全 文 ：植物遗传资源学报 2012，13(5) :782-788
Journal of Plant Genetic Resources
苜蓿种质间染色体多态性的荧光原位杂交检测
窦全文，雷云霆，王海庆
(中国科学院西北高原生物研究所，西宁 810008)
摘要:利用染色体荧光原位杂交技术(FISH) ，将 3 种重复序列 5S rDNA、45S rDNA和 C0 t-1 DNA用不同荧光物进行标记，
对我国 10 个不同地理来源的苜蓿种质(Medicago sativa L．;2n = 4X = 32)进行了染色体多态性检测。结果表明，利用以上重复
序列可以较好地将苜蓿 32 条染色体区分为 16 对特征不同的染色体，10 份不同种质材料 FISH 带纹特征表现高度相似，比较
不同种质间同源染色体重复序列杂交特征，揭示出种质群体内和群体间多态性染色体的存在，其中不同的同源染色体多态性
表现不尽一致，1 号染色体(随体染色体)多态性最高，10 份材料中检出 7 个多态型，3、4、15 号染色体保守性较强，在不同种质
间表现为单态，其他染色体多态性居中。对在地理分布上自西向东的 10 个材料进行染色体多态性比较，结果显示分布于西
藏、新疆以及分布在辽宁的材料部分染色体多态型显著区别于其他材料。
关键词:苜蓿;荧光原位杂交;染色体;多态性
Chromosome Polymorphism as Detected by Fluorescence in situ
Hybridization(FISH)in Different Alfalfa Germplasm
DOU Quan-wen，LEI Yun-ting，WANG Hai-qing
(Northwest Plateau Institute of Biology，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008)
Abstract:A cytological investigation was conducted on the 10 Chinese tetraploid alfalfa (Medicago sativa L．;
2n = 4X = 32)germplasm accessions from the different regions using fluorescence in situ hybridization(FISH)．
Three repetitive sequences，5S rDNA，45S rDNA，and C0 t-1 DNA were adopted as FISH probes． The result showed
that 32 chromosomes of alfalfa could be characterized as 16 pairs with the above probe combinations，and the FISH
patterns among different materials revealed high similarity． Chromosome polymorphisms were uncovered both within
and among genotypes． Chromosome 1(satellite chromosome)with 7 variants showed the highest polymorphism，while 3、
4 and 5 homologue chromosomes were more conserved and monomorphic． Chromosome polymorphisms were compared
among 10 alfalfa germplasm accessions from western to eastern regions of China． The result showed that a few of chro-
mosome variants in germplasm accessions from Tibet，Xinjiang，and Liaoning were distinct from those in the others．
Key words:Alfalfa;Fluorescence in situ hybridization(FISH) ;Chromosome;Polymorphism
收稿日期:2011-11-14 修回日期:2012-02-03
基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划)项目(2009AA10Z108)
作者简介:窦全文，博士，副研究员。研究方向:植物遗传育种学。E-mail:douqw@ nwipb． cas． cn
苜蓿是世界上重要的豆科牧草，由于蛋白质含量
高、适口性好、产量高而稳定等特点，在畜牧业生产中
有“牧草之王”之称。苜蓿能有效地进行生物固氮，
是改良土壤的重要植物，同时它也是一种优良的蜂源
植物。作为优良牧草，苜蓿在我国北方有大面积栽
培。在实际生产中利用最广的为多年生物种紫花苜
蓿(Medicago sativa L．)、黄花苜蓿(M． falcata L．)以
及杂花苜蓿(M． varia Maytyn．)等。由于紫花苜蓿、黄
花苜蓿以及胶质苜蓿(M． glurtionsa)、蓝花苜蓿(M．
coeruda)、杂花苜蓿等可以天然杂交形成杂交后代，
Quiros等［1］提出这几个种应该合并为一个种，合称为
紫花苜蓿复合体(M． sativa L． complex)。
中国是苜蓿属种质资源分布比较丰富的地区之
一，并拥有最具栽培意义的紫花苜蓿种、亚种、变种
DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.2012.05.015
5 期 窦全文等:苜蓿种质间染色体多态性的荧光原位杂交检测
及其近缘种的丰富遗传资源［2］。在形态学水平［3］、
生化水平［4］以及 DNA 分子标记水平上［5-6］，对于我
国苜蓿种质资源遗传多样性方面的研究已有不少报
道。染色体多态性的揭示是研究遗传多样性的重要
资料，但是有关在细胞遗传水平上揭示苜蓿遗传变
异的报道较少，即使有一些报道也仅限于从染色体
常规核型比较进行研究。栽培苜蓿为同源四倍体
(2n = 4X =32) ，染色体数目多、比较小、而且形态上
比较相似，以及其同源四倍体特性使得苜蓿细胞学
研究落后于其他作物。染色体分带技术作为更加深
入揭示染色体特征的一种细胞学方法，曾有效应用
于苜蓿染色体分析［7］。虽然染色体分带技术能有
效揭示组成性异染色质在染色体上的分布情况，但
是无法确定异染色质组成的成分，即使一些染色体
具有相似带纹分布，也不能保证它们具有相同的来
源。染色体荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ
hybridization，FISH)是 20 世纪发展起来的一种新型
分子细胞学技术，利用标记的特定重复序列，可以稳
定、可靠地进行染色体的识别。利用 FISH 技术进
行特定物种染色体鉴定的基础是必须掌握该物种中
存在的一些串联重复序列的信息。编码 5S RNA 和
45S RNA的基因在高等植物中普遍以重复序列的形
式存在，而且在不同物种间序列上具有一定的保守
性，同时由于在同一物种中，这两种基因位点的数量
和分布具有一定的保守性，因此 5S rDNA和 45S rD-
NA常用来作为物种进化分析的细胞学标记［8］。
C0t-1DNA是植物基因组中高度和中度重复序列部
分，利用较大片段克隆的探针如 BAC 和 YAC 进行
染色体原位杂交时，C0 t-1 DNA 常被作为封阻 DNA
使用。将 C0t-1 DNA标记为探针对不同近缘物种基
因组进行 FISH 分析，可以为基因组进化关系提供
新的证据［9］。
本研究利用标记的 5S rDNA、45 rDNA 以及
C0t-1 DNA为探针，对 10 个不同地理来源的四倍体
苜蓿种质材料进行 FISH 分析，以期在分子细胞学
水平上揭示四倍体苜蓿不同种质间染色体多态性以
及不同种质间的遗传分化。
1 材料与方法
1． 1 材料
苜蓿栽培品种敖汉苜蓿由内蒙古农业大学提
供，其他苜蓿种质材料由中国牧草种质资源库提供
(表 2)。将这些材料种植在青海省西宁地区，花色
都表现为紫色。
表 1 苜蓿品种及种质材料
Table 1 Alfalfa cultivars and germplasm accessions
序号
No．
材料号或名称
Code or name
of the materials
来源地
Origins
序号
No．
材料号或名称
Code or name
of the materials
来源地
Origins
1 0024 西藏 6 5368 内蒙古赤峰
2 5342 新疆 7 敖汉苜蓿 内蒙古赤峰
3 5383 新疆 8 5172 内蒙古呼盟
4 5175 内蒙古锡盟 9 0054 内蒙古呼盟
5 0393 内蒙古锡盟 10 5185 辽宁
1． 2 方法
1． 2． 1 染色体制片的制备 不同材料的种子室温
下发芽，根尖长至 2cm 左右，0 ～ 4℃冰水处理 24h，
卡诺液固定 30min以上，45%醋酸火焰干燥压片，相
差显微镜观察，挑选中期分裂相良好的制片冰冻
揭片。
1． 2． 2 探针 DNA的制备 质粒 pWrrn含有 45 rD-
NA基因片段，由日本鸟取大学 Tsujimoto 教授提供;
5S rDNA 以苜蓿基因组 DNA 为模板，按照 Fukui
等［10］的方法，由 PCR扩增产生。C0 t-1 DNA的制备
参阅 Zwick等［9］的方法。
1． 2． 3 探针标记 5S rDNA 和 C0 t-1 DNA 探针以
Flurescein-12-dUTP或者以 Tetramethy1-rhodamine-5-
dUTP用随机引物法进行标记(Agilent Prime It Ⅱ试
剂盒) ，质粒 pWrrn(含 45 rDNA)通过缺口平移法进
行标记。
1． 2． 4 荧光原位杂交 染色体制片在 0． 2mol /L
NaOH溶液室温变性 10min 后，－ 20℃无水乙醇固
定。每张制片杂交液为 10μl，其中含有 50%甲酰
胺，50%硫酸葡聚糖，1mg鲑鱼精 DNA，1μl 20 × SSC
和 10ng的探针 DNA。杂交液在 90 ～ 92℃变性 5min
后，与变性后的制片在 37℃杂交 20 ～ 24h。杂交后
的制片用双馏水冲洗，利用含 DAPI(4，6-diamidino-
2-phenylindole)的抗荧光衰减封片剂(Vecter)封片，
Leica 荧光显微镜观察，利用 CCD(Cool snapper，
Photometrics)获取图像，利用 Photoshop 进行图像后
期处理。
2 结果与分析
2． 1 四倍体苜蓿分子核型基本特征
利用不同颜色标记的 5S rDNA 和 45S rDNA 对
染色体制片进行 FISH 分析，结果表明在所有材料
387
植 物 遗 传 资 源 学 报 13 卷
中表现为 4 条染色体上有 45S rDNA杂交信号，8 条
染色体上具有 5S rDNA杂交信号，并且杂交位点分别
位于不同的染色体上。为了进一步揭示 5S rDNA和
45S rDNA杂交位点所在染色体的特征，以及其他染
色体的结构特征，进一步利用 Flurescein-12-dUTP标
记的 C0t-1 DNA(绿色)和 Tetramethy1-rhodamine-5-
dUTP 标记的 5S rDNA或 45S rDNA(红色)为两种探
针组合进行 FISH分析，结果表明标记 C0t-1 DNA几
乎在所有染色体上都具有杂交信号，而 5S rDNA 或
45S rDNA 在染色上的杂交位点数，与 5S rDNA 和
45S rDNA 为探针组合进行的 FISH 检测结果一致
(图 1)。
图 1 苜蓿材料 0024(A1 和 A2)、5172(B1 和 B2)和 5185(C1 和 C2)的 FISH 分析
Fig． 1 FISH patterns of 0024(A1 and A2)，5172(B1 and B2)，and 5185(C1 and C2)
A1、B1 和 C1 利用 5S rDNA(红色)和 C0 t-1 DNA(绿色)探针组合进行杂交;A2、B2 和 C2 利用
45S rDNA(红色)和 C0 t-1 DNA(绿色)探针组合进行杂交;(比例尺为 10μm)
A1，B1，and C1 were detected with 5S rDNA(red)and C0 t-1 DNA(green) ;
A2，B2，and C2 were detected with 45S rDNA(red)and C0 t-1 DNA(green) (bar = 10μm)
核型分析结果表明，C0 t-1 DNA 在大多数染色
体上的分布特征不尽一致，结合 C0 t-1 DNA 以及
45S rDNA、5S rDNA在染色体上的杂交信号，绝大多
数染色(13 ～ 15 对)的同源染色体能得到较清晰的
辨别。并根据这些重复序列在染色体上的不同分布
特征，32 条染色体可以较清晰地区分为 16 对(图
2)。比较重复序列在不同材料的染色体上的分布
特征，分子核型特征具有非常高的相似性。根据特
征性重复序列分布，16 对染色体可以区分为以下几
种类型，长臂或近着丝粒区上具有 45S rDNA 杂交
信号(1-2 号染色体) ;短臂近着丝粒和近端粒区有
C0t-1 DNA 杂交信号(3-7 号染色体) ;短臂近着丝
C0t-1 DNA杂交信号较强和近端粒区较弱(8-9 号染
色体) ;短臂中间或近着丝粒区有 5S rDNA 杂交信
号(10-12 号染色体) ;在着丝粒区有明显 C0 t-1 DNA
杂交区(13-14 染色体) ;长臂近着丝粒和近端粒区
有 C0t-1 DNA杂交信号(15 号染色体) ;长臂上具有
5S rDNA杂交信号(16 号染色体)。
图 2 苜蓿材料 0054(D1 和 D2)，5175(E1 和 E2)和 5368(F1 和 F2)的核型分析
Fig． 2 Karyotypes of 0054(D1 and D2)，5175(E1 and E2)，5368(F1 and F2)
D1、E1 和 F1 中红色信号为 5S rDNA，D2、E2 和 F2 中红色信号为 45S rDNA(红色) ，绿色信号为 C0 t-1 DNA
The red signals in D1，E1，and F1 are 5S rDNA sites，while the red signals in D2，E2，
and F2 are 45S rDNA sites． The green signals are C0 t-1 DNA hybridization
487
5 期 窦全文等:苜蓿种质间染色体多态性的荧光原位杂交检测
2． 2 各同源染色体多态性表现及多态型特征
虽然在分子核型特征上不同种质材料间表
现相似的特征，但是比较 10 份苜蓿材料每一对
染色体上重复序列的分布特征，发现在多数染色
体上不同材料间有多态性存在，并且每对染色体
多态性表现不一，其中 1 号染色体多态性表现最
高，在 10 个材料中检测出 7 个不同的多态型;3、
4 和 15 号染色体多态性最低，10 个材料间表现
为单态;而其他染色体均检测出 2 ～ 4 个多态型
(图 3)。
图 3 10 个不同苜蓿材料中染色体多态型
Fig． 3 Chromosome polymorphisms uncovered in 10 alfalfa accessions
不同染色体多态型由不同的字母表示，1 和 2 号染色体上的红色杂交信号为 45S rDNA位点，
其他染色体上红色杂交信号为 5S rDNA位点，绿色杂交信号为 C0 t-1 DNA
Different variants are annotated by the different roman letters． The red signals on chromosome No． 1 and No． 2 are 45S rDNA sites，
and those on others are 5S rDNA sites． The green signals are C0 t-1 DNA hybridization
1 号染色体:在 10 个材料中有 7 种不同的多态
型，其中多态性 a型染色体在材料中出现频率较高，
染色体特征为在短臂近着丝粒区和近端粒区具有较
强的 C0 t-1 DNA 杂交信号，在长臂位置上具有 45S
rDNA杂交位点。与 a 型相比，b 型短臂 C0 t-1 DNA
杂交信号缺失;c 型短臂 C0 t-1 DNA 杂交信号较弱;
d型长臂 45S rDNA信号微弱，长臂端部似有缺失;e
型长臂 45S rDNA信号位置更加靠近端部;f 型短臂
C0t-1 DNA杂交信号强;g型 45S rDNA 信号较弱，且
位于染色体着丝粒部位。
2 号染色体:多态性 a 型染色体在重复序列分
布上与 1 号 a 型染色体具有相似的分布，但是相对
于 1 号染色体，染色体长短臂臂比较大;b 型短臂端
部 C0t-1 DNA杂交信号缺失，且 45S rDNA信号靠近
着丝粒部位;c 型和 e 型染色体在长臂上有 C0 t-1
DNA杂交信号，并且 45S rDNA 杂交信号位于着丝
粒部，其中 e型上 45S rDNA杂交信号强度和分布范
围大于 c型。
3 号和 4 号染色体:在不同材料间相对保守，染
色体特征为均在短臂近着丝粒区和近端粒区具有较
强的 C0t-1 DNA杂交信号，而在长臂上无杂交信号。
5 号和 6 号染色体:其 a型染色体与 3 号和 4 号
染色体特征相似，但是 b 型染色体短臂端部 C0 t-1
DNA杂交信号缺失。
7 号染色体:有 3 种变异型的存在，其中 a 型染
色体特征与 3 ～ 6 号染色体 a型相似;相对于 a 型，b
型在长臂有额外 C0 t-1 DNA 杂交信号;c 型表现为
短臂端部 C0t-1 DNA杂交信号微弱。
8 号染色体:a型染色体着丝粒部和短臂中部有
C0t-1 DNA 杂交信号;b 型仅着丝粒部位有 C0 t-1
DNA杂交信号;c 型丝粒部位 C0 t-1 DNA 杂交信号
较 a型和 b型强。
9 号染色体:a 型染色体与 8 号 a 型重复序列
分布特征相似，但是长短臂臂比较大;b 型着丝粒
部 C0 t-1 DNA 杂交信号强，而短臂上杂交信号缺
失;c型在着丝粒部、长臂、短臂均有 C0 t-1 DNA 杂
交信号。
10 号染色体:3 个多态型的共同特征为在短臂
近端粒区和近着丝粒区有较强的 C0t-1 DNA杂交信
号，5S rDNA杂交信号分布于短臂 2 个杂交信号之
间，但是在 a型染色体上 5S rDNA 分布偏向于着丝
粒部;在 b 型上 5S rDNA 信号相对微弱;在 c 型上
5S rDNA信号较强，且分布与 C0 t-1 DNA 有较大重
叠区域。
11 号染色体:在短臂近端粒区和近着丝粒区有
较强的 C0t-1 DNA 杂交信号，5S rDNA 杂交信号分
布处于短臂 2 个 C0 t-1 DNA 杂交信号之间，在 a 型
上表现较强，而在 b型上表现较弱。
587
植 物 遗 传 资 源 学 报 13 卷
12 号染色体:a 型和 c 型染色体均在近着丝粒
区有较强 C0 t-1 DNA 和 5S rDNA 杂交信号，但是 c
型在短臂端部有较强 C0 t-1 DNA 杂交信号;b 型则
为 5S rDNA 杂交信号分布处于短臂 2 个较强的
C0t-1 DNA杂交信号之间。
13 号染色体:4 种多态型均在着丝粒部位有
C0t-1 DNA 杂交信号，b 型在短臂端部有额外C0t-1
DNA杂交信号，c 型在短臂和长臂中部有微弱 C0 t-1
DNA杂交信号，而 d 型在长臂中部有较强 C0 t-1
DNA杂交信号。
14 号染色体:a 型染色体在着丝粒区有较强
C0t-1 DNA杂交信号;b型在短臂中部和着丝粒区有
较强 C0 t-1 DNA 杂交信号;b 型在长臂、着丝粒区、
短臂上均具有较强 C0t-1 DNA杂交信号。
15 号染色体:在不同材料间 FISH 杂交特征表
现保守性，均表现为在染色体长臂近端粒区和近着
丝粒区有较强的 C0t-1 DNA杂交信号。
16 号染色体:a 型染色体在长臂近端粒区和近
着丝粒区有较强的 C0 t-1 DNA 杂交信号，并在两个
杂交信号之间具有一个较强的 5S rDNA 杂交位点，
而 b型染色体 5S rDNA 杂交位点较弱，且分布倾向
于着丝粒部位。
2． 3 不同材料间染色体多态型分布及分子核型特
征比较
每对染色体在 10个不同材料间的分布表明每对
染色体中不同多态型在材料中分布频率各异，各对染
色体中 a型出现频率最高，为 40%以上，有些多态型
仅在特定材料中出现，比如 1号染色体的 f型、g型仅
在材料 0024中出现，d型和 e型仅在栽培品种敖汉苜
蓿中出现，而 c型仅在 5185中被检测到(表 2)。
表 2 10 个苜蓿种质材料中的染色体多态型
Table 2 Chromosome variants included in 10 alfalfa accessions
染色体号
No． of Chr．
材料号或名称 Code or name of the materials
0024 5342 5383 5175 0393 5368 敖汉苜蓿 5172 0054 5185
染色体
多态型数
No． of variants
1 fg a a b b a de a b bc 7
2 a a b a a ab cd a b ab 4
3 a a a a a a a a a a 1
4 a a a a a a a a a a 1
5 a a a a b a b a a a 2
6 a a a a a a a a a b 2
7 a a a b a a a b a c 3
8 a b b c a a a a a a 3
9 a b a a b b b c c c 3
10 c a a a b bc c b bc a 3
11 a b a a ab a a a b b 2
12 a ca a b a a a b a a 3
13 b a ad c a a a c a a 4
14 a a a a a a a bc a a 3
15 a a a a a a a a a a 1
16 b a a a a a a a a a 2
小写字母代表在不同染色体上揭示出的染色体多态型(图 3)The different letters represent chromosome variants(Fig． 3)
由于本研究所选用材料来自不同地区，为了说
明来自同一或相近区域的种质核型上有共同特征，
对于不同地区来源的苜蓿材料分子核型进行了比
较，结果表明，来自西藏的材料 0024 的 1 号、13 号
和 16 号染色体多态型显著区别于其他材料;来自新
疆的材料 5342 和 5383 的 8 号染色体多态型区别于
其他材料;来自内蒙古地区 6 个材料染色体多态型
区域特征不显著，但是栽培品种敖汉苜蓿 1 号和 2
号染色体特征显著区别于其他材料;来自辽宁的材
料 5185 的 1 号和 7 号的 c 型多态性染色体区别于
687
5 期 窦全文等:苜蓿种质间染色体多态性的荧光原位杂交检测
其他材料。同时结果表明，除 5175 材料外，其他 9
份材料中有 1 ～ 2 对染色体同源染色体处于杂合状
态(表 2)。
3 讨论
3． 1 综合利用不同重复序列进行苜蓿分子核型
分析
Falistocco［11］对四倍体紫花苜蓿进行 5S rDNA
和 45S rDNA的 FISH定位研究，发现紫花苜蓿具有
2 个 45S rDNA位点和 4 个 5S rDNA，并且这些位点
分别位于不同染色体上，这与本研究结果一致。C0
t-1 DNA是植物基因组中高度和中度重复序列部
分，本研究表明，C0t-1 DNA 分布在绝大多数染色体
短臂的近端部和近着丝粒区域。染色体 C-带技术
可以揭示染色体异染色质组成情况，而染色体上异
染色质部分则为大量高度重复序列所在区，Bauchan
等［12］利用染色体 C-带技术对四倍体紫花苜蓿进行
了研究，发现 C-带主要显现在绝大多数染色体短臂
的端部、近着丝粒部以及多数染色体短臂的中部，利
用 C-带技术揭示的位于短臂上的端带和近着丝粒
带与本研究中 C0t-1 DNA杂交信号所在位置具有较
高的一致性。
5S rDNA和 45S rDNA为特定序列探针，而C0t-1
DNA为中度和高度重复序列探针，由于目前在四倍
体紫花苜蓿中缺少可供 FISH 利用的重复序列，利
用标记的 C0t-1 DNA产生的杂交信号作为染色体识
别的标记，不失为一种核型分析的有效手段，但是
C0t-1 DNA毕竟是多种重复序列的混合物，单一特
定重复序列的获得需进一步对这些重复序列进行分
离、克隆和鉴定。本项研究综合利用 5S rDNA、45S
rDNA以及 C0t-1 DNA 在苜蓿染色体上的杂交信号
分布，可以较好地对不同苜蓿种质在分子核型水平
上进行比较分析。在进一步研究中，克隆出多个稳
定、可靠的染色体标记，对在染色体水平上深入揭示
苜蓿基因组的组成和变异具有重要意义。
3． 2 不同种质群体间染色体多态性及核型差异性
Bauchan等［13］利用 C-分带和图像分析技术对
来自智利的紫花苜蓿种质群体进行染色体多态性分
析，结果表明在该种质群体中 C-带揭示的组成性异
染色质在染色体上的数目、强度、位置等存在大量变
异，并发现第 8 号染色体的第一同源染色体无论在
来自智利还是来自印度的苜蓿种质群体中都具有很
高的多态性，且具有核仁组织区的卫星染色体，而核
仁组织区常是 45S rDNA 位点所在区，因此该染色
体很有可能就是本研究确定的 1 号染色体，而且 1
号染色体具有最多的染色体多态型，表明该染色体
的高度变异性在不同种质群体中表现一致。
Bauchan等［14］进一步利用 C-带技术对来源不同的
印度、秘鲁、智利以及非洲苜蓿进行染色体多态性分
析及核型比较，结果表明种质群体内和群体间存在
大量 C-带多态性，但是在核型上并不能将这 4 组种
质明确分开，并认为种质间在染色体水平上不能显
著区分的原因为不同种质间染色体缺少重排、种质
材料原始引进时具有相似的遗传背景、或在种质保
存中相互杂交引起遗传漂变等。
虽然本研究中地理来源不同的苜蓿种质材料在
某些染色体上存在多态性，但是分子核型具有高度
相似性，这表明四倍体苜蓿不同种质之间核型特征
上具有一定的保守性，由于 DNA序列的重复［14］、不
对称交换［15］以及 DNA 序列的缺失［16］等事件，同一
种质群体内或不同种质间染色体多态性，更多地表
现为异染色质数目、强度和位置的变化，而不同种质
间染色体重排事件可能发生较少。
3． 3 利用染色体多态性评价苜蓿不同种质间的遗
传多样性
蕴藏在种质(内)间的遗传多样性是进行遗传
育种学研究的重要物质基础，苜蓿遗传多样性和
亲缘关系的评价是进行苜蓿种质资源保护、亲本
选配等的重要依据。我国是拥有苜蓿种质资源比
较丰富的国家之一，李拥军等［17］利用 RAPD 分子
标记、魏臻武等［5］利用 SSR 和 ISSR 分子标记对我
国苜蓿地方品种遗传多样性进行研究，揭示出我
国苜蓿地方品种遗传基础广阔，品种基因型特异
性与地理分布有直接的关系。
本研究采用在地理分布上自西向东的 10 个材
料进行染色体多态性比较，结果显示分布于西藏、
新疆以及辽宁的材料部分染色体多态型显著区别
于其他材料，表明在染色体水平上遗传多态性与
地理环境的一定相关性。源自内蒙古不同地区的
材料，某些特定多态型染色体在不同来源材料中
出现，表明它们之间有一定的基因交流。本研究
中来源于中国牧草国家种质资源库的苜蓿种质材
料，保存多年，而且苜蓿是一个高度异花授粉植
物，不能排除在保存过程由于相互杂交而引起遗
传漂变，因此进一步对原生境种质材料进行分析
研究，可能会得出更加可靠的结论。
染色体多态性的揭示是综合评价苜蓿遗传多
样性的重要组成部分，同时是进一步认识苜蓿基
787
植 物 遗 传 资 源 学 报 13 卷
因组组成和变异特性的重要依据。本项研究表
明，综合利用多种重复序列进行荧光原位杂交分
析是揭示苜蓿染色体组成和变异的有效手段;苜
蓿不同种质的同源染色体多态性表现不一，有的
表现出很高的变异性，而有的表现出较高的保守
性;不同苜蓿在染色体水平上遗传多态性与地理
环境呈现一定相关性，揭示的不同种质间染色体
多态性差异可以作为苜蓿种质资源保存以及杂交
亲本选配的重要参考依据。
参考文献
［1］ Quiros C F，Bauchan G R． The genus Medicago and the origin of
the Medicago sativa complex［M］/ /Hanson A A，Barnes D K，
Hill R R (eds．)． Alfalfa and Alfalfa Improvement． Agron．
Monogr． 29． ASA，CSSA，and SSSA，Madison，WI． 1988:93-124
［2］ 卢欣石．中国苜蓿属植物遗传资源分类整理探究［J］．中国草
地学报，2009，31(5) :17-22
［3］ 姜华，毕玉芬，何承刚，等． 紫花苜蓿花部特征遗传多样性分
析［J］．遗传，2005，27(3) :391-394
［4］ 李拥军，苏家楷．中国苜蓿地方品种亲缘关系的研究 I 种子
储藏蛋白标记［J］．草业学报，1999，8(1) :31-41
［5］ 魏臻武，符昕，耿小丽，等． 苜蓿遗传多样性和亲缘关系的 SS
R和 ISSR分析［J］．草地学报，2007，15(2) :118-123
［6］ 苏东，周延林，于林清，等．利用 SSR分析中国北方野生黄花苜蓿
种群的遗传多样性［J］．中国草地学报，2010，32(5):85-90
［7］ Bauchan G R，Hossain M A． Karyotypic analysis of C-banded
chromosomes of diploid alfalfa:Medicago sativa ssp． coerulea and
ssp． falcata and their hybrid［J］． J Hered，1997，88:533-537
［8］ Schwarzacher T． DNA，chromosomes，and in situ hybridization
［J］． Genome，2003，46:953-962
［9］ Zwick M S，Hanson R E，McKnight T D，et al． A rapid procedure
for the isolation of Co t-1 DNA from plants［J］． Genome，1997，
40:138-142
［10］ Fukui K，Kamisugi Y，Sakai F． Physical mapping of 5S rDNA loci
by direct-cloned biotinylated probes in barley chromosomes［J］．
Genome，1994，37:105-111
［11］ Falistocco E． Physical mapping of rDNA genes in Medicago sativa
and M． glomerata by fluorescent in situ hybridization［J］． J
Hered，2000，91(3) :256-260
［12］ Bauchan G R，Azhar M． Hossaindistribution and characterization
of heterochromatic DNA in the tetraploid african population alfalfa
genome［J］． Crop Sci，2001，41:1921-1926
［13］ Bauchan G R，Campbel T A，Hossain M A． Chromosomal poly-
morphism as detected by C-banding patterns in Chilean afalfa
germplasm［J］． Crop Sci，2002，42:1291-1297
［14］ Bauchan G R，Campbel T A，Hossain M A． Comparative chromo-
some banding studies of nondormant alfalfa germplasm［J］． Crop
Sci，2003，43:2037-2042
［15］ Bickmore W，Craig G． Heterochromatin and other extremes of
chromatin flavor ［M］/ /Bickmore W，Craig J(eds．)． Chromo-
some bands:Patterns in the genome． R． G． Landes Publ．，Autin，
TX，1997:133-162
［16］ Stanford E H，Clement W H． Cytology and crossing behavior of a
haploid alfalfa plant［J］． Agron J，1958，50:589-592
［17］ 李拥军，苏家楷．苜蓿地方品种遗传多样性的研究—RAPD标
记［J］．草地学报，1998，6(2) :
櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧
105-114
(上接第 764 页)
资源的多样性和亲缘关系［J］．分子植物育种，2004，2(6) :
807-815
［6］ Kump B，Javornik B． Genetic diversity and relationships among
cultivated and wild accessions of tartary buckwheat(Fagopyrum
tataricum Gaertn．)revealed by RAPD markers［J］． Genet Resour
Crop Evol，2002，49(6) :565-572
［7］ Tsuji K，Ohnishi O． Phylogenetic relationships among wild and
cultivated Tartary buckwheat(Fagopyrum tataricum Gaertn．)
populations revealed by AFLP analysis［J］． Gene Genet System，
2001，76(1) :47-52
［8］ Tsuji K，Ohnishi O． Phylogenetic position of east Tibetan natural
populations in Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum
Gaertn．)revealed by RAPD analysis［J］． Genet Resour Crop
Evol，2001，48(1) :63-67
［9］ 赵丽娟，张宗文，黎裕，等． 苦荞种质资源遗传多样性的 ISSR
分析［J］．植物遗传资源学报，2006，7(2) :159-164
［10］ 侯雅君，张宗文，吴斌，等．苦荞种质资源 AFLP标记遗传多样
性分析［J］．中国农业科学，2009，42(12) :4166-4174
［11］ Iwata H，Imon K，Tsumura Y，et al． Genetic diversity among Japa-
nese indigenous common buckwheat(Fagopyrum esculentum)cul-
tivars as determined from amplified fragment length polymorphism
and simple sequence repeat markers and quantitative agronomic
traits［J］． Genome，2005，48:367-377
［12］ Konishi T，Iwata H，Yashiro K，et al． Development and character-
ization of microsatellite markers for common buckwheat［J］． Breed
Sci，2006，56:277-285
［13］ Ma K H，Kim N S，Lee G A，et al． Development of SSR markers
for studies of diversity in the genus Fagopyrum［J］． Theor Appl
Genet，2009，119:1247-1254
［14］ 莫日更朝格图，王鹏科，高金锋，等． 苦荞地方种质资源的遗
传多样性分析［J］．西北植物学报，2010，30(2) :255-261
［15］ Siebert P D，Chenchik A，Kellogg D E，et al． An improved method
for walking in uncloned genomic DNA［J］． Nucl Acid Res，1995，
23:1087-1088
［16］ Rozen S，Skaletsky H． Primer 3 on the WWW for general users
and for biologist programmers［M］/ /Krawetz S，Misener S． Bioin-
formatics methods and protocols:methods in molecular biology，
Ottowa:Humana Press，2000，365-386
［17］ Sambrook J，Fritsch E F，Maniatis T． Molecular cloning:a labora-
tory manual，2nd edn［M］． NewYork:Cold Spring Harbor Labora-
tory Press，1989
［18］ Rohlf F J． NTSYSpc:Numerical Taxonomy System，ver． 2． 20
［M］． Setauket:Exeter Publishing Ltd．，2008
［19］ Anderson J A，Churchill G A，Autrique J E，et al． Optimizing pa-
rental selection for genetic linkage maps［J］． Genome，1993，36:
181-186
［20］ 曾淇，李明芳，郑学勤．基于 SSR标记的荔枝种质遗传多样性
分析［J］．植物遗传资源学报，2010，11(3) :298-304
［21］ Song Q J，Shi J R，Singh S，et al． Development and mapping of
microsatellite(SSR)markers in wheat［J］． Theor Appl Genet，
2005，110:550-560
［22］ Tsuji K，Ohnishi O． Origin of cultivated tartary buckwheat(Fago-
pyrum tataricum Gaertn．)revealed by RAPD analyses［J］． Genet
Resour Crop Evol，2000，47:431-438
887