全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2004 , 31 (6) : 814～816
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 02 - 02 ; 修回日期 : 2004 - 04 - 05
基金项目 : 国家高技术研究发展计划专项 (2002AA241251 , 2002AA207012) ; 国家自然科学基金资助项目 (30170644 , 30470120) ; 教育部
跨世纪优秀人才培养计划项目 ; 南京农业大学青年科技创新基金项目 (KJ04009)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail : jfchen @njau1edu1cn)
黄瓜前中期染色体 C - 分带及其制备方法研究
钱春桃　陈劲枫 3 　罗向东　曹清河　雷　春
(作物遗传与种质创新国家重点实验室 , 南京农业大学园艺学院 , 南京 210095)
摘 　要 : 以活体种子根为材料 , 采用放线菌酮预处理 , 直接获得了清晰的黄瓜前中期染色体 C - 分带。
黄瓜前中期染色体的长度介于 3～8μm , 单套染色体组具有 21 条稳定的 C - 带 , 包括 12 条末端带、7 条着
丝点带、1 条中间带和 1 条随体带。还探讨了影响前中期 C - 分带制备的关键因素 , 提出了黄瓜前中期染色
体 C - 分带的实用制备方法。
关键词 : 黄瓜 ; 染色体 ; C - 分带 ; 前中期
中图分类号 : S 64212 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2004) 0620814203
C2banding of Prometaphase Chromosomes in Cucumber and the Procedure for
Slide Preparation
Qian Chuntao , Chen Jinfeng3 , Luo Xiangdong , Cao Qinghe , and Lei Chun
( State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement , College of Horticulture , Nanjing Agricultural University , Nanjing
210095 , China)
Abstract : Clear C2bands at prometaphase were obtained in cucumber ( Cucumis sativus L. , 2n = 2x = 14)
when cycloheximide was applied to the germinating roots in vivo as pretreatment . Chromosome length at
prometaphase varied from 3 to 8μm. Haploid complement had 21 distinct and stable C2bands , including 12 telomer2
ic - , 7 centromeric - , 1 intercary - and 1 satellite2bands. Some factors affecting the band formation were investi2
gated and a practical procedure of C2banding of prometaphase chromosome was proposed.
Key words : Cucumber ; Chromosome ; C2banding ; Prometaphase
1 　目的、材料与方法
中期的 C - 分带是鉴别植物染色体的常用方法。在黄瓜上 , 我们采用中期染色体 C - 分带改良的
BSG流程 , 识别出黄瓜的每一条染色体〔1〕, 但是该流程较为复杂 , 而且 , 由于中期染色体短 , C - 分
带的分辨率仍不高 , 准确识别每条染色体仍需要丰富的细胞学经验。前中期染色体比中期染色体长 ,
稳定清晰的前中期的 C - 分带应更利于鉴别每一条黄瓜染色体。放线菌酮 (Cycloheximide) 预处理非
离体的根尖 , 易于富集前中期染色体〔2〕。因此 , 我们利用放线菌酮预处理非离体的种子根 , 研究前中
期染色体 C - 分带的制备技术 , 提高 C - 分带的分辨率 , 简化 C - 分带的制备流程 , 以改进黄瓜染色
体的识别技术。
试验在 2003 年 7～12 月进行。以高代自交的栽培黄瓜‘北京截头’ ( Cucumis sativus L. ‘Beijingji2
etou’) 为材料。取饱满、大小一致的黄瓜种子在 28 ℃培养箱 ( HG30323A) 中浸种发根 , 当主根萌发
至 015 cm 时 , 切去根尖、发侧根。当侧根长至 018 cm 时 , 采用现配的放线菌酮在 18 ℃下避光预处
理 , 药液刚浸没根尖 , 以制备前中期染色体的 C - 分带。
预处理最佳起始时间的确定 : 从 7 : 00 到 20 : 30 , 每隔 30 min 取 10 个根尖制片 , a. 不预处理 ,
固定保存 , 直接解离镜检 , 统计自然状态下前中期分裂相的比例 , 确定前中期分裂相最多的时候 ; b.
以 40 mg·kg - 1的放线菌酮预处理 2 h , 随后固定解离镜检 , 以统计前中期染色体分裂相的比例。
预处理方式 : 参考李懋学等〔2〕的方法进行设置 , a. 种子侧根分为 : 离体和非离体 ; b. 放线菌酮
的浓度包括 , 20、30、40、50、60、70、80 和 90 mg·kg - 1 ; c. 处理的时间分为 : 1、2、3、4 和 5 h。
共获得 80 种处理 , 每个处理制片 5 张。
固定、解离、染色和压片 : 用卡诺液 (冰乙酸∶无水乙醇 = 3∶1) 固定 2 h , 用 012 mol·L - 1的 HCl 解
离 , 卡宝品红染色 , 45 %醋酸浸润、压片。Olympus (BX51) 显微镜镜检、照相。
取 10 个染色体形态良好的前中期的 C - 分带进行分析 , 按照第一届全国植物染色体学术讨论会
的约定命名带型 , 参照中期染色体的 C - 分带〔1〕进行分带染色体排序。为了行文方便 , 本文将黄瓜单
套 7 条染色体由长到短依次记为 : 1C、2C、3C、4C、5C、6C和 7C (C是 Chromosome 的缩写) 。
2 　结果与分析
211 　前中期染色体的形态和 C - 分带
前中期单条染色体的长度介于 3～8μm , 是中期染色体长度〔1〕的 2～4 倍。单套染色体组中的
1C～6C的臂比都介于 110～117 , 是中着丝点染色体 (m) ; 7C 的臂比大于 117 , 是亚中着丝点染色体
(sm) 。试验还常观察到 1～3 对染色体在主缢痕处发生断裂 (如 3C) 或被拉长 (如 1C和 4C) , 这些断
裂区可能是黄瓜染色体的 NOR 和主缢痕的复合区。本文观察到的主缢痕断裂现象与他人的报道〔3〕一
致。
黄瓜前中期染色体的 C - 分带清晰稳定。单套染色体组共有 21 条 C - 分带 , 每条染色体的带纹不
尽相同。1C、2C、5C和 6C都有 3 条带 , 包括 1 条完整的着丝点带和两臂各自的 1 条末端带 ; 3C长臂
的着丝点带最大 , 同时还有 1 条随体带 , 短臂有 1 条弱的末端带 ; 4C除了有 1 条着丝点带和 2 条末端
带外 , 还含有单套染色体组的唯一的 1 条中间带 ; 7C 短臂有一条较大的着丝点带 , 长臂有 1 条末端
带。另外 , 每条染色体的总带纹约占各自染色体面积的 30 %～70 % , 其中 4C 带纹的相对面积最大 ,
约为 70 %。
图 1 　黄瓜前中期染色体的 C - 分带及其带型模式图
箭头示主缢痕断裂。
Fig. 1 　C2banding and their ideograms of pro2metaphase chromosomes in cucumber
Arrows point the breakage of primary constriction.
212 　前中期 C - 分带制备的关键因素
21211 　预处理的起始时间 　在一天不同的时间直接取侧根进行压片镜检 , 观察到的前中期分裂相的
比例都很低 , 常小于 3 % , 不存在分裂高峰。但是 , 经 40 mg·kg - 1放线菌酮预处理后 , 不同起始时间
的前中期染色体分裂相的比例不同 (图 2) 。在上午 9 : 15 左右以及下午 18 : 15 左右容易获得前中期
染色体及其 C - 分带 (图 1) , 在 11 : 00～15 : 00 之间 , 很难观察到前中期染色体。这种现象的成因
518　6 期 钱春桃等 : 黄瓜前中期染色体 C - 分带及其制备方法研究 　
还不清楚 , 但是实践中 , 在上午 9 : 15 或下午 18 : 15 左右 , 利用放线菌酮预处理非离体的种子根 ,
更容易获得前中期的 C - 分带。
图 2 　不同时刻的预处理与前中期的平均分裂相
Fig. 2 　Pretreatments at different time and their mean division frequency at prometaphase
21212 　预处理的方式 　在早晨 9 : 15 或下午 18 : 15 左右考察不同预处理方式的效应。当浓度适宜时 ,
放线菌酮预处理非离体的种子根 , 可以明显聚集中期或前中期染色体的分裂相 , 获得前中期 C - 分
带 ; 而预处理离体的种子根 , 不论放线菌酮的浓度多大 , 处理与未处理没有区别 , 不能获得前中期染
色体的 C - 分带。同时 , 放线菌酮预处理非离体种子根 2～3 h , 浓度不同 , 效应不同。当浓度低于 30
mg·kg - 1时 , 根尖的分裂相常与未处理的没有区别 ; 当浓度为 40～50 mg·kg - 1时 , 前中期和中期的分
裂相都比较高 , 平均都可达到 10 % , 其中 80 %以上前中期的染色体都具有 C - 分带 (图 1) 。当浓度
在 60～70 mg·kg - 1时 , 通常只能获得中期染色体 , 且比例常低于 5 % ; 当浓度大于 80 mg·kg - 1 , 很难
观察到中期或前中期染色体 , 常只有点状的染色颗粒。另外 , 当浓度为 40～70 mg·kg - 1 , 在 2～3 h 之
间 , 随着处理时间的延长 , 中期分裂相的比例增加 , 前中期分裂相减少 , 当时间超过 4 h , 通常只观
察到中期染色体。
213 　试验确立的流程
在早晨 9 : 15 左右以及下午 18 : 15 左右 , 用 40～50 mg·kg - 1的放线菌酮预处理非离体侧根 2～3 h ,
随后用卡诺液体进行固定 , 用 012 mol·L - 1 HCl 解离 , 卡宝品红染色 , 压片、镜检 , 可获得良好的前中期
染色体的 C - 分带。通过本流程获得的前中期的 C - 分带与中期的〔1〕基本一致 , 表明利用放线菌酮诱导
C - 分带的方法是可行的。而且 , 由于前中期染色体比中期染色体长 , 其 C - 分带更清晰、分辨率更高。
本文所确立的试验流程简单、经济 , 对葫芦科作物 C - 分带的研究有一定的借鉴意义。
本试验没有采用强碱变性和 Giemsa 染色的 C - 分带制备方法 , 采用放线菌酮预处理就比较容易地获
得了前中期染色体的 C - 分带 , 这可能首先与黄瓜本身异染色质含量丰富有关〔4〕, 还可能与放线菌酮特
定的诱导作用有关。由于常染色质和异染色质的固缩程度不同 , 放线菌酮可能会对这两种染色质组蛋白
的合成和组装〔2〕产生不同的抑制效应 , 即大量减少常染色质部分组蛋白的合成或结合 , 而对异染色质部
分组蛋白的合成或结合影响较小 , 导致常染色质部分不能被卡宝品红染色 , 而异染色质部分却能染色 ,
从而形成前中期 C - 分带 ; 在中期 , 由于组蛋白已经与 DNA 紧密地结合 , 放线菌酮无法抑制它们的结合
和组装 , 所以试验没有获得中期染色体的 C - 分带。前中期 C - 分带的成因还有待深入研究。
参考文献 :
1 　Chen J F , Staub J E , Jiang J M. A reevaluation of karyotype in cucumber ( Cucumis sativus L. ) . Genetic Resources Crop Evolution , 1998 , 45
(4) : 301～305
2 　李懋学 , 张赞平. 作物染色体及其研究技术. 北京 : 中国农业出版社 , 1996. 29
3 　Dane F , Tsuchiya T. Chromosomes studies in the geneus Cucumis . Euphytica , 1976 , 25 : 367～374
4 　Ramachandran C , Narayan R KJ . Chromosomal DNA variation in Cucumis . Theor. Appl . Genet . , 1985 , 69 : 497～502
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