育厅科技攻关基金项目(No.05L381)
作者简介:吴　杰(1984-),女(汉族),黑龙江黑河人, 现为沈阳农业大学
园艺学院在读硕士研究生 ,主要从事药用植物资源评价与创新研究工作.
＊通讯作者简介:宁　伟(1959-), 男(汉族),辽宁沈阳人 , 现任沈阳农业
大学教授 ,博士学位 ,主要从事药用植物资源评价与创新研究工作.
关玉竹染色体形态学研究
吴　杰 , 赵　鑫 , 李艳辉 , 刘　宇 , 李鑫龙 , 宁　伟＊
(沈阳农业大学园艺学院 ,辽宁省设施园艺重点实验室 ,辽宁 沈阳　110161)
摘要:目的 对长白山地区分布的关玉竹体细胞染色体计数 ,对其进行核形态学研究。方法 采用常规压片法。结果 关
玉竹的染色体数目为 2n=20,核型公式为 K(2n)=2X= 2sm(2SAT)+ 8sm+10m,属 “ 2B”类型 , 核型不对称系数为
61.71%。结论 基于观察结果分析了关玉竹染色体对称程度 、类型及染色体组成。关玉竹染色体的随体结构为首次
报道。
关键词:关玉竹;　染色体;　核型分析
中图分类号:R282.6　　文献标识码:A　　文章编号:1008-0805(2009)07-1619-02
MorphologicalAnalysisonChromosomeofPolygonatumodoratum(Mil.)Druce
WUJie, ZHAOXin, LIYan-hui, LIUYu, LIXin-long, NINGWei＊
(ColegeofHorticulture, ShenyangAgricalturalUniversity, Shenyang110161, China)
Abstract:ObjectiveTostudythekaryomorphologyofPolygonatumodoratum(Mill.)Druce.fromChangbaimountain.Meth-
odsConventionalpressedslicemethodwasemployed.ResultsThechromosomalnumberofS.chinensiswas2n=20, thekary-
otypebelongedto“ 2B” andwasformulatedasK(2n)=2X=2st+8sm +10m, theasymmetryindexwasK%=61.71%.
ConclusionDetailedanalysiswasconsequentlydisplayedonsymmetricaldegree, chromosomaltypeandcompositionsofP.odor-
atum.ThechromosomalmorphostructureofP.odoratumwasreportedforthefirsttime.
Keywords:Polygonatumodoratum(Mil.)Druce;　Chromosome;　Karyotypeanalysis
　　玉竹 Polygonatumodoratum(Mil.)Druce为百合科黄精属
多年生草本植物 , 其根茎的应用历史久远。关玉竹是辽东山区农
业发展产业的重要植物。关玉竹富含各种营养物质 ,而且对人体
有益的营养物质和活性物质含量都较高 ,常作为原材料销往国内
和国外市场。关玉竹既可作为一种野菜新品种进行开发利用 ,又
可作为药用植物资源进行研究发展。因此 ,关玉竹资源的发展前
景广阔。植物染色体是植物细胞学特征的最稳定因素之一 ,关于
玉竹染色体的核型研究在近年有些许报道 ,但未见其染色体随体
形态结构报道。本实验对关玉竹染色体的核型进行了详细分析 ,
为进一步对关玉竹的遗传育种研究提供细胞学理论依据 ,也为辽
东山区关玉竹分类研究奠定基础。
1　材料
本试验种子来源于辽宁省丹东市宽甸县玉竹生产基地 ,经沈
阳农业大学宁伟教授鉴定。
2　方法
试验采用常规后熟处理方法完成关玉竹种子后熟 ,即将采收
种子 1∶3沙沉处理于 25℃恒温箱中 30d有待萌发。待根部生长
至 1 ～ 2cm时 ,进行取材。用 0.004 mol· L-1 8-羟基喹啉处理
4 h, 然后再用卡诺氏固定液(无水乙醇∶冰醋酸 =3∶1)在 4℃
条件下固定 24 h。经乙醇溶液梯度洗涤 , 存放于 70 %乙醇溶液
中 , 于 4℃条件下可长期保存。取固定过的根尖在 60℃条件下 ,
1mol· L-1盐酸中解离 10 min, 然后经卡宝品红染色 , 常规压片 ,
显微镜观察 ,拍照 , 制作永久封片。选取染色体数目清晰的细胞
进行统计 ,以 80 %以上细胞的染色体数目为标准 , 确定关玉竹染
色体的数目。挑选分裂好的体细胞中期染色体 ,根据李懋学和陈
瑞阳的标准进行染色体核型分析 , 按 Stebbins的方法做核型
分类 [ 1] 。
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LISHIZHENMEDICINEANDMATERIAMEDICARESEARCH 2009VOL.20NO.7 时珍国医国药 2009年第 20卷第 7期
3　结果
3.1　关玉竹染色体形态及数目 从图 1可以看出 , 关玉竹体细胞染色体数
目为 2n=20,有随体。染色体总长度为 19.31 μm,绝对长度范围从 1.34 ～
2.79 μm, 染色体绝对长度范围差异为 1.45 μm。相对长度范围从 6.94% ～
14.43%, 染色体长度比为 2.08, 以上数据说明关玉竹染色体相对较大 , 且
染色体长短差异很大 。
图 1　关玉竹染色体中期分裂相
由表 1可以看出 , 第 1, 5, 7, 9, 10对同源染色体的臂比在 1.0 ～ 1.7之
间 , 属于 M型(中间着丝点)染色体;第 2, 3, 4, 6, 8对同源染色体的臂比在
1.7 ～ 3.0之间 ,属于 SM型(亚中间着丝点)染色体 ,其中 3号染色体为随体
染色体 , 说明关玉竹染色体着丝点位置相对稳定 [ 2] 。
表 1　关玉竹的核型数据表
序号 绝对长度l/μm长臂 短臂 总臂长 臂比
相对臂长(%)
长臂 短臂 总臂长 类型
着丝点指数
(%)
相对长
度系数
1 1.59 1.19 2.79 1.34 13.37 16.14 14.43 M 42.82 M1
2 1.54 0.75 2.29 2.04 12.93 10.19 11.88 SM 32.85 M1
3 1.48 0.77 2.25 1.91 12.43 10.46 11.67 SM(SAT) 34.32 M1
4 1.35 0.74 2.09 1.83 11.36 10.01 10.84 SM 35.35 S
5 1.16 0.69 1.85 1.67 9.74 9.38 9.60 M 37.41 S
6 1.17 0.67 1.85 1.74 9.85 9.11 9.56 SM 36.46 S
7 1.05 0.76 1.81 1.39 8.84 10.28 9.39 M 41.91 S
8 1.04 0.61 1.65 1.71 8.73 8.21 8.53 SM 36.84 S
9 0.71 0.67 1.38 1.05 5.93 9.11 7.15 M 48.79 S
10 0.81 0.53 1.34 1.54 6.83 7.12 6.94 M 39.30 S
3.2　关玉竹染色体核形态学研究 关玉竹同源染色体之间差异较小 , 长短
臂相似性较高 , 而且 ,关玉竹异源染色体之间相似度也很高 ,不存在明显差
异(见图 2)。
图 2　关玉竹同源染色体配对图
将一个染色体组的全部染色体逐条按其特征画下来 ,再按长短 、形态等
特征排列起来的图称为核型模式图 , 它代表一个物种的核型模式。核型模
式图消除了由于分裂时期的不完全一致而带来的细胞之间染色体收缩程度
上的差异以及制片等因素造成的染色体扭曲 、拉长等误差 , 因而能更准确 、
真实地反应物种的核型。所以对物种(类群或个体)一般都以核型模式图
来进行比较。关玉竹染色体核型模式以同源染色体的平均绝对长度绘制。
横坐标为染色体的编号 , 与表 1的染色体编号相对应 ,纵坐标为染色体的绝
对长度 , 其中纵坐标 0点处为着丝点(见图 3)。
图 3　关玉竹染色体核型模式图
综合核型公式和核型分类分析的结果 ,将关玉竹的核型写成一个公式:
K(2n)= 2X =2sm(2SAT)+ 8sm+ 10m,参照 Stebbins的核型分类方
法 , 关玉竹的染色体组中最长染色体长度与最短染色
体长度之比大于 2, 臂比大于 2的染色体数目占全部
染色体数目的比例为 0.10, 故关玉竹染色体的核型类
型属于 “ 2B”型。按照 Arano的计算标准 ,计算出关玉
竹核型不对称系数(As.k%)为 61.71%, 说明关玉竹
染色体属于原始类型 [ 3, 4] 。
4　讨论
4.1　关玉竹染色体特点分析 本研究在完成关玉竹种
子后熟的条件下 , 对关玉竹种子进行染色体核型分析 ,
确定了关玉竹种子的最佳后熟条件。并使试验在长期
摸索中确定了预处理液 0.004 mol· L-1 8 -羟基喹啉
浸泡 4 h条件下关玉竹体细胞中期分裂相染色体分离
最佳。首次对关玉竹染色体随体的形态结构进行报
道。有相关报道称玉竹核型公式为:2n=2x= 20 =
14m + 6sm, 这与本实验有一些出入。造成差异的原
因主要是处理条件不同导致染色体分裂程度不同而引
起分析上的误差和玉竹不同居群产生的种内核型多样
性。可以搜集各地不同生态型玉竹品种进行细胞生物
学研究 , 有待于今后的进一步探讨 [ 5] 。
4.2　关玉竹染色体结构对其遗传学演化影响 植物染
色体数量和形态性状在其进化过程中都是相对稳定
的 , 不易受环境因素影响。由于染色体方面的变化应
当比其它任何变化更与遗传进化过程直接相关 , 所以
染色体的研究能证明该类群中所发生的进化过程的性
质和进化趋势 , 可以作为研究物种起源和进化的一个
指标。
在植物的进化过程中 , 核型一般是由对称型向不
对称型发展的 , 即原始的核型比较对称 ,而演化的核型
相对来说是不对称的。本实验证明了关玉竹染色体核
型是原始对称核型 , 而且通过对关玉竹染色体核型分
析 ,得出了关玉竹同源染色体相似度很高 ,异源染色体
间相对差异较小;着丝点位置相对稳定 ,均处于染色体
相对中部 , 说明了关玉竹染色体遗传稳定性较高 ,不易
受外界环境影响而改变关玉竹遗传性状 [ 6 ～ 10] 。实验
证明了在辽宁东部山区关玉竹生态型遗传性比较稳
定 , 有利于关玉竹优良特性的保持。通过本实验研究 ,
不仅从细胞水平验证了关玉竹的核型分类地位 , 同时
也为关玉竹多倍体育种奠定了细胞学基础。
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