全 文 ：收稿日期:2009 － 02 － 17;修回日期:2009 － 03 － 30
基金项目:安徽省教育厅自然科学研究项目(2006KJ142C) ;安徽省高校青年教师科研资助计划项目(2006jql198) ;滁州学院引进人才项
目(081025)
作者简介:蔡 华(1972 －) ，男，博士，副教授，主要从事植物遗传资源研究，E-mail:chczh@ 163． com。
doi∶10． 3969 / j. issn. 1008 － 9632． 2010. 04. 060
同一生境下多年生黑麦草与节节麦的核型比较
蔡 华1，汪丽丽2
(1． 滁州学院化学与生命科学系，滁州 239002;2． 安徽科技学院生命科学学院，凤阳 233100)
摘 要:对同一生境下多年生黑麦草(Lolium perenn L．)和节节麦 (Aegilops squarrosa L．)的根尖细胞染色体作了分
析，并从细胞学角度比较了两者的同源性。结果表明:多年生黑麦草的核型公式为:2n = 6x = 42 = 24m + 18sm
(2SAT) ，属于六倍体的“2B”型，在第 19 号染色体上有一对随体，最长与最短染色体的比为 2． 13，臂比大于 2 的染
色体占全套染色体的 30%，核型不对称系数为 60. 48%;节节麦的核型公式为 2n = 2x = 14 = 10m + 4sm(2SAT) ，属于
二倍体的“2A”型，在第 4 号染色体有一对随体，最长与最短染色体长度比为 1． 49，臂比大于 2 的染色体占全套染色
体的 14%，不对称系数为 58． 2%，表明同一生境下多年生黑麦草比节节麦更为进化，两者在染色体水平上没有亲缘
关系。
关键词:多年生黑麦草;节节麦;染色体;核型
中图分类号:Q343． 2 文献标识码:A 文章编号:1008 － 9632(2010)04 － 0060 － 03
Chromosome karotype comparative of Lolium perenn
and Aegilops squarrosa in the same habitat
CAI Hua1，WANG Li-li2
(1． Department of Chemistry and Life Science，Chuzhou University，Chuzhou 239002;
2． Life Science College，Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100，China)
Abstract:The RTC(root tips cell)chromosomes of Lolium perennang L． and Aegilops squarrosa L． in the same habitat were analyzed．
Their homology was discussed based on the morphology． The results showed that the karyotype formula of Lolium perenn L． was 2n = 6x
= 42 = 24m + 18sm(2SAT) ，belonged to“2B”type which was hexaloid． There was a pair of SATS in No． 19 chromosome． The chro-
mosome length ratio was 2． 13，the chromosome ratio of the arm ratio ＞ 2 was 30% ． The index of asymmetry was 60. 48% ． The karo-
type formula of Aegilops squarrosa was 2n = 2x = 14 = 10m + 4sm(2SAT) ，belonged to“2A”type which was diploid，there was a pair
of SATS in No． 4 chromosome;The chromosome length ratio was 1． 49;the chromosome ratio of the arm ratio ＞ 2 was 14% ． The index
of symmetry was 58． 2% ． The results are as follows:according to both the number and shape characteristic of the chromosome，all a-
boves show that Lolium perenn L． has more evolution than Aegilops squarrosa L． in the same habitat and they are not genetic relationship
on the chromosome level．
Keywords:Lolium perenn L．;Aegilop squarrosa L．;chromosome;karotype
多年生黑麦草(Lolium perenn) ，禾本科黑麦草属植
物，因具有色泽美丽、分蘖能力强，以及优质、高产、适
口性好和消化率高等特点，已成为我国禾本科草坪草
和饲草的首选草种，自引种以来种植面积快速增长，极
大地推动了我国草坪业及畜牧业的发展，为解决我国
饲料对粮食作物的过分依赖、建立粮食作物、经济作物
和饲料作物相结合的三元种植结构提供重要资源和保
证［1 － 3］。节节麦(Aegilops squarrosa) ，禾本科山羊草属
二倍体(2n = 2x = 14)植物，是六倍体普通小麦 D 染色
体组的祖先供体种［4］。对多年生黑麦草的细胞学研究
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表明，其体细胞染色体数目从 2n = 14、28 到 42 不等，
染色体倍性从二倍体、四倍体到六倍体也均有报道［5］，
上述研究提示多年生黑麦草种下遗传多样性极其丰
富，同时也表明多年生黑麦草在生育期间可能易于与
禾本科其它麦族植物(x = 7)发生天然杂交而形成同源
或异源多倍体种质。然而迄今对多年生黑麦草不同染
色体组的来源及其与近缘麦族植物的亲缘关系的研究
尚未见报道，而这方面的研究将为推动多年生黑麦草
遗传改良工程提供重要的理论依据。鉴于此，本研究
选择安徽凤阳地区同一生境下的多年生黑麦草和节节
麦为实验对象，比较分析二者的细胞学差异，旨在为细
胞水平上两者的亲缘关系及进化程度提供遗传学理论
依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
多年生黑麦草与节节麦采自凤阳城郊常年野生
种，染色体永久制片凭证标本保存于滁州学院遗传学
实验室。
1． 2 方法
2008 年 5 月在野外同一生境下采收多年生黑麦草
和节节麦成熟籽粒，冷冻保存于冰箱。9 月选择籽粒
饱满的多年生黑麦草和节节麦种子，清水洁净后分别
放至培养皿中已清毒的 4 ～ 5 层湿滤纸上发芽，温度
27℃(多年生黑麦草大约需要 15d，节节麦大约 12d) ，
待根尖长至约 1 ～ 2cm时，于上午 10 时左右剪取根尖，
蒸馏水清洗干净后放入 20℃的 0. 002mol /L 的 8-羟基
喹啉溶液中预处理 3h，取出清洁后在卡诺氏固定液
(无水乙醇∶ 冰醋酸 = 3∶ 1)中固定 24h，后取出材料用
蒸馏水洗净后放入 1mol /L盐酸溶液中在 60℃ 的恒温
水浴锅中解离 10 ～ 15min，然后用蒸馏水漂洗干净，用
改良苯酚品红染色 10 ～ 15min 后压片，在 XSP-BM 显
微镜下观察，用带 CCD 接口的 SONY 数码相机拍摄染
色体图像，最后用中性树胶对镜像效果好的制片进行
封片［6］。
选择 10 个染色体分散较好的有丝分裂中期细胞
进行染色体计算、核型分析时取其中 5 个细胞的平均
值。核型分析按李懋学和陈瑞阳建议的统一标准进
行［7］，核型分类按 Stebbins 的方法［8］，核型不对称系数
按 Arano的方法进行［9］。
2 结果与分析
2． 1 多年生黑麦草和节节麦的染色体核型组成
实验分别观察了多年生黑麦草和节节麦 100 个以
上有丝分裂中期细胞，分别选择 5 个镜像效果好的染
色体制片，统计染色体数，测量计算每条染色体核型相
关参考(表 1) ，建立染色体核型图(图 1)。结果表明，
多年生黑麦草体细胞染色体数为 2n = 42 条，为六倍体
(2n = 6x)植物;节节麦染色体数为 2n = 14，属二倍体
(2n = 2x)。在多年生黑麦草的 21 对染色体中，中着丝
粒染色体(m)12 对，近中部着丝粒染色体(sm)9 对，其
中 No． 19 号染色体具有一对随体，未发现任何 6 条染
色体具有核型上的一致性，表明该多年生黑麦草种质
为异源多倍体，其核型公式为 2n = 42 = 24m + 18sm
(2SAT)。节节麦的 7 对染色体中，中着丝粒染色体 5
对，其中第 4 号染色体具有一对随体，具有近中部着丝
粒染色体 2 对，核型公式为 2n = 14 = 10m + 4sm
(2SAT)。
图 1 多年生黑麦草和节节麦染色体及核型图
A:多年生黑麦草;B:节节麦
Fig 1 Chromosome and karyotype pictures
of Lolium perenn and Aegilops squarrosa
A:Lolium perenn; B:Aegilops squarrosa
2． 2 核型分析
多年生黑麦草最长 /最短染色体比为 2． 13，节节
麦最长 /最短染色体比值为 1． 49。臂比值大于 2 的染
色体比例:多年生黑麦草为 30%，节节麦为 14%;不对
称系数:黑麦草为 60. 84，节节麦为 58． 2，显示同一生
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境下多年生黑麦草的染色体变异程度较节节麦复杂，
其染色体的多态性也比节节麦丰富。根据 Stebbins 对
染色体核型类型的划分标准，多年生黑麦草核型类型
为较进化的 2B型，而节节麦为进化程度较低的 2A 型
(表 2)。
表 1 多年生黑麦草与节节麦的核型数据
Table1 Measurements of karyotype in Lolium perenn and Aegilops squarrosa
种名
Species
编号
No．
相对长度(%)
Relative Length
L + S = T
相对长
度系数
Index of
Relative
Length
着丝粒
指数
Centromere
Index100%
臂比
Arm Ratio
(Long/ short)
类型
Type
多年生
黑麦草
(Lolium
perenn)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
8． 19 6． 41 14． 60
5． 89 5． 07 13． 04
6． 96 5． 16 12． 12
6． 11 5． 29 11． 40
6． 39 4． 61 11． 00
6． 30 4． 67 10． 97
5． 37 4． 83 10． 20
5． 17 4． 87 10． 04
5． 20 4． 34 9． 54
4． 97 4． 43 9． 40
5． 20 4． 20 9． 40
5． 69 3． 12 8． 81
5． 22 3． 56 8． 78
4． 20 3． 88 8． 08
4． 61 3． 45 8． 06
4． 35 3． 61 7． 96
5． 01 2． 83 7． 84
4． 47 3． 12 7． 59
4． 16 3． 00 7． 16
3． 95 3． 20 7． 15
3． 63 3． 24 6． 87
2． 98
2． 61
2． 63
2． 36
2． 23
2． 32
2． 17
2． 12
1． 97
1． 95
1． 93
1． 97
1． 92
1． 68
1． 75
1． 64
1． 75
1． 66
1． 56
1． 46
1． 46
45． 13
31． 14
32． 29
42． 67
47． 16
48． 48
36． 65
37． 74
43． 55
41． 92
44． 33
26． 09
30. 48
41． 06
32． 55
43． 63
26． 67
30. 99
31． 65
44． 29
36． 53
1． 22
1． 34
2． 09
1． 34
1． 12
1． 15
1． 73
1． 65
1． 30
1． 38
1． 27
2． 83
2． 28
1． 44
2． 07
1． 29
2． 75
2． 23
2． 16
1． 26
1． 74
m
m
sm
m
m
m
sm
m
m
m
m
sm
sm
sm
sm
m
sm
sm
sm*
m
sm
节节麦
(Aegilops
squa rrosa)
1
2
3
4
5
6
7
8． 60 8． 40 17． 1
8． 80 7． 30 16． 1
8． 00 6． 90 14． 9
9． 60 3． 90 14． 5
8． 50 5． 20 13． 7
8． 10 5． 10 13． 2
6． 60 4． 90 11． 5
2． 39
2． 25
2． 09
1． 89
1． 91
1． 85
1． 54
49． 71
45． 34
46． 31
28． 89
37． 96
38． 64
42． 61
1． 0
1． 2
1． 2
2． 5
1． 7
1． 6
1． 4
m
m
m
sm*
sm
m
m
* :不包括随体长度
表 2 多年生黑麦草与节节麦的核型组成
Table 2 Composings of karyotype in Lolium perenn and Aegilops squrrosa
品种
Species
核型公式
Karyotype Formula
染色体
长度比
Chromosome
length ratio
(L/S)
臂比 ＞ 2的
染色体比
Chromosome
ratioof arm
ratio ＞ 2
不对称
系数(%)
Index of
Asymmetry
(%)
核型
Type
多年生黑麦草
Lolium perenn
2n = 42 = 24m + 18sm
(2SAT) 2． 13 0. 3 60. 84 2B
节节麦
Aegilops squ rrosa
2n = 14 = 10m + 4sm
(2SAT) 1． 49 0. 14 58． 2 2A
2． 3 亲缘关系分析
分析比较多年生黑麦草与节节麦的全套染色体
组，发现虽然节节麦和黑麦草在个别染色体上存在某
些相似性，如多年生黑麦草第 19 号染色体和节节麦第
4 号染色体上均有一对随体，但核型分析结果表明这
两对染色体的长短臂比值和相对长度系数均存在很大
差异，按照核型分析对染色体同源性的区分标准，这两
对染色体没有同源性。另外多年生黑麦草的第 1、2、4
号染色体和节节麦的第 3、6、7 号染色体在同一放大倍
数时的相对长度或长短臂比较相近，但这并不能作为
二者存在亲缘关系的证据。因而，从细胞学角度表明
两者在系统进化过程中没有发生物种间染色体的交换
或重组，二者无亲缘关系。
3 讨论
植物染色体的数目，形态特征是最稳定的细胞学特
征之一。植物染色体核型参数、核型类型等可作为该物
种的系统演化位置及其与近缘物种亲缘关系鉴定的重
要依据。本研究从细胞学角度分析了同一生境下多年
生黑麦草及节节麦的染色体数目、形态及核型特征，以
此为基础分析同一生境下二者的亲缘关系，结果表明，
多年生黑麦草体细胞有 42 条染色体，核型公式 2n = 6x
=42 =24m +18sm(2SAT) ，在第 19 号染色体上有一对
随体，属于较进化的“2B”型核型;节节麦具有 14 条染色
体，在第 4号染色体上有一对随体，核型公式为 2n = 2x
=14 =10m +4sm(2SAT) ，属于进化程度较低的“2A”型。
实验同时表明，同一生境下多年生黑麦草和节节麦在染
色体水平上没有可杂交的亲缘关系。
对多年生黑麦草的染色体倍数及核型类型的研究
已有相关报道，冯霞等［10］研究表明多年生黑麦草体细
胞具有 14 条染色体，属进化程度最低的“1A”核型，蔡
华等［11］比较了两种多年生黑麦草草坪草种的核型，结
果表明两者虽然染色体数目一致，但核型却分属“2A”
和“2B”型，说明同一多年生黑麦草种下不同品种间存
在细胞学差异，与上述研究相比，本研究的多年生黑麦
草染色体数目、倍性与核型等均发生了很大变异，表现
为具有 42 条染色体，核型类型为“2B”型的六倍体。
值得注意的是，本次实验材料为野生型多年生黑麦草
杂草，在其生境中，除大面积的异源六倍体普通小麦
外，还有普通小麦的原始祖先种二倍体节节麦，以及二
倍体、四倍体或六倍体燕麦，这四者在生育期，染色体
基数等方面均存在可杂交的外界条件和内在遗传基
础。本次实验初步表明多年生黑麦草的 21 对染色体
中不含来自节节麦的 7 对染色体，表明多年生黑麦草
在其异源六倍体的形成过程中，虽然在同一生境下，但
节节麦并未参与其远缘杂交。
蔡华等最近对凤阳地区的普通小麦生境下野生燕
麦的染色体研究表明，该地区的野生燕麦染色体数目
为 42，体细胞含有 2 对具有随体的染色体［12］，这为多
年生黑麦草与其发生远缘杂交提供了遗传基础相似的
重要资源，因此，相比具 14 条染色体的二倍体多年生
黑麦草，本次实验的具有 42 条染色体的多年生黑麦草
增加的 28 条染色体可能来源于野生燕麦。
(下转 70 页)
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XbaI双酶切后大、小片段的大小分别为 5kb 和 2kb 左
右，符合预期的大小。通过酶切的初步鉴定，重组质粒
pUCΩluxAB构建成功，能否在螺旋藻细胞中表达需进
一步鉴定。
图 3 重组质粒单酶切电泳检测图
Fig 3 Gel electrophoresis of recomposed plasmid digested by SmaI
1． DNA marker;2． recomposed plasmid digested by SmaI
图 4 重组质粒双酶切电泳检测图
Fig 4 Gel electrophoresis of recomposed plasmid double digested by XbaI
1． DNA marker;2． recomposed plasmid double digested by XbaI;3． re-
composed plasmid
3 讨论
本实验选择质粒 pRL1063a 和质粒 pUCΩGUS 为
出发质粒，质粒 pRL1063a 中含有 luxAB 基因，质粒
pUCΩGUS中含有 Ubil 启动子和 amp 基因，Ubil 启动
子能有效地启动外源基因在蓝藻细胞中表达，保障质
粒的顺利复制，是外源基因在螺旋藻细胞中表达的理
想启动子［11］。目的载体大片段不仅具有大肠杆菌的
复制起始位点，还具有能被螺旋藻细胞识别的蓝藻质
粒复制起始位点，保证构建的穿梭质粒在藻细胞中自
主复制。amp抗性基因为转化子的筛选提供了条件。
本实验首次构建钝顶螺旋藻 luxAB 穿梭载体，并
成功转化大肠杆菌 E． coliDH5α，重组质粒在细胞内获
得高拷贝数并能稳定传代遗传。
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Vol． 27 No． 4
Aug，2010
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