全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (2) : 345 - 348
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 10 - 13; 修回日期 : 2007 - 02 - 133 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: lianggl@ swu1cq1cn)
番木瓜四倍体与二倍体的核型分析及 45S r DNA2
F I S H研究
汪卫星 , 李春艳 , 向素琼 , 梁国鲁 3
(西南大学园艺园林学院 , 重庆 400716)
摘 　要 : 以番木瓜四倍体与二倍体植株为材料 , 利用 45S rDNA为探针 , 结合核型分析与荧光原位杂交
( fluorescence in situ hybridization, 简称 F ISH) 技术 , 分析比较了二者之间的核型特征。结果表明 : 二倍体
与四倍体番木瓜在核型特征上没有明显差异 , 染色体绝对长度在 2135～4176μm之间 , 属于中小染色体 ,
均由中部着丝粒染色体 (m) 和近中部着丝粒染色体 ( sm) 组成 , 属 “2A”类型 , 二倍体核型公式为 2n =
2x = 18 = 16m (2SAT) + 2 sm, 四倍体为 2n = 4x = 36 = 32m (4SAT) + 4 sm; 在二倍体体细胞中期染色体及
间期核中 , 均发现两个杂交信号位点 , 在四倍体中则发现 4个杂交信号位点。二者的杂交信号均位于第 6
对带有随体的同源染色体的次缢痕区域。由此认为该四倍体是由二倍体直接加倍形成的同源四倍体。
关键词 : 番木瓜 ; 核型 ; 荧光原位杂交 ; 同源四倍体
中图分类号 : S 66719　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0220345204
Karyotypes Ana lysis and 45S rD NA2F ISH of the Tetraplo id and D iplo id in
C a rica papaya L.
WANG W ei2xing, L I Chun2yan, X IANG Su2qiong, and L IANG Guo2lu3
(College of Horticulture and Landscape, Southw est U niversity, Chongqing 400716, Ch ina)
Abstract: By using the techniques of karyotype analysis and fluorescence in situ hybridization with 45S
rDNA as p robe, the characteristics of karyotypes and 45S rDNA2F ISH of tetrap loid and dip loid in Carica papa2
ya L. were studied. The results showed that the karyotypes of tetrap loid and dip loid were sim ilar, the lengths
of their chromosomes were 2135 - 4176μm as short chromosomes. They were composed of metacentric chro2
mosomes and submetacentric chromosomes, their karyotypes were 2A, the karyotype formulas were 2n = 2x =
18 = 16m (2SAT) + 2 sm and 2n = 4x = 36 = 32m (4SAT) + 4 sm. Two signals were detected in the kary2
ons and chromosomes of somatic cells of dip loids, and four signals were detected in that of tetrap loids. These
signals were all located in the Nucleolar O rganizer Region existed in the sixth pair of homologous chromosomes
with satellites. According to the results, it is concluded that tetrap loids are homologous tetrap loids which came
into being as the redup lication of chromosomes of somatic cells of dip loids.
Key words: Carica papaya L. ; Karyotype; Fluorescence in situ hybridization; Homologous tetrap loid
近年来 , 关于番木瓜 (Carica papaya L. ) 的遗传育种 , 尤其是倍性育种已成为提高其果实品质
及抗性的重要手段 (陈健 , 2002)。作者在培育出四倍体植株的基础上 , 通过分析比较四倍体与二倍
体植株的核型以及 45S rDNA2F ISH结果 , 探讨了四倍体植株染色体组成及来源 , 为进一步进行番木瓜
倍性育种提供细胞学参考和理论支持。
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1　材料与方法
材料为组织培养条件下利用秋水仙素诱导产生的 ‘穗中红 ’番木瓜四倍体植株及其二倍体植株。
采用通过去壁低渗 —火焰干燥法进行染色体制片。至少选取 5个细胞 , 按李懋学和陈瑞阳 ( 1985)
方法测定染色体的绝对长度、相对长度、长臂、短臂 , 计算出臂比值 , 再按 Levan等 (1964) 的方法
进行计算和命名 , 依据 Stebbins (1971) 分类标准进行核型分析。以南开大学生命科学学院陈瑞阳教
授提供的带有 45S2rDNA序列的质粒为材料 , 利用北京鼎国的质粒快速提取试剂盒提取质粒 DNA ,
018%琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 质量 , - 20℃储存备用。原位杂交及杂交信号的检测参照 Chen和
A rm strong (1994)、J iang和 Gill (1993) 及 Kam stra等 (1999) 的方法 , 稍作改动。
2　结果与分析
211　四倍体与二倍体的核型分析
试验结果表明 : 番木瓜四倍体与二倍体在核型上没有明显差异 (图 1、图 2、表 1、表 2) , 染色
体绝对长度在 2135～4176μm之间 , 属于中小染色体 , 均由中部和近中部着丝粒染色体 (m和 sm )
组成 , 属 “2A”类型。从这些核型特征上看 , 这里的四倍体是由二倍体直接加倍产生的同源四倍体。
图 1　番木瓜 2x体细胞染色体和核型
F ig. 1　Photom icrographs of soma tic and karyotype of C. papaya L. ( 2x)
图 2　番木瓜 4x体细胞染色体和核型
F ig. 2　Photom icrographs of soma tic and karyotype of C. papaya L. ( 4x)
表 1　二倍体和四倍体番木瓜的核型参数
Table 1　The karyotyp ica l param eters of d ifferen t plo idy of C. papaya L.
种类
Species
绝对长度
Actual length (μm)
相对长度
Relative length
最长 /最短染色体
Longest/ shortest
chromosomes
平均臂比值
A rm ratio means
核型公式
Karyotype formula
核型类型
Types
2x 2135～4112 3193～6122 1158 1129 2n = 2x = 18 = 16m (2SAT) + 2 sm 2A
4x 2168～4176 4148～7118 1160 1134 2n = 4x = 36 = 32m (4SAT) + 4 sm 2A
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　2期 汪卫星等 : 番木瓜四倍体与二倍体的核型分析及 45S rDNA2F ISH研究 　
表 2　番木瓜 2x和 4x的染色体长度、臂比及类型
Table 2　The length, arm ra tio and type of chrom osom es in C1 papaya L1 ( 2x, 4x)
序号
No1 2x相对长度Relative
length ( % )
臂比值
Longer arm s/
shorter arm s
类型
Types of
chromosomes
4x
相对长度
Relative
length ( % )
臂比值
Longer arm s/
shorter arm s
类型
Types of
chromosomes
1 3142 + 2180 = 6122 1122 m 3177 + 3141 = 7118 1111 m
2 2187 + 2171 = 5158 1106 m 3128 + 2168 = 5196 1122 m
3 3180 + 2104 = 5184 1186 sm 4136 + 2107 = 6143 2110 sm
3’ 3144 + 1159 = 5103 2116 sm 3120 + 1162 = 4182 1196 sm
4 3125 + 1194 = 5119 1168 m 3109 + 2143 = 5152 1127 m
5 2175 + 2140 = 5115 1115 m 2190 + 2141 = 5131 1120 m
6 2133 + 2114 = 4147 1109 m ( SAT) 3 2173 + 2156 = 5129 1107 m ( SAT) 3
7 2137 + 2109 = 4146 1113 m 2163 + 2137 = 5100 1111 m
8 2123 + 1183 = 4106 1122 m 2197 + 1182 = 4179 1163 m
9 1199 + 1194 = 3193 1101 m 2160 + 1188 = 4148 1138 m
　　注 : 随体长度不计算在内。Note: The length of satellites was not measured.
212　45S rD NA2F ISH研究结果
利用 45S rDNA为探针对四倍体及二倍体体细胞中期染色体进行了 F ISH研究 , 图 3中黄绿色的区
域即为杂交信号。在二倍体体细胞中期染色体及间期核中 , 均发现两个杂交信号所在位点 , 在四倍体
则发现 4个杂交信号所在位点。在二倍体体细胞中期染色体上 , 杂交位点位于一对带有随体的同源染
色体的次缢痕区域 , 根据核型分析其为第 6对染色体。在四倍体中的 4个杂交位点同样位于第 6对带
有随体的同源染色体的次缢痕区域。结合四倍体与二倍体体细胞核型分析的结果 , 认为四倍体与二倍
体具有较高的同源性 , 可以推测即为二倍体体细胞直接加倍形成的同源染色体。
图 3　番木瓜二倍体与四倍体 45S rD NA2F ISH结果
A. 二倍体间期核 ; B. 二倍体中期染色体 ; C. 四倍体间期核 ; D. 四倍体中期染色体。
F ig. 3　Photom icrographs of 45S rD NA2F ISH of d iplo id and tetraplo id in C. papaya L.
A. Karyon of dip loid; B. Chromosomes of dip loid; C. Karyon of tetrap loid; D. Chromosomes of tetrap loid.
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3　讨论
作者前期对番木瓜几个品种核型分析的结果 (汪卫星等 , 2006) 表明 , 在番木瓜的染色体组中
存在一对具有 “大随体 ”的同源染色体 , 而随体形成的原因尚不清楚。在本试验中不仅对二倍体与
四倍体体细胞染色体的形态进行了分析 , 而且通过 F ISH技术确定了 45S rDNA在番木瓜染色体组中
的分布情况 , 探讨了番木瓜随体特性及其形成的可能原因。根据本结果 , 45S rDNA在番木瓜体细胞
染色体中位于第 6对同源染色体的次缢痕区 , 通过对该位置的分析初步认为番木瓜体细胞染色体中的
随体为中间或中部随体 , 这在百合、大蒜、黄芪、柑橘 (梁国鲁和陈全友 , 1994) 上均有相同的发
现 , 从起源上说 , 认为这是端部随体连同其相接的臂发生臂内倒位衍生而来 (Matsuura, 1942; 梁国
鲁和陈全友 , 1994)。
本研究认为获得的四倍体为典型的同源四倍体 , 这对于进一步研究包括直接利用四倍体的多倍体
优势及与二倍体杂交获得三倍体类型都具有重要的意义。利用秋水仙素溶液诱导多倍体已在多种园艺
植物如大白菜、西瓜、甜瓜、柑橘、香蕉、百合等植物上获得成功 (张全美和张明方 , 2003) , 然而
多倍体特性可能导致的后代不育、杂种发育不良等现象是限制其应用的主要原因 , 因此研究多倍体植
株染色体的组成及来源可以为人工有目的地进行多倍体育种提供细胞学参考 , 并进一步应用于科学研
究和生产实践。
番木瓜四倍体类型是进行番木瓜品种选育和倍性育种的宝贵材料 , 因此关于四倍体染色体组成和
来源等细胞学方面的研究对于研究多倍体遗传特性和育种优势具有重要的理论与实践意义。
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