全 文 ：神农架自然保护区宜昌百合染色体核型分析
梅 芳，李晓玲，张德春* (三峡大学生物技术研究中心，天然产物研究与利用湖北省重点实验室，湖北宜昌 443002)
摘要 ［目的］研究神农架自然保护区宜昌百合染色体核型，为研究宜昌百合遗传多样性、起源及系统演化提供一定的细胞学依据。［方
法］采用常规制片法对神农架保护区的宜昌百合进行染色体核型分析。［结果］神农架保护区宜昌百合染色体数目为 2n = 2x = 24，染色
体基数 x =12，染色体核型公式为 K(2n)=2x =24 =4m(2SAT)+ 2sm + 8st + 10t，主要由端部和近端部着丝点染色体组成。染色体相对
长度组成为 2n =24 =4L +4M2 +14M1 +2S，核型不对称系数为 79． 66%，属于“3B”型。［结论］神农架宜昌百合在百合属植物系统演化
上处于比较进化的类型。
关键词 宜昌百合(Lilium leucanthum (Baker)Baker);染色体;核型分析
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2011)20 －12111 －02
Karyotype Analysis of Lilium leucanthum (Baker)Baker in Shennongjia National Nature Reserve
MEI Fang et al (Hubei Province Key Laboratory of Natural Products Research and Development，Biotechnology Research Center，China
Three Gorges University，Yichang，Hubei 443002)
Abstract ［Objective］To study karyotype analysis of Lilium leucanthum (Baker)Baker in Shennongjia national nature reserve，so as to
supply some cytological data for studying genetic diversity，origin and systematical evolution of Lilium leucanthum (Baker)Baker． ［Method］
Karyotype of Lilium leucanthum (Baker)Baker was analyzed by the conventional section method． ［Result］The chromosome number was 2n =
2x = 24，and the basic number of chromosome was x = 12． Karyotype formula was K(2n)= 24 = 4m(2SAT)+ 2sm + 8st + 10t，mainly consis-
ting of terminal and subterminal chromosomes． Chromosome composition of relative length was 2n = 24 = 4L + 4M2 + 14M1 + 2S，whose karyo-
type asymmetric coefficient was 79． 66% belonging to 3B type． ［Conclusion］The karyotype of Lilium leucanthum (Baker)Baker in Shen-
nongjia National Nature Reserve belong to evolutionary type in systematic and evolutionary of family Liliaceae．
Key words Lilium leucanthum (Baker)Baker;Chromosome;Karyotype analysis
基金项目 湖北省教育厅科学研究计划项目(2002A53016) ;三峡大学
科研基金项目(0620080042)。
作者简介 梅芳(1987 － )，女，湖北宜昌人，从事植物生物学研究，E-mail:
826248979@ qq． com。* 通讯作者，副教授，博士，硕士生导师，从
事植物遗传育种研究，E-mail:zhangdc227@163． com。
收稿日期 2011-03-21
宜昌百合(Lilium leucanthum (Baker)Baker)为百合科
(Liliaceae)百合属(Lilium)多年生球根草本花卉，是我国特
有种，主要产于湖北宣思、鹤峰、利川、思施、宜昌、神农架，生
长在海拔 450 ～1 500 m的山沟、河边草丛中。叶散生，披针
型，花为喇叭形，有微香，白色，里面淡黄色，外面背脊处淡绿
黄色。花期 6 ～ 7 月，具较高的观赏价值。同时其鳞茎可供
药用，有镇痛、消炎拔毒功效［1 －2］。近年来，关于百合细胞学
研究已有较多报道［3 －11］，但关于宜昌百合染色体核型分析仅
见重庆金佛山的报道［12］。鉴于此，笔者拟通过对神农架自
然保护区宜昌百合进行核型分析，为探讨该植物的遗传多样
性、起源、系统演化、品种鉴定、良种培育及分子生物学的深
入研究提供必要的细胞学资料。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 研究对象。宜昌百合(Lilium leucanthum (Baker)
Baker)于 2009年 7月采集于神农架自然保护区，海拔 800 m
左右的公路边林缘，风化岩石坡上，株高 152 cm，叶散生，花
开 2朵，黄色，经三峡大学植物分类学研究实验室王玉兵老
师鉴定为宜昌百合。
1． 1． 2 主要试剂。香柏油，由天津市科密欧化学试剂有限
公司生产;秋水仙碱，由西安通江生物科技有限公司生产;碱
性品红，由上海浦江化工有限公司生产;山梨醇，由天津市博
迪化工有限公司生产。
1． 1． 3 主要仪器。电子天平，购自 METTLER TOLEDO 公
司;显微镜，产自德国 Leica公司;水浴锅，购自中国宁波天恒
仪器厂。
1． 2 方法
1． 2． 1 制片。采用常规压片法制片。上午 9:00 ～ 11:00 取
球茎周围白色幼嫩的根尖约1 cm，将材料在0． 05%秋水仙碱
水溶液中处理5 ～6 h后，水洗2 ～3次，移入卡诺氏液固定24
h，95%酒精冲洗 2次后转入 70%酒精中，4 ℃冰箱中保存备
用。制片时，取出根尖用蒸馏水漂洗后，置入 60 ℃预热的 1
mol /L盐酸中，解离 8 ～10 min，蒸馏水清洗，改良卡宝品红染
色压片、镜检、拍照。
1． 2． 2 核型分析。核型分析采用李懋学和陈瑞阳［13］的标
准，依据 Leven等［12］发表的两点四区命名系统和 Kuo 等［14］
所定标准对染色体类型进行划分，并参照 Stebbins［15］发表的
核型分类标准，核不对称系数按 Arano［16］方法计算。
2 结果与分析
选择 80个染色体分散良好的细胞观察计数，其中 68 个
细胞染色体数目为 24，占计数总数的 85%，表明宜昌百合染
色体数目是 24，将 24条染色体配为 12对(图 1)。选取 5 个
分散良好的中期分裂相进行测量分析。按 Kuo［14］分类标准，
可将宜昌百合的染色体分成 4组，L组(第 1、2对)，M2 组(第
3、4对)，M1 组(第 5 、6、7、8、9、10、11对)，S组(第 12对)，其染
色体相对长度组成为 2n = 24 = 4L + 4M2 + 14M1 + 2S。按
Levan［12］等的分类标准，宜昌百合染色体核型公式为 2n =2x =
4m(2SAT)+2sm +8st +10t，染色体组总长为 73． 61 μm，最长染
色体为 9． 09 μm，最短染色体为 4． 24 μm，最长染色体是最短染
色体的2． 17倍，臂比值变化范围是1． 35 ～17． 21，臂比大于2的
染色体有 18条，占全组染色体的 79． 66%。依据 Stebbins核型
分类标准，属于“3B”型，是一种不对称程度较高的染色体组。
根据 Arano计算法，核型不对称系数为79． 42%，表明宜昌百合
属高的不对称核型，为中等进化程度。宜昌百合的染色体各项
参数见表 1，核型及核型模式图见图 1 ～2。
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39(20):12111 － 12112，12115 责任编辑 侯美灵 责任校对 卢瑶
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.20.225
图 1 宜昌百合染色体核型
Fig． 1 Karyotype of Lilium leucanthum (Baker)Baker
表 1 宜昌百合染色体核型参数(x ± s)
Table 1 Karyotype parameters of Lilium leucanthum (Baker)Baker
染色体编号
Chromosome No．
染色体长 Chromosome length∥μm
短臂
Short arm
长臂
Long arm
全长
Total
臂比
Arm ratio
相对长度
Relative length∥%
相对长度系数
Relative length
coefficient
类型 Type
Levan Kuo
1 3． 88 ±0． 003 5． 22 ±0． 004 9． 09 ±0． 006 1． 35 ±0． 000 12． 35 ±0． 035 1． 48 ±0． 004 m* L
2 3． 30 ±0． 040 5． 01 +0． 112 8． 31 ±0． 149 1． 52 ±0． 019 11． 29 ±0． 162 1． 35 ±0． 019 m L
3 0． 68 ±0． 031 6． 57 ±0． 043 7． 25 ±0． 012 9． 87 ±0． 512 9． 85 ±0． 030 1． 18 ±0． 004 t M2
4 0． 53 ±0． 023 5． 82 ±0． 058 6． 35 ±0． 046 11． 07 ±0． 649 8． 63 ±0． 065 1． 04 ±0． 008 t M2
5 0． 64 ±0． 010 5． 37 ±0． 004 6． 01 ±0． 013 8． 45 ±0． 119 8． 16 ±0． 011 0． 98 ±0． 001 t M1
6 0． 96 ±0． 015 4． 87 ±0． 032 5． 83 ±0． 044 5． 13 ±0． 045 7． 91 ±0． 033 0． 95 ±0． 004 st M1
7 1． 10 ±0． 030 4． 42 ±0． 044 5． 52 ±0． 015 4． 21 ±0． 136 7． 50 ±0． 023 0． 90 ±0． 003 st M1
8 0． 91 ±0． 008 4． 53 ±0． 013 5． 44 ±0． 015 4． 98 ±0． 048 7． 39 ±0． 039 0． 89 ±0． 005 st M1
9 0． 30 ±0． 028 4． 98 ±0． 066 5． 27 ±0． 051 17． 21 ±1． 630 7． 16 ±0． 047 0． 86 ±0． 010 t M1
10 0． 88 ±0． 016 4． 37 ±0． 031 5． 25 ±0． 042 5． 11 ±0． 070 7． 13 ±0． 039 0． 85 ±0． 004 st M1
11 1． 41 ±0． 021 3． 65 ±0． 095 5． 06 ±0． 075 2． 60 ±0． 100 6． 88 ±0． 124 0． 83 ±0． 015 sm M1
12 0． 43 ±0． 010 3． 84 ±0． 19 4． 24 ±0． 024 8． 97 ±0． 170 5． 76 ±0． 014 0． 75 ±0． 061 t S
染色体相对长度组成 Composition of chromosome relative length 2n =2x =24 =4L +4M2 +14M1 +2S
核型公式 Karyotype formula 2n =2x =4m +2sm +8st +10t
核型类型 Karyotype type 3B
核型不对称系数 Karyotype asymmetric coefficient∥% 79． 66%
注:* 表示有随体。
Note:* represented satellite．
图 2 宜昌百合染色体核型模式图
Fig． 2 Karyotype pattern of Lilium leucanthum (Baker)Baker
3 讨论与讨论
20世纪 80年代以来，我国学者已对许多国产百合属植
物，如卷丹(L． lancifolium Thunb)、细叶百合(L． pumilum
DC．)、毛百合(L． dauricum Ker-Gawl)、墨江百合(L． henricii
Franch．)、滇百合(L． bakerianum Coll． et Hemsl．)、垂花百合
(L． cernuum Komar．)、泸定百合(L． sargenttiae Wilson)、紫斑
百合(L． nepalense D． Don)、淡黄花百合(L． sulphureum Baker
apud Hook． f．)等进行了常规染色体核型研究。结果表明百
合属植物的染色体多为大型染色体，基数 x = 12，以二倍体
(2n =2x = 24)最为常见，仅在卷丹、川百合中发现三倍体(
2n =3x =36) ，一般由 2 对具中部或近中部着丝点的长染色
体和 10对具近端部或端部着丝粒的短染色体组成且在第 1、
2对染色体的短臂上常可见到居间随体［17］，大多数种类的第
1和第 2号染色体均为 m或 sm。
该研究结果表明宜昌百合染色体数目为 2n =2x = 24，染
色体基数 x = 12，染色体核型公式为 K(2n)= 2x = 24 = 4m
(2SAT)+2sm + 8st + 10t，主要由端部和近端部着丝点染色
体组成，第一对染色体短臂上有居间随体。染色体相对长度
组成为 2n = 24 = 4L + 4M2 + 14M1 + 2S，核型不对称系数为
79． 66%，属于“3B”型。结果表明宜昌百合核型不对称程度
较高，在进化中属于进化程度较高的类型。吴祝华等［18］对
产于重庆金佛山的宜昌百合进行过核型分析，报道染色体核
型公式为 K(2n)= 2x = 24 = 4m(2SAT)+ 10st(2SAT)+ 10t，
染色体相对长度组成为 2n = 24 = 4L + 6M2 + 12M1 + 2S，在第
一对染色体短臂和第 4 对染色体长臂上有居间随体。该研
究神农架自然保护区宜昌百合染色体核型分析结果与吴祝
华［18］等报道的重庆金佛山宜昌百合染色体结果基本相同，
但在随体的数目和染色体着丝粒的位置上表现一定得差异。
不同地区宜昌百合，因长期隔离、适应不同的生态环境，进而
在染色体结构上产生变异可能是宜昌百合存在多态性的原
因之一。
(下转第 12115页)
21121 安徽农业科学 2011 年
表 2 正交试验结果
Table 2 Result of the orthogonal test
序号
No．
A B C
栀子苷提取率∥%
Extraction rate
of geniposide
1 1 1 1 10． 64
2 1 2 2 11． 50
3 1 3 3 12． 81
4 2 1 2 12． 53
5 2 2 3 12． 26
6 2 3 1 12． 44
7 3 1 3 12． 09
8 3 2 1 12． 23
9 3 3 2 12． 43
K1 34． 95 35． 26 35． 31
K2 37． 23 35． 99 36． 46
K3 36． 75 37． 68 37． 16
R 2． 28 2． 42 1． 85
表 3 验证试验结果
Table 3 Results of verification test
序号
No．
吸光度
Absorbance
栀子苷提
取率∥%
Extraction rate
of geniposide
栀子苷平
均提取率∥%
Average extraction
rate of geniposide
RSD∥%
1 1． 412 12． 51
2 1． 432 12． 69 12． 59 0． 72
3 1． 420 12． 58
3 结论与讨论
(1)以料液比、提取温度、提取时间作为研究对象，在单
因素试验基础上，通过正交设计对栀子中栀子苷回流提取工
艺进行了优化，确定了栀子苷回流提取的最佳工艺条件并进
行了验证试验，证明该提取工艺稳定可行。最佳工艺条件:
60%乙醇为提取溶剂，料液比 1∶4，提取温度 75 ℃，提取时间
3 h，在此条件下栀子苷的提取率高达 12． 59%，这为栀子苷
的工业化提取提供了方法依据。以乙醇回流法提取栀子中
的栀子苷，不仅无毒，而且有利于栀子苷的纯化精制，更适合
应用于制药领域。
(2)笔者对栀子苷回流提取工艺进行正交设计时，只考
虑了料液比、提取温度、提取时间这 3 个因素，在以后的试
验中还可以考虑提取次数，乙醇浓度［9］等其他因素的影响，
进一步完善栀子苷回流提取工艺条件，以利于栀子苷提取
的工业化生产。另外还可以考虑其他方法，如渗漉法［10］、
超声法［11］和微波法等对栀子苷提取的影响，并对其工艺进
行优化，通过多重比较，筛选出栀子苷工业化提取的最佳提
取工艺。
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130 －133．
(上接第 12112页)
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