全 文 ：马蹄针和伞房决明的染色体核型与结瘤的关系*
殷爱华 ,韩正敏 ,韩素芬*
(南京林业大学森林资源与环境学院 ,江苏　南京　210037)
摘　要:对马蹄针和伞房决明的染色体进行核型分析 ,马蹄针核型为 K(2n)=2x=18=14 m(8SAT)+4 sm ,
绝对长度变异范围为 2. 34 ～ 2. 97μm , 核型类型属 2A 型 , 能结瘤。 伞房决明核型 K(2n)=2x=28=28 m
(4SA T),绝对长度变异范围为 1. 48 ～ 2. 19μm ,核型类型属 1A 型 , 不能结瘤。
关键词:马蹄针;伞房决明;结瘤;核型分析
中图分类号:S722　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1000 - 2006(2006)01 - 098 - 03
The Relationship of Karyotype Analysis and Modulate of
Sophora davidii and Cassia canymbosa
YIN A i-hua ,HAN Zheng-min , HAN Su-fen*
(College of Fores t Resou rces and Environment Nanjing Fores t ry Universi ty , Nanjing , 210037 , China)
Abstract:According to karyo type analy sis , cary otype formula o f Sophora dav id ii was shown
to have karyo type K(2n)=2x=18=14 m (8SA T)+4 sm ,which belong s to 2A type. The ab-
solute leng ths of chromosomes of S . davidi i rang f rom 2. 34μm to 2. 97μm. S. dav idii can
nodulate in field. Cassia canymbosa was found to have the kary otype K(2n)=2x =28 m
(4SAT), which belongs to 1A type. The abso lute lengths of chromosomes of C. canymbosa
range f rom 1. 48 to 2. 19μm , C. canymbosa can no t nodulate in field.
Key words:Sophora davidi i;Cassia canymbosa;Nodulat ion;Karyo type analysis
植物染色体研究是细胞分类学的重要证据之一 ,也是探讨植物亲缘关系和进化趋势的一个重要途
径[ 1] 。目前植物染色体核型研究大部分都是为物种的分类 、系统学 、物种的起源与演化研究 、经济作物
的遗传学研究提供可靠的细胞水平和染色体水平的根据[ 2] 。根据 A llen 在 1981年的统计 ,在观察过结
瘤情况的豆科植物中 ,蝶形花亚科结瘤的占调查总数的 98%,含羞草亚科结瘤的为 90%,而苏木亚科结
瘤的仅占 28%[ 3] 。根据韩素芬 、黄维南等对我国豆科树种结瘤调查 ,苏木亚科的树种几乎不结瘤[ 4-7] 。
在豆科植物 3个亚科中 ,一般认为蝶形花亚科最为进化 ,含羞草亚科次之 ,苏木亚科较原始 ,苏木亚科中
的木本植物比草本植物更原始 。根瘤菌与豆科植物共生结瘤与豆科植物进化之间有无联系 ,目前知之
甚少 。进行豆科植物染色体数目和核型研究 ,可在细胞和染色体水平为豆科植物结瘤和自然系统发育
提供理论依据。笔者对豆科树种中不结瘤的伞房决明和结瘤的马蹄针核型进行分析 ,并探讨核型与结
瘤的关系 。
1　材料与方法
豆科树种马蹄针(Sophora dav idii)种子来自南京林业大学树木园 ,伞房决明(Cassia canymbosa)
种子由上海植物园提供 ,凭证标本存南京林业大学森林病理学实验室 。
采用文献[ 1]中方法(取材→预处理→固定→酸解离→染色和压片)进行染色体常规压片。分别选
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　第 30 卷第 1 期
2006 年 1 月 　
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
Journal of Nanjing Forest ry University(N atural Sciences Edition) 　
Vo l. 30 , No. 1　
Jan. , 2006　
* 收稿日期:2004 - 11 - 09　　　　修回日期:2005 - 05 - 27
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30170765)
作者简介:殷爱华(1977 -),女 ,硕士。
*通讯作者(Corresponding Author):韩素芬 ,女 ,教授 ,博士生导师。
取马蹄针 、伞房决明染色体数目完整 、分散较好 、较清晰的 5个细胞拍照且放大(所选取的 5个细胞来自
不同根尖和不同的玻片),根据照片测量每个染色体长臂 、短臂的长度 ,按平均值进行统计 。从显微观察
和显微摄影照片中根据染色体的大小 、形状挑选出同源染色体 ,配对后依次组成核型图及核型模式图。
对染色体编号 ,依染色体总长度由长至短顺序排列。染色体相对长度 、臂比和类型按李懋学 、Levan的
植物核型分类标准命名[ 8-9] 。核型不对称性根据 Stebbins的分类标准 ,按核型中最长染色体与最短染
色体之比以及臂比大于 2 的染色体在染色体组中所占的比例 ,把核型的不对称性程度分为“1A ～ 4C”等
12个等级 , “1A”最对称 ,“4C”最不对称[ 10] 。
2　马蹄针和伞房决明的染色体数目及核型
通过对马蹄针和伞房决明各 30个细胞染色体的计数 ,马蹄针的染色体数目 2n=2x =18 ,基数
x=9;伞房决明的染色体数目 2n=2x=28 ,基数 x =14 。
各取马蹄针和伞房决明 5个细胞的染色体相对长度的平均值进行核型分析。染色体参数见表 1。
马蹄针的染色体核型分析见图 1 ,伞房决明的染色体核型分析见图 2 。
表 1　马蹄针和伞房决明的染色体参数
Table 1　The chromosome parameter of S. davidii and C. canymbosa
树种
Species
序号
NO.
相对长度%
Relat ive length
臂比值
Arm rat io
类型
Type
树种
Species
序号
NO.
相对长度%
Relat ive length
臂比值
Arm rat io
类型
Type
马　蹄　针
伞房
决明
1 8. 06+4. 00=12. 06 2. 02 sm
2 7. 04+4. 91=11. 95 1. 43 m
3 6. 40+5. 34=11. 74 1. 20 m*
4 6. 61+5. 02=11. 63 1. 32 m
5 6. 83+4. 38=11. 21 1. 56 m*
6 6. 55+4. 23=10. 78 1. 55 m
7 5. 87+4. 70=10. 57 1. 25 m*
8 6. 83+3. 74=10. 57 1. 83 sm
9 5. 34+4. 16=9. 50 1. 28 m*
1 4. 83+3. 67=8. 50 1. 32 m
2 4. 77+3. 67=8. 44 1. 30 m
3 4. 34+3. 91=8. 25 1. 11 m
伞　房　决　明
4 4. 65+3. 42=8. 07 1. 36 m
5 4. 10+3. 36=7. 46 1. 22 m
6 3. 92+3. 48=7. 40 1. 13 m*
7 3. 73+3. 61=7. 34 1. 03 m
8 3. 67+3. 42=7. 09 1. 07 m*
9 3. 61+3. 40=7. 01 1. 06 m
10 3. 42+3. 18=6. 60 1. 08 m
11 3. 20+2. 93=6. 13 1. 09 m
12 3. 18+2. 81=5. 99 1. 13 m
13 3. 00+2. 93=5. 93 1. 02 m
14 2. 94+2. 81=5. 75 1. 05 m
　　　注:随体未计入长度 , *为随体染色体。
图 1　马蹄针染色体核型分析图
F ig . 1　Karyog rams of somatic metaphase in S . dav idii
(A.马蹄针中期染色体形态;B.马蹄针中期核型图;C.马蹄针的核型模式图)
马蹄针核型为 K(2n)=2x =18=14 m(8SAT)+4 sm ,中期染色体是由 14条中部着丝粒染色体和
4条近中部染色体组成 ,即 77. 8%为中部着丝粒染色体 , 22. 2%为近中部着丝粒染色体 ,表明染色体较
为对称;在马蹄针的染色体组中 ,有 4对共 8 条随体染色体 。马蹄针染色体的绝对长度变异范围为
2. 34 ～ 2. 97μm ,最长染色体与最短染色体比值为1. 27 ,臂比大于 2的染色体的比例为11%,按照 Steb-
bins核型分类标准 ,马蹄针核型类型属 2A 型。
伞房决明核型为 K(2n)=2x=28 m(4SA T),中期染色体全部由中部着丝粒染色体组成 ,即 100%
的染色体为中部着丝粒染色体 ,表明染色体对称 ,伞房决明的染色体组中 ,有 2对共 4条随体染色体。
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　2006 年　总第 121 期　　　　　　　　殷爱华等:马蹄针和伞房决明的染色体核型与结瘤的关系
图 2　伞房决明的染色体核型分析图
Fig . 2　Karyog rams of somatic me taphase in C. canymbosa
(A.伞房决明中期染色体形态;B.伞房决明中期核型图;C.伞房决明的核型模式图)
伞房决明染色体的绝对长度变异范围为 1. 48 ～ 2. 19μm ,最长染色体与最短染色体比值为 1. 48 ,臂
比大于 2的染色体数目比例为 0 ,按照 S tebbins核型分类标准 ,伞房决明核型类型属 1A 型。
3　讨　论
对马蹄针和伞房决明这 2种豆科树种进行的核型分析表明:马蹄针属于 2A 型 ,伞房决明属于 1A
型 ,即这 2种树种都是比较原始 ,但相比之下 ,伞房决明要比马蹄针更原始 。在豆科植物中 ,苏木亚科最
为原始 ,伞房决明属于苏木亚科 ,马蹄针属于较进化的蝶形花亚科。
在豆科树种中 ,马蹄针的染色体基数为 x=9 ,马蹄针能够结瘤;伞房决明染色体基数为 x =14 ,而伞
房决明不能结瘤 。豆科植物的原始染色体基数通常被认为 x =7 ,是沿着多倍体化和非整倍化的途径演
化的[ 2] 。伞房决明有可能是沿着多倍化的途径进化的 ,染色体数目加倍 ,使现在染色体数目成为
2n=28 , x=14 ,染色体基数仍为 7的倍数;而马蹄针有可能是沿着非整倍化途径进化的 ,染色体在进化
过程中发生断裂或缺失 ,使现在染色体数成为 2n=18 , x =9 ,基数已不是 7的倍数。因而笔者认为:当
染色体发生断裂或缺失的变异时 ,树种的一些遗传特性也会发生较大的改变 ,这可能是马蹄针比伞房决
明较为进化的原因之一。马蹄针在非整倍体化的进化过程中有可能获得了结瘤的遗传特性 ,而伞房决
明在多倍体化的进化过程中遗传特性改变不大 ,仍然不结瘤 。正是由于染色体的断裂或缺失可能包含
了豆科树种从不结瘤到结瘤的遗传性质的变化 ,从而使不结瘤豆科树种向结瘤的方向进化。
多年来 ,国内外对豆科植物共生固氮研究多集中在结瘤的豆科植物 ,对不结瘤的豆科树种研究甚
少。苏木亚科的树种几乎不结瘤。笔者仅对豆科树种中结瘤的马蹄针和不结瘤的苏木亚科树种伞房决
明进行了核型分析 ,苏木亚科不结瘤的原因还需进一步研究 。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1] 李懋学. 植物染色体研究技术[ M ] .哈尔滨:东北林业大学出版社 , 1991.
[ 2] 何兴金 ,汤泽生 ,郭江洪.我国豆科植物的细胞学及其系统演化[ J] .四川师范学院学报:自然科学版 , 1994 , 15(3):276 - 284.
[ 3] Allen O N , Allen E K. The Legum rnosae , a s ou rce book of characteri sti cs , uses and nodulat ion[ M ] . Madisen:T he Univ of
W iscon sin Press , 1981.
[ 4] 韩素芬 ,周湘泉.我国豆科树种结瘤情况[ J] .南京林业大学学报 , 1990 , 14(3):84- 90.
[ 5] 韩素芬.我国豆科树种结瘤情况的补充资料[ J] .南京林业大学学报 , 1995 , 19(4):89- 92.
[ 6] 黄维南 ,黄志宏.我国豆科树种结瘤调查[ J] . 亚热带植物科学 , 2001 , 30(1):36- 45.
[ 7] 黄维南 ,黄志宏.我国豆科树种结瘤调查(续)[ J] . 亚热带植物科学 , 2001 , 30(2):46- 55.
[ 8] 李懋学 ,陈瑞阳.关于一种植物核型分析的分类标准[ J] . 武汉植物学研究 , 1985 , 3(4):297.
[ 9] Levan A , Fredga K Sandbcrg A. Nomnenclature for cen t romeric posi tic on ch rom osomes[ J] . Hereditas , 1964 , 52(2):201- 218.
[ 10] S tebbin s G L. C hromosomal evolut ion in higher plan ts[ M] . Landon:Ew ard Arnoid , 1971.
(责任编辑　郑琰炎炎)
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南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)　　　　　　第 30 卷　第 1 期