全 文 :0 引言
竹叶兰(Arundina graminifolia(D.Don)Hochr.)和香
港毛兰〔Eria gagnepainii Hawkes et Heller.〕均为兰科
(Orchidaceae)植物。竹叶兰为地生兰,广泛分布于热
带和亚热带地区,具有很高的观赏价值和药用价值,是
傣族人们最常用的解毒良药[1-2]。香港毛兰为附生兰,
原产中国的海南、云南和香港等地[1],仅见形态学研究
的报道。
染色体的大小、形态和结构具有多样性。在
不同分类群,核型不同,不仅表现在属间、种间,也
表现在同种的不同居群中,这为探讨属间和种间
的进化关系以及生物的系统发育提供重要的依
据 [3-4]。在许多生物类群中,染色体数据已同形态
特征一样成为标准分类的基本数据,常被用来解
决常规形态分类难以解决的问题,是现代综合分
类的有效手段 [5]。
兰科植物的核型分析国外并不多见,中国近年来
有所进展,杨志娟[6]通过核型分析,探讨了21种兜兰属
基金项目:海南省教育厅高等学校科研资助项目(Hj200533);华南热带农业大学博士启动基金(2006年)。
第一作者简介:黄明忠,男,1983年出生,福建惠安人,硕士研究生,主要从事海南野生兰科植物的收集保存及创新利用。通信地址:571737海南省海
南大学儋州校区农学院,E-mail:hmz121@foxmail.com。
通讯作者:莫饶,1963年出生,博士,副教授,硕士生导师。研究方向:作物遗传育种。通信地址:571737海南省海南大学儋州校区农学院,Tel:
0898-23307228,E-mail:xiaotaomo@tom.com。
收稿日期:2010-01-22,修回日期:2010-03-12。
竹叶兰和香港毛兰的核型分析
黄明忠 1,莫 饶 1,冷青云 1,2,曾燕君 1,王天天 1,杨 倩 1
(1海南大学农学院,海南儋州 571737;2北京林业大学生物科学与技术学院,北京 100083)
摘 要:采用压片法研究了竹叶兰〔Arundina graminifolia(D.Don) Hochr〕和香港毛兰〔Eria gagnepainii
Hawkes et. Heller.〕的染色体数目和核型。结果表明:竹叶兰的染色体数目2n=40,有2条随体,其核型公
式为:2n=2x=40=16m+22sm+2st,染色体相对长度组成为2L+18M2+18M1+2S;香港毛兰染色体数目2n=
36,核型公式为2n=2x=36=28m+8sm,染色体相对长度组成为4L+18M2+12M1+2S。两者均为二倍体,染
色体主要由中部和近中部着丝点染色体组成。前者核型分类为1A型,后者为2B型,都较为对称。
关键词:竹叶兰;香港毛兰;染色体;核型
中图分类号:S794.1 文献标志码:A 论文编号:2010-0244
The Karyotype Analysis of Arundina graminifolia and Eria gagnepainii
Huang Mingzhong1, Mo Rao1, Leng Qingyun1,2, Zeng Yanjun1, Wang Tiantian1,Yang Qian1
(1Agronomy Collage, Hainan University, Danzhou Hainan 571737;
2College of Biological Sciences and Biotechnology, Beijing Forestry University, Beijing 100083)
Abstract: The chromosome number and karyotype of Arundina graminifolia (D.Don) Hochr and Eria
gagnepainii Hawkes et. Heller. were studied by applying fingertip pressing method. The results showed that the
number of the somatic chromosome of Arundina graminifolia was 2n=40, along with two satellite, its karyotype
formula was 2n=2x=40=16m + 22sm + 2st, The composition of relative length of chromosome is
2L+18M2+18M1+2S. The number of the somatic chromosome of Eria gagnepainii was 2n=36, its karyotype
formula was 2n=2x=36=28m+8sm. The composition of relative length of chromosome is 4L+18M2+12M1+2S.
The two diploid mainly consists of metacentric and submetacentric chromosomes. The karyotype of A.
graminifolia is 1A, and E. gagnepainii is 2B, which are all symmetric.
Key words: Arundina graminifolia(D.Don) Hochr; Eria gagnepainii Hawkes et. Heller.; chromosome; karyotype
中国农学通报 2010,26(12):339-343
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
植物的亲缘关系;冷青云[7-11]等研究了海南近30种兰科
植物的染色体数目和核型。目前,还未见这 2种兰花
核型分析的报道。
1 材料与方法
1.1 材料
材料均采自海南,并引种栽培于海南大学儋州校
区农学院实习基地。凭证标本藏于海南大学儋州校区
农学院实习基地野生兰种质资源圃。材料名称、采集
地及凭证标本见表1。
1.2 细胞学制片
取成熟植株新长出的根尖,冲洗干净后,用饱和的
对二氯苯溶液于冰箱中处理 3~6 h,然后用卡若氏液
(95%乙醇:冰乙酸=3:1)于冰箱中固定 4~20 h,1 mol/L
盐酸于 60℃解离 7 min,用改良的石碳酸品红染色压
片、镜检并统计染色体数目,然后选取染色体形态好又
分散的细胞拍照作核型分析。
1.3 核型分析方法
取 5~10个植株的新生根尖进行核型分析。染色
体数目的确定和核型分析参照李懋学等[12]关于植物核
型分析标准化建议,统计 45个以上细胞,以其中 85%
以上细胞具有的恒定一致的染色体数作为该种的染色
体数目。每个类群取5个细胞的核型平均值。核型不
对称系数按Arano[13]方法,比值越大越不对称。核型分
类按Stebbins[4]方法划分。
2 结果与分析
竹叶兰体细胞染色体数目 2n=40,为二倍体。核
型公式为 2n=2x=40=16m+22sm+2st,主要由中部和近
中部着丝点染色体组成。具正中部着丝点区的染色体
是第 2、4、8、10、11、15、20对,具近中部着丝点的染色
体是第 3、5、6、7、9、12、13、14、16、17、19对,第 18对为
近端部着丝粒染色体。在试验条件下,观察到随体染
色 体 2 条 。 染 色 体 相 对 长 度 组 成 为
2L+18M2+18M1+2S,染色体相对长度变化为 3.614~
6.398,臂指数(NF)=80,核不对称系数58.57,最长染色
体/最短染色体(L/S)=1.77。臂比大于 2的染色体有 8
对,所占比例为40%,核型为1A型,较对称。核型参数
如表 2所示;其染色体核型图、核型模式图如图 1和
图3。
属
竹叶兰属Arundina
毛兰属Eria
种类
竹叶兰Arundina graminifolia
香港毛兰Eria gagnepainii
采集地
海南昌江
海南乐东
凭证标本
R.Mo ZYL 2002-05(莫饶)
R.Mo XGML 2002-05(莫饶)
表1 材料来源
图1 竹叶兰(2n=40)的核型图
图2 香港毛兰(2n=36)的核型图
·· 340
图3 竹叶兰核型模式图 图4 香港毛兰核型模式图
染色体编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15*
16
17
18
19
20
染色体相对长度/%
1.836+4.562=6.398
2.844+3.258=6.102
1.718+4.265=5.983
2.488+3.258=5.746
1.540+4.028=5.569
1.540+3.969=5.509
1.896+3.377=5.273
1.955+3.318=5.273
1.600+3.673=5.273
2.133+3.081=5.213
2.251+2.666=4.917
1.659+3.258=4.917
1.363+3.436=4.799
1.836+2.903=4.739
1.896+2.429=4.325
1.540+2.725=4.265
1.303+2.903=4.206
0.652+3.318=3.969
1.363+2.547=3.910
1.363+2.251=3.614
相对长度系数
1.280
1.220
1.197
1.149
1.114
1.102
1.055
1.055
1.055
1.043
0.983
0.983
0.960
0.948
0.865
0.853
0.841
0.794
0.782
0.723
着丝粒指数/%
28.704
46.602
28.713
43.299
27.660
27.957
35.955
37.079
30.337
40.909
45.783
33.735
28.395
38.750
43.836
36.111
30.986
16.418
34.848
37.705
臂比
2.484
1.146
2.483
1.310
2.615
2.577
1.781
1.697
2.296
1.444
1.184
1.964
2.522
1.581
1.281
1.769
2.227
5.091
1.870
1.652
类型
sm
m
sm
m
sm
sm
sm
m
sm
m
m
sm
sm
m
m
sm
sm
st
sm
m
表2 竹叶兰核型参数
黄明忠等:竹叶兰和香港毛兰的核型分析
注:随体不计入染色体长度,“*”为带有随体的染色体。
香港毛兰的染色体数目 2n=36,为二倍体。其核
型公式为 2n=2x=36=28m+8sm,具有正中部着丝点的
染色体是 1、2、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16、
17、18。具近中部着丝点的染色体是第3、7、8、12。染
色体相对长度组成为 4L+18M2+12M1+2S,染色体相
对长度变化为 2.442~7.150,臂指数(NF)=72,核不对
称系数 61.14。最长染色体/最短染色体 (L/S)=2.93。
臂比大于2的染色体有1对,所占比例为5.6%,核型为
2B型,较对称。核型参数如表3所示;染色体核型图、
核型模式图如图2和图4。
相
对
长
度
/% /
相
对
长
度
/%
·· 341
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
染色体编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
染色体相对长度/%
2.825+4.325=7.150
2.581+4.395=6.976
2.197+4.151=6.348
2.372+3.837=6.209
2.476+3.732=6.209
2.407+3.732=6.139
1.744+4.046=5.790
2.058+3.697=5.755
2.546+3.209=5.755
2.232+3.488=5.720
2.093+3.523=5.616
2.023+3.488=5.511
1.918+3.209=5.127
2.232+2.686=4.918
1.918+2.930=4.848
2.232+2.616=4.848
2.058+2.581=4.639
0.942+1.500=2.442
相对长度系数
1.286
1.255
1.142
1.117
1.117
1.104
1.041
1.035
1.035
1.029
1.010
0.991
0.922
0.885
0.872
0.872
0.834
0.439
着丝粒指数/%
39.512
37.000
34.615
38.202
39.888
39.205
30.120
35.758
44.242
39.024
37.267
36.709
37.415
45.390
39.568
46.043
44.361
38.571
臂比
1.531
1.703
1.889
1.618
1.507
1.551
2.320
1.797
1.260
1.563
1.683
1.724
1.673
1.203
1.527
1.172
1.254
1.593
类型
m
m
sm
m
m
m
sm
sm
m
m
m
sm
m
m
m
m
m
m
表3 香港毛兰核型参数
3 讨论
兰科植物染色体研究还不多,到 2005年为止,仅
占已有细胞学研究的 13%左右,且主要集中在染色体
数目的探讨[14]。兰科植物的染色数目变化范围非常广
泛[15-17],Felix等[14,17]在研究并总结了隶属于 4个亚科的
600余种地生兰染色体数目后,提出了兰科植物的染
色体基数是 x=7的假说,认为大多数地生兰染色体数
目是在 x=7、14、21、28、42的基础上±1,并多倍化或非
整倍化的结果。根据其假说,可得出研究中的地生兰
竹叶兰 x=20,是 x=21-1的结果;附生兰香港毛兰 2n=
36,是在x=7-1的基础上,加倍演化的结果。
植物分类学家Stebbins[4]和Levitsky[18]都认为高等
植物核型进化的基本趋势是由对称向不对称方向发
展。但Yang[19]、杨志娟[6]的研究得出了相反的结果,发
现兰科植物中较原始的头蕊兰属和兜兰属却具有较进
化的核型。研究中,地生兰竹叶兰的核不对称系数为
58.57,小于附生兰香港毛兰的核不对称系数61.14,是
否可以得出后者比前者进化,还需要结合解剖学、分子
生物学等的研究来进一步探讨。
参考文献
[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].北京:科技出
版社,1997:333-336.
[2] 江苏新医学院.中药大辞典(上册)[M].上海:上海科学技术出版社,
1986:455-456.
[3] Mayr E. Principles of systemstic zoology[M]. McGraw:Hill Book
Company,1969.
[4] Stebbins G L. Chromosome Evolution in Higher Plants[M].
London: Edward Aronld, 1971:88.
[5] 吴甘霖.核型分析在细胞分类学中的应用[J].生物学杂志,2006,23
(1):39-41.
[6] 杨志娟.兜兰属(Paphiopedilum)植物细胞学及其亲缘关系的研究
[M].陕西杨凌:西北农林科技大学,2006:12-37.
[7] 冷青云,莫饶.三褶虾脊兰的核型分析[J].热带亚热带植物学报,
2008,16(2):165-168.
[8] 冷青云,莫饶,彭彬,等.六种兰属植物的核型分析[J].园艺学报,
2009,36(2):291-296.
[9] 冷青云,莫饶,罗远华,等.海南隔距兰属植物6个种的核型分析[J].
武汉植物学研究,2009,27(2):121-126.
[10] 莫饶,冷青云,黄明忠,等.兰科 11属 14种植物核型分析[J].云南植
物研究,2009,31(6):504-508.
·· 342
[11] 邓小果,莫饶,冷青云.地宝兰的核型分析[J].广西农业科学,2009,40
(1):1-3.
[12] 李懋学,陈瑞阳.关于核型分析的标准化问题[J].武汉植物学研究,
1985,3(4):297-302.
[13] Arano H. Cytological studies in subfamily Carduoideae
(Compositae) of Japan IX.[J].BotMag,1963,76:32.
[14] Felix L P, Guerra M. Basic chromosome numbers of terrestrial
orchids[J]. Syst. Evol.,2005,254:131-148.
[15] Goldblatt P. Polyploidy in angiosperms: Monocotyledons//Lewis W
H. Polyploidy: Biological relevance[M]. Plenum Press, NewYork,
1980:219-232.
[16] Brandham P. Cytogenetics//Pridgeon A M, Cribb P J, ChaseM W, et
al. Genera Orchidacearum, vol. 1-GeneralIntroduction,
Apostasioideae, Cypripedioideae[M]. Oxford University Press,
Oxford, 1999:67-80.
[17] Felix L P, Guerra M. Cytogenetics and cytotaxonomy of some
Brazilian species of Cymbidioid orchids[J]. Gen. Mol. Biol., 2000,
23:957-978.
[18] Levitsky G A. The Karyotype in systematics[J].Ball Appl Bot Genet
Pl Breed,1931,27:220-240.
[19] Yang DiQing, Zhu XieFu. Studies on Karyotypes of Cephanther
erecta and C. falcala[J]. Acta Phytotaxonomica Sinica,1989,27(2):
114-117.
黄明忠等:竹叶兰和香港毛兰的核型分析 ·· 343