全 文 ：华 北 农 学报 · 2 0 0 6 , 2 1 ( 2 ) : 4 6 一 4 9
节节麦 一黑麦双二倍体的染色体 C 一带分析
高红云 , 苏亚 蕊 , 张大乐 , 李锁平
(河南大学农业生物技术研究所 ,河南 开封 47 50 1)
摘要 :通过对节节麦 一黑麦双二倍体及其亲本节节麦 、 黑麦 的 C一分带研究 ,表明节节麦 一黑麦双二倍体含有其双 亲
完整 的染色体组 , 其 C一带带型与亲本的 C 一带带型基本一致 ,从细胞学水平上证实 了该 种质是人工合成 的一 种新的异
源多倍体 。
关键词 :双二倍体 ; C一分带 ; 异源 多倍体 ; 核型
中图分类号 : S只2 . 0 3 ; 5 51 2 . 102 文献标识码 : A 文章编号 : 1《XX〕一 709 1 ( 20 6) 02 一 砚X只6 一 04
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( A幼 e u l tu alr B iot e e hn of 卿 I n s t iut te , H e n an U n i v e o i yt , K助fe n g 4 7 5 0 0 1 , C h i n a )
A b s t r a c t : S t u di
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栽 培黑麦 ( s e c a le ce er al 。 L . )是黑麦 属 ( s e e a le
L
.
)中的 1 个二倍体物种 ( 2n 二 14 , R ) ,具有抗逆性强 、耐膺薄等优 良农艺性状川 。 利用黑麦培育的六
倍体小黑麦 , 由于不含 D 染 色体组 , 其 面筋和面粉
品质都差 。 节节麦纽彰斌少夕 空以究必公` C os so n) 是山羊
草属 ( A娜 lor : )中的 l 个二倍体物种 ( Z n 二 14 , n D ) ,
是普通小麦 D 染色体组的供体 , 含有丰富的抗病 、
抗虫 、 抗逆 、 优质等优异基 因 12〕 ,小黑麦育种工作者
很早就尝试着将节节麦有利种质导人黑麦及六倍体
小黑麦的研究 。 B e nr 耐 等 [ 3了和 K aw a ku b。 等 [ 4〕先后
利用节节麦和黑麦直接杂交或亲本染色体加倍后杂
交产生了节节麦 一黑麦双倍体 , 但是结实率低 , 并且
没有追踪后代的细胞学分析资料 。 目前尚未看到结
实率较高 ,稳定的节节麦 一黑麦双倍体的报道 。 本实
验室 5l[ 将陕西节节麦 85 A 一34 和荆州黑麦杂交 ,产生
杂种后加倍 ,获得了节节麦 一黑麦双二倍体 。 经过多
年的连续自交 , 结实率逐年提高 (达到 80 % ) , 性状
也趋于稳定 ,可作为麦类作物的一种新种质 。 本研
究利用染色体 C 一 分带技术对这一稳定的节节麦 -
黑麦双二倍体进行鉴定 。
材料和方法
1
.
1 材料
节节麦 一黑 麦双 二倍 体及 其 亲本 陕西节 节麦
85 A
一
34
、 荆州黑麦 ,种子取 自河南大学生命科学学院
植物种质资源与遗传工程实验室 。
1
.
2 方法
1
.
2
.
1 根尖细胞有丝分裂中期染色体制片 将种
子放在垫有 2 层湿润滤纸 的培养皿 中 , 置于 25 ℃的
光照培养箱 中培养 。 当根尖长至 0 . 8 一 1 . 2 。 m 时 ,
剪取根尖 ,在冰水混合物中预处理 24 h ,用卡诺氏固
定液 (无水乙醇 : 冰醋酸 = 3 : 1) 固定 3 一 7 d洪5 % 醋
酸压片 ,镜检 。
1
.
2
.
2 染色体 iG e lns a c 一分带 参照 iG n 的程序 6[] ,
收稿 日期 : 2《洲) 5 一 09 一 01
基金项 目 : 河南省杰出青年科学基金项 目( 0 2 12 以X旧少X〕)
作者简介 : 高红云 ( 19 78 一 ) ,女 ,河南封丘人 , 在读硕士 , 主要从事小麦的细胞遗传学工作 ;李锁平为通讯作者 。
一 . 公 T .高红云 等 : 节节麦一黑 麦双二倍体的染色体 C一带分析 生韶靛韶姗监略有改动 。 经 45 % 醋酸压片的染色体制片置液氮中 5 一 10 ha n ,揭去盖片后置无水乙醇 中过夜 。 空气干燥 l d , 然后在 60 ℃ 0 . 2 m ol / L H CI 中处理 2 . 5而 n ,蒸馏水冲洗 ,再置于 B a ( O H ) 2过饱和液 (室温 )中 ,处理 7 im n ;蒸馏水 冲洗干净 ,放人 60 ℃ Z x S C溶液中处理 60 inl n ,然后将载玻片直接转人用 2 份l / 25 m o l几 N处 HP o 4和 l 份 l / 1 5 mo l / L K ZH PO4 缓冲液稀释的 iG e m as 染液中染色至适度 。带型清 晰的制片滴二 甲苯 , 放盖 片 , 而后置 于O ly m p u s B x 6 0 l o o x 油镜下 ,用 e C D . s P O T 成像系统照相 。` · “ · “ 数据分析 核型分析按李惫学 · 张憋方 总结的方法计算川 。2 结果与分析2 . 1 荆州黑麦的 C ·带带型荆州黑麦含有 3 对近中着丝粒染色体和 4 对中部着丝粒染色体 , 核型公式为 2n = 2x = 14 = 6 sm 十s m ,染色体的相对长度和臂比见表 1 。 荆州黑麦根 尖细胞有丝分裂 中期染色体 C一分带见图 1 , 其 C 一分带染色体核型见图 2 。 荆州黑麦的 C一带带型显示除了 S R 染色体长臂以外 , 其他染 色体 的两条臂都具有明显的端带 。 其 中 I R 染色体具有着丝 粒带 、 短臂上还具有明显 的亚端带 , Z R , 3 R 染色体也具有着丝粒带 , Z R 染色体长臂上具有 1 条明显 的中间带 ,中间有 2 一 3 条小带 。 在 4 R , S R 和 6 R 染 色体 长臂上具有亚端带 , 6 R 上有 3 一 4 条 中间带 (图 3 ) 。图 1 荆州黑麦根尖细胞染色体的 -C 分带F ig . I C · b a n d e d e h r o nI 0 s om e s of J i n g z ho -u 恤im iaT a b . 1 表 1 节节麦 、 黑麦及 其双 二倍体染色体组的相对长度和臂比eR la it v e le n g t h 叨d a mr r a t io Of c h r om o s o 幻n e s e st fo r eS c a le e e r ` a le L . , A ge 认窄 s 绍 u s e h i C o s so n a n d 山 e i r 哑P ih 山卯 Ud染色体Ch or n 10 s o m e 双二倍体染色体组C h or m o s o m e s e t fo r ht e a m Ph i山P o l id相对长度 ( % ) 臂比 类别 亲本染色体组C h or m o s o m e s e t fo r ht e p aer n t s相对长度 ( % ) 臂 比 类别州一507124863a1一12r1Amr ar it o (口 S ) C la s s讯 e at i o n R el at i v e le n 吐h C las s近 e a t io nm51耐8l瀚溯月了qù1ǎK4n、1z,ù7,山厂n11ù146巧2m抑小翻脚nI翎47,8051犯370269. .且,.几11J月11,` .厄ō11gUC4只OC,1480t z.1326巧4DIZ34S67IR
注 : 签 为随体染色体 , 随体不计算长度 N o te : I t 15 s at e l il t e e腼mo s o m e .玩 n gt h o f SA T 15 n o t e al e u lat e d
二 14 = Z s m + Z s m ( s A T ) + 10 m
,染色体 的相对长度和
臂 比见表 1 。 节节麦根尖细胞有丝分裂 中期染色体
的 C一分带见 图 4 , 其 c 一分带核型见图 5 。 通过 比较
可以发现 , 节节麦 I D 、 Z D 的相对长度 , Z D 、 4 D 的臂
图 2 荆州黑麦的 C ·带核型
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2 C
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2 节节麦的 C 一带带型
节节麦有 1 对 随体染色体 , 2 对近中着丝粒染
色体和 5 对 中部着丝粒染色体 ,核型公式为 Z n 二 x2
比与中国春 D 组的相应染色体有一定 的差异 。 I D
短臂具有端带及亚端带 ,长臂具有两条不太明显的
中间带 ; Z D 短臂具有端带及明显 的近着丝粒带 , 长
臂具端带及两条小的中间带 ; 3 D 短臂显示端带及亚
端带 ; 4 D 短臂具有端带及近着丝粒带 , 长臂具有 1
心 T洲易姗监 华 北 农 学 报 21 卷
条明显 的特征带 ;5 D 是节节麦 中唯一一组随体染色
体 ,短臂具有端带和 1 条中间带 , 随体经 C一分带后
不易观察 ;6 D 为等臂染色体 , 长臂及短臂各具有 1
条明显的中间带 ;7 D 长臂具有端带 ,长臂和短臂上
具有近端带及不太明显的小带 。 由此建立了节节麦
C
一分带核型模式图 (图 6 ) 。
图 , 节 节贡 ·振贡双 _ 猫很天琐肥采巴体用 朴分带
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3 节节麦 .黑麦双二倍体 的 -C 带带型
节节麦 一黑麦双二倍体根尖细胞中染 色体数 目
比较稳定 , 为 28 条染色体 ,核型公式为 2n = x4 二 28
二 s s m + Z s m ( S A T ) + 1 8 m
,染色体 的相对长度和臂 比
见表 1 。 节节麦 一黑麦双二倍体根 尖细胞染 色体 的
C
一分带见图 7 ,其 C一分带核型见 图 8 。 经分析表 明 ,
节节麦 一黑麦双二倍体含有其父本荆州黑麦的全部
的 14 条染色体 ,端带非常明显 , 中间带较丰富 , 染色
体较大 ; 并且含有其母本节节麦的全部的 14 条染色
体 ,染色体较小 , S D 染色体为随体染色体 。 与亲本
稍有差别 的是 S R 染 色体长臂显示端带 , 而亲本荆
州黑麦显示亚端带 ; D 组染色体与亲本节节麦相对
应的染色体相 比 , 发现 ZD 短臂端带与近着丝粒带
之间还有一较明显的中间带 ;7 D 长臂没有显示亲本
明显的端带 ,且臂 比与亲本 比较有所增大 。 同源染
色体带纹基本一致 ,重复性好 。 节节麦 一黑麦双二倍
体 C 一带核型模式图见图 9 。 通过节节麦 一 黑麦双二
倍体的 C一带带型与其亲本的 C一带带型 比较分析 , 从
细胞学水平上证实了该种质是人工合成的一种新的
异源多倍体 ,含有其双亲完整的染色体组 , C一带带型
与亲本基本一致 ,染色体组成为 D D R R 。
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图 3 荆州黑麦的 C ·带核型模式图
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图 ` 节节麦的 -C 带核型模式图
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图 8
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节节麦 一黑麦双二倍体的 C一带核型
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高红云等 : 节节麦一黑 麦双二倍体的 染色体 C 一带分析 — 比 〔 了 .4 9 . B砚l公U比U. 自〔
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图 , 节节麦· 黑麦双二倍体的 -C 带核型模式 图
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介 o m A e . 血su c h i a ” d eS c a le
3 讨论
在目前所应用的各种技术 中 , C 一带技术仍是进
行染色体鉴定的一种行之有效的方法 。 早在 19 74
年 , iG n 等 〔“】通过 c 一分带技术对普通小麦进行 了染
色体鉴定 。 本研 究利用 C一分带对荆州黑麦的分析
与蔡习文 0[] 、 斤增军 [`” 」的结果一致 。 节节麦的 c 一带
分析结果与 B ad ae v a E o[ 川 的 c 一带带 型基本 相同 ;
核型分析结果 与徐如宏 [ `2 3的结论一致 ,但 与李浩
兵 [ ’ 3 ] Z n = Z s m ( s A T ) + 4 s m + 4 m 这一结果略有不 同 。
对节节麦 一黑麦双二倍体的 C 一带研究显示合成 的节
节麦 一黑麦双二倍体与亲本有相似的带型 ,在细胞学
水平上比较稳定 ,是真正 的节节麦 一黑麦双二倍体 。
在节节麦 一黑麦双二倍体遗传背景下 ,也发现 C 一带带
型与亲本相比有些细微的差别 。 出现这些细微差别
的原因推测是 由于遗传背景发生较大改变所致 。 节
节麦 一黑麦双二倍体是由山羊草属 、 黑麦属 的两物种
杂交而后加倍形成的 , 杂交及加倍可引起 大规模基
因组改变〔’ 4〕 ,近年来对多种植物人工异源多倍体的
研究也发现 ,异源多倍体形成初期会发生广泛 的遗
传及表遗传变化 [` 5〕 , 而节节麦 一黑麦双二倍体作为
人工合成的异源多倍体 , 其染色体 C一带带型与亲本
相比可能会稍有差异 。
对节节麦 、 黑麦及节节麦 一黑麦双二倍体 的根尖
细胞有丝分裂中期染色体的 C一带分析 , 发现同一个
分裂相中的同源染色体带纹基本一致 , 长短基本接
近 。 S D 染色体的随体经 C一分带后不易观察到 ,但 由
于其短臂上含有端带 , 长臂上有一明显 的中间带可
以识别 。 另外 , 通过对节节 麦的 C一带分析 , 与中国
春 D 组染色体 比较 , 发现二者带 型很相似 , 表现出
较高的同源性 , 但是 Z D 染色体有差别 。 究其 原因
可能是山羊草属 D 基因组中的 Z D 染色体在不 同群
体染色体组 C一带带型中 , 表现出较强的多态性 。 这
与 B ad ae v a E D 〔川阐述的有关 Z D 染色体具有多态性
是一致的 。 在研究 中也发现有的同源染色体带型不
太一致 ,显示出一定程度的带型多态性 。
节节麦 一黑麦双二倍体作 为麦类作物 的一个新
种质 ,可用于黑麦及六倍体小黑麦的改 良。 由于该
双二倍体对 白粉病 、 腥黑穗病及条锈病和秆锈病具
有 明显抗性 ,也可用于小麦的改 良。
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