全 文 ：［文章编号］1671—8178(2011)03—0097—05
安陆白花菜 5S和 45SrDNA染色体定位
吴建桥1，颜识涵2，肖明贵1，彭 颐1，胡建刚1
(1．湖北职业技术学院 医学院，湖北 孝感 432100;
2．武汉大学生命科学学院 植物发育生物学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072)
［摘 要］安陆白花菜是湖北地方性经济作物，市场价值和药用价值都较高，本研究采用荧光原位杂交
技术，对 5SrDNA 和 45SrDNA在安陆白花菜有丝分裂中期染色体上的物理位置进行了定位分析。结果显
示 5SrDNA杂交信号 1 对，位于第 11 号染色体上长臂;45S杂交信号 1 对，位于第 16 号染色体上长臂。安
陆白花菜的染色体数目为 34 条，染色体基数 17，2A 核型，核型公式为 K(2n)= 34 = 14m(2SAT)+ 20sm
(2SAT) ，其中第 11、16 号染色体长臂末端带有随体，平均臂比 1． 733，最长染色体 /最短染色体 1． 478，臂
比大于 2 的比率 29． 41，核型不对称系数 62． 73，染色体相对长度组成为 2L + 12M2 +20M1。
［关键词］安陆白花菜;5SrDNA;45SrDNA;FISH;染色体;核型分析
［中图分类号］Q943 ［文献标识码］ A
［收稿日期］2011 － 07 － 19
［作者简介］吴建桥(1970—) ，男，湖北汉川人，生物学硕士，湖北职业技术学院医学院讲师，主要研究分子细胞遗传学。
［项目名称］湖北职业技术学院科研项目“安陆白花菜 5S和 45SrDNA 染色体定位和核型分析”(项目编号:2008B19)的研究
成果之一。
湖北安陆是白花菜的原产地，［1］当地人又称为
羊角菜、香菜、醉蝶花，一年生草本植物，安陆县志描
述:“白花菜胜有红梗和白梗两种，红梗优美，他处皆
不及，亦土性异也”，主要营养元素钙、磷、铁和微量
营养元素铜、锌、锰的含量是普通蔬菜的 8 － 10 倍，
茎叶腌制后可食用，味清香鲜美，是闻名遐迩的安陆
地方特产，［2］《本草纲目》和《药典大全》描述其茎、
叶和根都是较好的中药材，具有清热解毒、祛风降
湿、开胃健脾、防病治病等多重功效。［3］
荧光原位杂交(FISH)是一种简单高效的在染色
体上物理定位 DNA序列的技术，［4］它可以将功能基
因、重复序列等目标 DNA 片段直接定位在染色体
上。核糖体 RNA基因(rDNA)是具有重要功能的保
守重复序列，成簇分布于一对或多对染色体上，［5］通
过荧光原位杂交技术将 rDNA 在染色体上进行物理
定位，不仅可以为核型分析提供一个稳定有效的细
胞学可识别的染色体标记，而且可以研究植物种属
间的进化关系，阐明染色体的结构变异等重要的遗
传学问题。［6 － 8］本研究利用 5SrDNA、45SrDNA 做探
针对安陆白花菜染色体进行了定位，并构建了在 5S
rDNA、45SrDNA基础上的核型模式图，为安陆白花
菜的遗传、进化、分类和品种选育提供一定的途径和
依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
湖北安陆漳水河两岸的白花菜种子
1． 2 方法
1． 2． 1 染色体的制备
染色体制片按 Xu［9］的方法稍加改进。取生长
旺盛的根尖，室温用饱和 α －溴萘水溶液处理 3h 后
用新鲜卡诺固定液固定。经过用 2%的纤维素酶和
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2%的果胶酶 28℃下酶解、水洗并固定等步骤后，采
用火焰干燥法制片，－ 20℃保存备用。
1． 2． 2 探针标记
用碱裂解法提取 5SrDNA 和 45SrDNA 质粒，通
过切口平移的方法用地高辛 － dUTP标记 5SrDNA探
针，用生物素 － dUTP标记 45SrDNA探针。
1． 2． 3 原位杂交及检测
染色体原位杂交按 Li等［10］的方法稍微改变，每
张片子 50μL 杂交液，含 50% 的去离子甲酰胺和
10%的硫酸葡聚糖，2 × SSC，100ng /μL鲑鱼精 DNA，
用 24mm × 32mm 的盖玻片盖片，75℃共变性 5min，
于保湿皿中 37℃杂交 24h 。
染色体原位杂交的检测及洗脱按 Li 等［10］的方
法。杂交后的玻片用 2 × SSC 在室温及 37℃各洗
10min，用 l × PBS 室温洗一次，然后开始检测。地高
辛标记的探针第一步加入羊抗地高辛抗体，37℃温
育 30min后用 1 × PBS 室温洗 3 次，每次 5min;第二
步加入兔抗羊地高辛偶联物，温育和洗脱同第一步。
生物素标记的探针第一步加入链亲和素 － Cy3，温育
和洗脱与地高辛检测相同，同第一步，再加入生物素
化链抗亲和素偶联物，重复第一步反应。
1． 2． 4 图像检测及分析
检测完后，染色体制片用 5μL /mL DAPI(4，6 －
二氨基 － 2 －苯基吲哚)复染，加抗淬灭剂，用奥林巴
斯 BX60 显微镜观察荧光原位杂交信号，用 Photo-
metrics SenSys 出产的 1400E 型高性能 CCD 图像传
感器照相装置和 Metamorph4. 6. 3 软件俘获图像，
Photoshop7. 0. 1 软件进行图片处理。实验材料检测
50 个有丝分裂中期分裂相，统计了杂交信号的位置
和个数，检出率均高于 95%。
2 结 果
2． 1 5SrDNA和 45SrDNA在安陆白花菜染色体上的
FISH定位
利用地高辛 － dUTP 标记 5SrDNA，以生物素 －
dUTP标记 45SrDNA与安陆白花菜早中期染色体杂
交。在荧光显微镜下，用 DAPI(4，6 －二氨基 － 2 －
苯基吲哚)复染的染色体呈紫色荧光。地高辛 －
dUTP标记 5SrDNA经检测之后呈现的绿色荧光，与
染色体背景的紫色组合而呈现浅绿色。生物素 －
dUTP标记的 45SrDNA经检测之后呈现的红色荧光，
与染色体背景的紫色组合而呈现粉红色。统计表明
5SrDNA和 45SrDNA在中期染色体上均只有一对位
点(如图 1)。
图 1 5SrDNA(绿色:黄色箭头指示)和
45SrDNA(红色:红色箭头指示)在安陆
白花菜有丝分裂中期染色体上的定位
2． 2 基于 5S和 45SrDNA 染色体 FISH 定位的安陆
白花菜核型分析
根据 5SrDNA和 45SrDNA在安陆白花菜中杂交
信号的位置和数目，建立了安陆白花菜 rDNA标记的
FISH核型模式图(图 2)。本研究着重分析了 50 个
染色体分散良好且形态清晰的细胞，获得该品种早
中期染色体形态图，对它们的相对长度、臂比作了统
计分析(表 1) ，核型分析按陈瑞阳(1985)等报道的
标准。核型公式:染色体数目为 2n = 34，K(2n)= 34
= 14m(2SAT)+ 20sm(2SAT) ，第 2、3、5、6、11、15、17
等 7 对染色体为中部着丝粒染色体(m) ，其中第 11
对染色体长臂末端带有随体(sat) ;第 1、4、7、8、9、
10、12、13、14、16 等 10 对染色体为近中着丝粒染色
体(sm) ，其中第 16 对染色体长臂末端带有随体
(sat) ，染色体相对长度组成:2L + 12M2 + 20M。
5SrDNA杂交信号 1 对，位于第 11 号染色体长臂;
45S杂交信号 1 对，位于第 16 号染色体上长臂。
3 分析与讨论
安陆白花菜果夹似羊角，其花姿似蝴蝶飞舞，优
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吴建桥，颜识涵，肖明贵，彭颐，胡建刚:安陆白花菜 5S和 45SrDNA染色体定位
美别致，特有的香味，当地又叫醉蝶花、羊角花或香
菜，但一直缺乏分类学定义。王健美［11］等用常规染
色体制片方法确定醉蝶花(Cleome Spinoza)体细胞
染色体数目 2n = 20，本研究发现安陆白花菜体细胞
没有多倍体，染色体为 2n = 2x = 34，核型公式为:K
(2n)= 34 = 14m(2SAT)+ 20sm(2SAT) ，染色体大多
数是由 m 和 sm 染色体组成的，核型不对称系数
62. 73%，核型类型均为 2A 型，为基本对称型，一般
认为染色体核型基本对称的植物为原始类型，鉴于
此在系统演化上安陆白花菜可能属于原始的种类。
本研究结果与陈瑞阳［12］白花菜(Cleome gynandries
L．)的体细胞染色体计数和核型公式结果一致，虽然
与植物志中白花菜(Cleome gynandries L．)在平均臂
比、核型不对称系数上有细微的差别，这种差异可能
是染色体前处理、核型分析方法的差异所造成的;分
析安陆白花菜和醉蝶花的外部形态特征［12 － 13］，辅之
核型分析对比研究，基本认定安陆白花菜与植物志
中记载属于同一植物，归属于白花菜目白花菜科
(Capparaceae) ;与醉蝶花属于完全不同的两种植物。
表 1 安陆白花菜中期染色体核型分析
核型公式 平均臂比
最长染色体 /
最短染色体
臂比大于 2
的比率
核型不对称
系数
核型类型
K(2n)= 34 = 14m(2SAT)+ 20sm(2SAT) 1． 733 1． 478 29． 41 62． 73 2A
图 2 安陆白花菜中期染色体 FISH核型模式图
rDNA染色体 FISH定位运用技术对于小染色体
识别提供有力的手段，通过核型分析有效地反映种、
属间的分化程度，［14 － 16］刘博等［17］以 rDNA作为染色
体标记对豆科三属八种植物的核型及其在基因组中
的分布特点进行了探讨，并对陈瑞阳等［18］阐述的国
槐染色体的核型提出了修正的观点，徐延浩等［18 － 19］
利用 rDNA对花生染色体进行了核型分析，同时利用
该技术对葫芦科的南瓜、丝瓜和冬瓜探讨三种植物
间的亲缘关系。安陆白花菜染色体很小，很难识别
其同源染色体，但通过 45S与 5SrDNA在其染色体上
的定位，我们很准确的识别了它的 2 对同源染色体，
通过 rDNA在染色体上的定位，提供了明确可区分的
细胞学标记。
本研究中安陆白花菜 5S 和 45SrDNA 都分布在
染色体长臂的末端，资料表明 rDNA数目高度的可变
性已经在很多物种中被发现和证实，［20 － 21］Mantova-
ni［22］和 Lima － De － Faria［23］等认为 rDNA 分布在染
色体端部的特点也可能是 rDNA 数目改变的原因之
一，Lim［24］、Mantovani［22］等认为 45SrDNA 在染色体
上的这种位置特征可能和其功能有关，Mantovani
等［22］发现 5SrDNA原位杂交位点数目以一对或两对
为主，但在染色体上没有固定的分布模式，同时也发
现 5SrDNA的数目和分布模式在属内比较保守。Liu
等［25］的实验也表明，5SrDNA 在 5 种亚洲松染色体
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的上都具有一对主要位点和一对次要位点，并且在
染色体上的分布模式在属内是保守的，这说明 SrD-
NA有可能为安陆白花菜属间的进化研究提供有用
的信息。本研究确定了安陆白花菜的染色体数目，
得出其核型公式和核型类型，为安陆白花菜的良种
选育及综合利用提供了遗传学依据，同时也为安陆
白花菜的组织培养及快繁技术、挥发油类、黄酮类、
三萜类［26］等成分的特性和稳定性的研究提供遗传
学依据。
rDNA在安陆白花菜染色体上的定位不仅是构
建物理图谱的第一步，而且有助于在细胞和分子水
平上对其进行系统的研究，为作物的遗传育种奠定
了分子细胞遗传学的基础。
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(特约审稿人:程小萍)
Chromosome Mapping of
the 5S rDNA and 45S rDNA in Cleome gynandries L．
WU Jian － qiao1，YAN Shi － han2，XIAO Ming － gui1，PENG Yi1，HU Jian － gang1
(1． Medical School of Hubei Polytechnic Instutute，Xiaogan，Hubei 432000，China;2． Key laboratory of Ministry of
Education for Plant Development Biology，College of Life Sciences，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430072，China)
Abstract :As the local cash crop，the economic value and medicinal value of Cleome gynandra L． are superi-
or． With the help of fluorescence in situ hybridization(FISH) ，we have located and analyzed the sites of the 5S and
45S rDNA on the mitotic metaphase chromosomes of Cleome gynandra L． ． The results indicated that there were a
pair of hybridization signals detected for 5S rDNA on the long arm of chromosome 11;two hybridization signals de-
tected for 45S rDNA on the long arm of chromosome 16． The chromosome number of Cleome gynandra L． was 34，
the basic chromosome number was x = 17 with the 2A karyotype． Karyotype formula was K(2n)= 34 = 14m
(2SAT)+ 20sm(2SAT)． And the eleventh pair and the sixteenth pair with the long arm of chromosome end had
the trabant，the average arm ratio was 1． 733，the longest chromosome /shortest chromosome was 1． 478，the ratio of
the arm greater than two was 29． 41，karyotype asymmetry index was 62． 73，relative length of choromsome was 2L
+ 12M2 +20M1．
Key words:Cleome gynandra L．;5S rDNA;45S rDNA;FISH;chromosome;Karyotype analysis
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