全 文 ：文章编号: 1004-5694( 2004) 01-0098-05　　
紫斑百合居群核型变异式样
李标 1 ,虞泓 2 ,唐坤 1
( 1. 重庆邮电学院 ,重庆 400065, 2. 云南大学 生态遗传实验室 ,云南 昆明 650091)
摘　要: 分析研究云南 3个紫斑百合居群核型变异 ,应用常规统计方法和巢式分析方法 ,在常规染色体水
平上探讨紫斑百合居群间、个体间、细胞间和同源染色体间的变异式样。用巢式方差等级分析表明 ,紫斑百
合染色体结构变异有 4. 5%左右来源于居群间 ,有 95. 5%左右来源于居群内个体间、细胞间和同源染色体
间。
关键词:紫斑百合 ;居群 ;核型变异式样 ;染色体
中图分类号: Q949. 71　　文献标识码: A
1　材料与方法
紫斑百合 ( lilium nepalense D. Don)是百合属
卷瓣组 ( sect. sinomartag on comber )多年生球根草
本植物 [1 ]。分布于云南、西藏 (南部 ) ,长在 1 400～ 2
900 m的杂木林下灌丛中 ,山坡、石缝或路边。
实验用材料均采自野外 ,来源见表 1,现都引种
于云南英茂生物技术实验室引种保育繁殖基地 (海
拔 2 100 m )。凭证标本保存于云南英茂生物技术实
验室标本室。
采用植物染色体常规压片法 [2, 3 ] ,取鳞茎或种子
萌发出的根尖。 种子用蒸馏水浸泡 24 h,在 25℃恒
温保湿培养 ,等待根尖长出 1 cm左右 ,切取放入
0. 05%秋水仙碱溶液中 ,在 4℃条件下预处理 20～
24 h , Carnoy溶液固定 10～ 12 h,转入 70%酒精中
4℃贮存备用。 1 mol /L HCl室温下解离 10～ 15
min,卡红染色和压片 ,镜检。按居群以细胞为单位
进行统计 ,每个居群观察个体均在 10个以上 ,观测
的细胞数平均在 8个左右 ,共统计完好中期分裂相
24个。
染色体类型划分参照 Levan方法 [4 ]和李懋学、
陈瑞阳的方法 [ 5] ,核型类型根据 Stebbins的分类标
准 [6 ]划分 ,核型不对称系数 ( As. K.% = 长臂总长 /
全组染色体总长 )按 Arano的方法 [7 ] ,比值愈大 ,愈
不对称 ,染色体相对长度系数 ( IRL)的计算按 Kuo
的方法 [8 ] ,即 IRL= 染色体长度 /全组染色体平均长
度 , IRL < 0. 76为短染色体 ( S) ; 0. 76≤ IRL≤ 1. 00
为中短染色体 ( M1 ) ; 1. 01≤ IRL≤ 1. 25为中长染色
体 ( M2 ) ; IRL≥ 1. 26为长染色体 ( L )。
表 1　紫斑百合材料来源
Tab. 1　 Origin of plant material in lil ium nepalense
产地 (居群 ) 海拔 /m 生长环境 标本号
云南元阳
五子山 ( P1 ) 1700～ 1940 山坡灌丛
LB 20000701
LB 20000702
云南元阳中巧
山与绍普山 ( P2 ) 1400～ 1700 山坡灌丛
LB 20000703
LB 20000704
云南大理
苍山 ( P3 ) 2300～ 2500 石灰岩灌丛
LB 20000809
LB 20000810
　　染色体统计按常规统计学方法 [9, 10 ]计算。 居群
间、个体间和细胞间变异程度采用巢式分析 [11, 12 ] ,
将 12对染色体的相对长度 (% )、臂比分别采用巢式
设计方差分析 ,模型为
Yijk l= μ+ Si+ T( i) j+ R(ij) k+ ε(ijk) l
式中: Yijk为第 i个居群第 j个细胞第 k次观测值 ;
Yijkl为第 i个居群第 j个细胞第 k次重复第 l次的观
测值 ;μ为总体平均值 ; Si为第 i个居群的效应 (固
定 ) ; T(i) j为第 i个居群第 j个细胞的效应 (随机 ) ;
R( ij)k为第 i个居群第 j个细胞第 k次重复效应 (固
定 ) ;ε( ij) k= ε( ijk) l为实验误差。
2　观察与结果
2. 1　紫斑百合居群核型分析
本文共分析 3个紫斑百合居群 ,每个居群平均
统计 8个具有良好中期分裂相的细胞 ,染色体参数
均取统计平均值见表 2,表 2中* 为随体染色体。
第 16卷第 1期 重 庆 邮 电 学 院 学 报 Vol. 16　 No. 1
2004年 2月　　 Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications　　 Feb. 2004
收稿日期: 2002 03 27　修订日期: 2003-03-28
作者简介: 李　标 ( 1970- ) ,男 ,湖北黄梅人 ,讲师 ,主要从事植物遗传与进化研究。
2. 1. 1　紫斑百合 P1居群
核型公式 K= 2n= 2x= 24= 2m ( 2SAT)+ 2m
+ 2st ( 2SAT) + 2st ( 2SA T)+ 6st+ 10t。 图 1的
P1 ,图 2的图版的 A、 B和表 2给出了: 染色体组实
际总长度 71. 08μm,最长染色体实际长度 9. 03
μm,最短染色体实际长度 4. 57μm,染色体长度比
1. 98,臂比大于 2的染色体占全部染色体的比例
83. 3% ,核型类型属于 3A型 ,平均臂比 5. 98,着丝
点端化值 As. K%为 80. 46;染色体相对长度系数
IRL= 4L+ 4M2+ 16M1 ,第 1、第 6、第 7对染色体有
随体及次缢痕 ,第 1对染色体短臂紧靠着着丝粒处
有一次缢痕 ,次缢痕与着丝粒之间存在一个由臂内
倒位所致的小型随体 (居间随体 ) ,第 6、第 7对染色
体出现的次缢痕也是在短臂上 ;第 1对同源染色体
基本都是大小异型 ,明显发生过结构变异 ,第 8对同
源染色体经常是大小异型 ;有的个体细胞中发现有
微核存在。
图 1　紫斑百合 P1、 P2和 P3居群核型模式图
Fig. 1　 Idiog ram of P1 , P2 , P3 populations in lil ium nepalense.
2. 1. 2　紫斑百合 P2居群
核型公式 K= 2n= 2x= 24= 2m ( 2SAT)+ 2m
+ 2st ( 2SAT) + 2st ( 2SAT)+ 2st ( 2SAT)+ 6st
+ 8t。图 1的 P2、图 2的图版的 C和表 2给出: 染色
体组实际总长度 76. 43μm, 最长染色体实际长度
10. 19μm,最短染色体实际长度 4. 72μm,染色体长
度比 2. 16,臂比大于 2的染色体占全部染色体的比
例 83. 3% ,核型类型属于 3B型 ,平均臂比 5. 73,着
丝点端化值 As. K%为 80. 14;染色体相对长度系数
IRL= 4L+ 4M 2+ 14M 1+ 2S;第 1、第 4、第 7、第 11
对染色体有随体及次缢痕 ,第 1对染色体短臂紧靠
着着丝粒处有一次缢痕 ,次缢痕与着丝粒之间有一
小型居间随体 ,第 4、第 7、第 11对染色体出现的次
缢痕也是在短臂上。
2. 1. 3　紫斑百合 P3居群
核型公式 K= 2n= 2x= 24= 2m ( 2SAT)+ 2m
+ 2st ( 2SAT) + 10st + 2t ( 2SAT) + 6t。 图 1的
P3、图 2的图版 D和表 2给出了:染色体组实际总长
度 98. 15μm, 最长染色体实际长度 12. 71μm,最短
染色体实际长度 6. 11μm,染色体长度比 1. 38,臂比
大于 2的染色体占全部染色体的比例 83. 3% ,核型
类型属于 3A型 ,平均臂比 5. 99,着丝点端化值 As.
K%为 80. 46;染色体相对长度系数 IRL= 4L+ 6M 2
+ 12M1+ 2S;第 1、第 7、第 11对染色体有随体及次
图 2　紫斑百合 P1、 P2和 P3居群中期染色体形态的版图
Fig . 2 Plate pho tomicr og raphs of soma tic metaphase of P1 ,
P2 and P3 populations in lilium nepalense .
A. P1 m etaphase(× 1360); B. P1 metaphase(× 1340) ;
C. P2 metaphase(× 1160) ; D. P3 metaphase(× 1000)
缢痕 ,第 1对染色体短臂紧靠着着丝粒处有一次缢
·99·李标 ,等: 紫斑百合居群核型变异式样
痕 ,次缢痕与着丝粒之间有一个小型居间随体 ,第
7、第 11对染色体出现的次缢痕也是在短臂上。
2. 2　紫斑百合居群染色体变异程度的度量
在常规染色体水平上 ,如何度量居群间、个体间
和细胞间的变异大小 ,目前还没有一个公认的方法。
本文试图研究应用巢式方差等级分析在常规染色体
水平上 ,对紫斑百合居群间、个体间和细胞间、同源
染色体间的变异作出定量评估 [ 13]。
采用巢式方差等级分析研究紫斑百合 12对染
色体在各层次上的变异 ,求出各层次方差分量占总
变异量的比率。 12对染色体相对长度和臂比在居群
间和居群内的方差分量百分比见表 3,其显著水平
≥ 0. 5% . RL= rela tiv e length, AR= a rm ra tio.
在紫斑百合的 3个居群中 , 12对染色体的变异
在居群间的方差分量 (δ2 s)所占比重不相同 ,相对长
度居群间方差分量百分比最高的为第 1对染色体
( 9. 7195% ) ,最低的为第 4到第 12对染色体 ( 0.
0000% );臂比居群间方差分量百分比为第 6对染色
体 ( 43. 3802% ) ,最低的为第 3、第 7到第 12对染色
体 ( 0. 0000% )。相对长度和臂比的变异中 ,分别只有
2. 0827%和 6. 9384%左右的变异来源于居群间。相
对长度的变异绝大部分 ( 83. 3814% )来源于同源染
色体间 ,臂比的变异主要是来源于细胞间 ( 38.
3375% )和同源染色体间 ( 44. 7981% )。
表 2　紫斑百合居群的染色体参数
Tab. 2　 Parameters of chromosomes in the popu lations of l ilium nepalense
居群 染色体序号 细胞数 染色体数
相对长度 (% )
长臂 短臂 全长 臂比 相对长度系数 类型
P1
1 8 16 7. 60 5. 09 12. 70 1. 49 L m*
2 8 16 6. 84 4. 17 11. 01 1. 64 L m
3 8 16 7. 89 1. 06 8. 95 7. 44 M 2 t
4 8 16 7. 48 1. 06 8. 54 7. 08 M 2 t
5 8 16 7. 11 1. 10 8. 21 6. 46 M 1 st
6 8 16 6. 21 1. 77 7. 98 3. 51 M 1 s t*
7 8 16 6. 73 1. 02 7. 75 6. 59 M 1 s t*
8 8 16 6. 68 0. 74 7. 42 9. 06 M 1 t
9 8 16 6. 34 0. 98 7. 31 6. 50 M 1 st
10 8 16 5. 94 1. 18 7. 12 5. 05 M 1 st
11 8 16 5. 91 0. 69 6. 60 8. 53 M 1 t
12 8 16 5. 74 0. 68 6. 43 8. 40 M 1 t
P2
1 9 18 7. 65 5. 69 13. 34 1. 35 L m*
2 9 18 6. 70 4. 03 10. 72 1. 66 L m
3 9 18 7. 97 1. 14 9. 11 7. 01 M 2 t
4 9 18 7. 20 1. 23 8. 42 5. 87 M 2 s t*
5 9 18 7. 31 1. 07 8. 37 6. 86 M 1 st
6 9 18 6. 83 1. 16 7. 99 5. 90 M 1 st
7 9 18 6. 53 1. 17 7. 69 5. 60 M 1 s t*
8 9 18 6. 58 0. 85 7. 43 7. 73 M 1 t
9 9 18 6. 35 0. 91 7. 26 7. 01 M 1 t
10 9 18 5. 70 1. 05 6. 76 5. 40 M 1 st
11 9 18 5. 84 0. 89 6. 72 6. 59 M 1 s t*
12 9 18 5. 48 0. 70 6. 18 7. 81 S t
P3
1 7 14 7. 65 5. 30 12. 95 1. 44 L m*
2 7 14 6. 72 4. 51 11. 23 1. 49 L m
3 7 14 7. 68 1. 16 8. 84 6. 61 M 2 st
4 7 14 7. 32 1. 13 8. 45 6. 47 M 2 st
5 7 14 7. 36 1. 05 8. 40 7. 04 M 2 t
6 7 14 7. 10 1. 09 8. 19 6. 51 M 1 st
7 7 14 6. 56 1. 12 7. 69 5. 85 M 1 s t*
8 7 14 6. 48 0. 82 7. 30 7. 86 M 1 t
9 7 14 6. 09 0. 99 7. 08 6. 13 M 1 st
10 7 14 6. 06 0. 88 6. 94 6. 89 M 1 st
11 7 14 5. 92 0. 79 6. 71 7. 48 M 1 t*
12 7 14 5. 54 0. 69 6. 22 8. 08 S t
·100· 　　　　　　　　　　　　　　重 庆 邮 电 学 院 学 报 (自然科学版 )　　　　　　　　　　　　 2004年第 1期
3　讨　　论
百合属核型中 ,大部分种类的第 1和第 2号染
色体均为 m或 sm,而且短臂紧靠着丝粒处均有一
个缢痕 ,有的种类较大 ,有的种类不明显。 这是百合
属核型的一个共同特征 [ 14- 16 ]。根据 Stebbins关于核
型不对称的分类标准 [ 5] ,百合属所有核型均为极不
对称型 ,而且最长染色体与最短染色体比值较大 ,是
比较进化的类型 ,本文的研究也证实了上述结论。
表 3　紫斑百合 ( P1、 P2和 P3 )居群染色体相对长度和臂比的方差分量百分比
Tab. 3　 Nes ted rand om effect s of variance for variable relativ e leng th and
arm ratio of ch romosomes in P1, P2 and P3 populations of l il ium nepalense.
染色体
序号
居群间方差分量
RL AR
个体间方差分量
RL AR
细胞间方差分量
RL AR
同源染色体方差分量
RL AR
试验误差方差分量
RL AR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
mean
9. 7195
2. 7515
0. 1900
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
12. 3318
0. 0000
0. 0000
2. 0827
10. 8743
19. 4709
0. 0000
7. 2471
2. 2885
43. 3802
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
6. 9384
2. 7731
0. 0000
0. 0000
3. 0643
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
20. 0434
0. 0000
0. 0000
6. 7929
2. 7228
0. 0000
5. 1169
10. 608
0. 0000
8. 9500
0. 0000
0. 0000
35. 4652
38. 9771
0. 0000
0. 0000
0. 0000
9. 9260
5. 7629
0. 0000
31. 4620
0. 0000
12. 0873
30. 4647
3. 9288
7. 8369
0. 0000
0. 0000
49. 1932
1. 0247
11. 8131
0. 0000
3. 2415
53. 3363
30. 4110
15. 9773
37. 5028
48. 0383
36. 7616
16. 4728
70. 4184
78. 4051
69. 4853
38. 3375
81. 7445
97. 2485
68. 3480
96. 9357
87. 9163
69. 5353
96. 0712
92. 1631
79. 9566
87. 6682
50. 8068
92. 1824
83. 3814
89. 1257
72. 1708
36. 0609
62. 3418
72. 7842
19. 1171
51. 9617
27. 7732
24. 5500
29. 5816
21. 5949
30. 5147
44. 7981
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
0. 0000
　　紫斑百合居群核型变异不显著 ,紫斑百合的变
异趋势与整个百合属基本一致 [10, 17 ]。从表 4可知紫
斑百合 3居群的核型公式和核型类型基本相同 ,即
K= 2n= 24= 4m+ 10( 12) st+ 10( 8) t和极不对称的
3A或 3B型。各居群染色体长度比 (最长 /最短 )为
1. 38～ 2. 16,该比值的变异为 x± st= 1. 84± 0. 41,
cv= 0. 22;各居群染色体平均臂比为 5. 73～ 5. 99, x
± st= 5. 90± 0. 14, cv= 0. 024;各居群 As. K. (% )
值为 80. 14～ 80. 46, x± st= 80. 35± 0. 18, cv= 0.
0023。
表 4　紫斑百合居群核型比较
Tab. 4　 Com paris on of karyotypes am ong popu lations in lil ium nepalense
居群 核型公式 相对长度系数 染色体长度比 平均臂比 核型类型 不对称系数
P1 4m( 2 SAT)+ 10s t( 2 SAT)+ 10t 4L+ 4M 2+ 16M 1 1. 98 5. 98 3A 80. 46
P2 4m( 2 SAT)+ 12s t( 6 SAT)+ 8t 4L+ 4M2+ 14M 1+ 2S 2. 16 5. 73 3B 80. 14
P3 4m( 2 SAT)+ 12s t( 2 SAT)+ 8t ( 2 SAT) 4L+ 6M2+ 12M 1+ 2S 1. 38 5. 99 3A 80. 46
P1～ P3 correspond to thos e in Tab. 1.
　　上述讨论表明 ,紫斑百合居群间核型变异不大 ,
染色体着丝点端化值 ( As. K.% )变化也较小。 由于
染色体倒位或易位 ,导致染色体相对长度系数发生
变异 ;次缢痕的位置和分布也发生变异 ,使有次缢痕
的染色体序号发生变化 ;倒位或易位也导致染色体
的臂比值发生变化。巢式方差等级分析显示:紫斑百
合染色体结构变异有 4. 5%左右来源于居群间 ,有
95. 5%左右来源于居群内个体间、细胞间和同源染
色体间 ,紫斑百合核型变异不显著。紫斑百合染色体
变异居群内远大于居群间的原因可能是其染色体很
大 ,有丝分裂的空间相对很小 ,从而加强了其细胞分
裂负荷 ,非常容易造成细胞内染色体发生结构变异 ,
造成染色体变异在居群内远大于居群间。
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Study on karyotypical variation in population of lilium nepalense
LI Biao1 , YU Hong2 , TAN G Kun1
( 1. Chongqing University of Posts& Telecommunications,Chongqing 400065, P . R . China;
2. Laboratory of Eco - genetics, Yunnan University ,Kunming 650091, P . R . China )
Abstract: Kary otype in three populations( P1 , P2 , P3 ) o f lil ium nepalense D. Don w as analy zed
in this paper. All the populations exist and a re scat tered in Yunnan. The ka ryo typical va ria-
tion pa tterns among the populations, indiv iduals, cells, homologous chromosomes w ere re-
spectiv ely studied in chromosomal lev el by using routine sta tistic and nested analysis. The
nested analysis of v ariance show s that about 4. 5% of the chromosomal v ariabili ty is at tribut-
ed to the di fferentia tion among popula tions and the remaining 95. 5% within popula tion.
Key words: lil ium nepalense D. Don; population; kary otypical v ariation pat tern; ch romosome
·102· 　　　　　　　　　　　　　　重 庆 邮 电 学 院 学 报 (自然科学版 )　　　　　　　　　　　　 2004年第 1期