全 文 ：兰科 11 属 14 种植物核型分析
?
莫 饶1 , 冷青云2 ,3 , 黄明忠1 , 彭 彬1 ,
唐燕琼1 , 罗远华1 , 邓小果1
( 1 海南大学农学院 , 海南 儋州 571737; 2 北京林业大学林木育种国家工程实验室 , 北京 100083;
3 北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室 , 北京 100083 )
摘要 : 采用染色体压片技术对兰科 (Orchidaceae) 11 属 14 种植物进行染色体数目和核型研究。结果如下 :
短序脆兰 ( Acampepapillosa) 2 n= 2 x= 36m+ 2sm; 多花脆兰 ( Acampe rigida) 2 n= 2 x= 32m+ 6sm; 窄唇蜘蛛
兰 ( Arachnis labrosa) 2 n= 2 x= 34m+ 4sm; 广东隔距兰 ( Cleisostoma simondii var. guangdongense) 2 n= 2 x= 32m
+ 6sm; 五唇兰 ( Doritis pulcherima) 2 n = 2 x = 30m+ 8sm; 镰叶盆距兰 ( Gastrochilus acinacifolius) 2 n = 2 x =
38m; 盆距兰 ( Gastrochiluscalceolaris) 2 n= 2 x= 38m; 无茎盆距兰 ( Gastrochilus obliquus) 2 n= 2 x= 38m; 白唇
槽舌兰 ( Holcoglossumsubulifolium) 2 n= 2 x = 38m; 大尖囊兰 ( Kingidium deliciosum) 2 n= 2 x = 30m+ 8sm; 钗
子股 ( Luisia morsei) 2 n= 2 x= 24m+ 12sm+ 2st; 鹿角兰 ( Pomatocalpa spicatum) 2 n= 2 x= 36m+ 2sm; 海南钻
喙兰 ( Rhynchostylis gigantea) 2 n = 2 x= 36m+ 2sm; 大叶寄树兰 ( Robiquetia spathulata) 2 n = 2 x= 36m+ 2sm。
根据研究结果 , 对兰科植物的系统与进化进行了简要讨论。
关键词 : 兰科 ; 指甲兰亚族 ; 染色体 ; 核型
中图分类号 : Q 942 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700 (2009) 06 - 504 - 05
A Karyological Study of Fourteen Species in Eleven
Genera of the Orchidaceae
MO Rao1 , LENG Qing-Yun2 , 3 , HUANG Ming-Zhong1 , PEN Bin1 ,
TANG Yan-Qiong
1
, LUO Yuan-Hua
1
, DENG Xiao-Guo
1
(1 Agronomy College, Hainan University Danzhou, Hainan 571737 , China; 2 National Engineering
Laboratory of Breeding in Forest Trees, Beijing Forestry University, Beijing 100083 , China;
3 Key Laboratory for Genetics and Breeding in Forest Trees and Ornamental Plants of
Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083 , China)
Abstract: The chromosome number and karyotype of 14 species in 11 genera of the Orchidaceaewas studied . The results
showedthat Acampepapillosa is 2 n = 2 x = 36m+ 2sm; A. rigida 2 n= 2 x= 32m+ 6sm; Arachnis labrosa 2 n = 2 x =
34m+ 4sm; Cleisostoma simondii var. guangdongense2 n= 2 x= 32m+ 6sm; Doritis pulcherima 2 n = 2 x= 30m+ 8sm;
Gastrochilus acinacifolius 2 n= 2 x = 38m; G. calceolaris 2 n = 2 x = 38m; G. obliquus 2 n = 2 x= 38m; Holcoglossum
subulifolium2 n= 2 x= 38m; Kingidiumdeliciosum2 n = 2 x= 30m+ 8sm; Luisia morsei 2 n= 2 x= 24m+ 12sm+ 2st;
Pomatocalpa spicatum2 n= 2 x= 36m+ 2sm; Rhynchostylis gigantean 2 n= 2 x= 36m+ 2sm; and Robiquetia spathulata
2 n= 2 x= 36m+ 2sm . The system and evolution in the Orchidaceae was briefly discussed based on our results .
Key words: Orchidaceae; Subtrib . Aeridinae; Chromosome; Karyotype
云 南 植 物 研 究 2009 , 31 (6) : 504～508
Acta Botanica Yunnanica DOI : 10 .3724?SP. J . 1143 .2009.09139
? ?基金项目 : 海南省教育厅高等学校科研资助项目 ( Hj200533) , 海南大学博士启动基金 (2007 年 )
收稿日期 : 2009 - 07 - 22 , 2009 - 09 - 14 接受发表
作者简介 : 莫饶 , 男 , 副教授 , 博士。主要从事热带珍稀植物种质创新与应用开发。E-mail : xiaotaomo@ tom. com
兰科 (Orchidaceae) 是被子植物第二大科 , 全
世界约有 800 属 20 000 多种 (Renner, 2006)。广泛
分布于全球热带、亚热带和温带地区 , 特别是热
带地区的兰科植物具有极高的多样性 (Gustavo,
1996)。中国具有复杂的地理环境和多样的气候 ,
兰科种类也较丰富 , 约 1 200 多种 (陈心启和罗毅
波 , 2003)。兰科植物由于在自然界杂交的缘故 ,
中间类型多 , 变异较大 , 其分类界限不是很明确 ,
使兰科的分类和整理具有很大的困难 (梁红建等 ,
1996)。目前兰科的分类还是以经典分类学为主 ,
其形态学特征是最主要的依据 (杨志娟等 , 2005)。
目前对科内各类群间亲缘关系和进化趋势的了解
仍较初步 , 对其进行细致研究需要在形态学的基
础上采用多学科综合研究 , 更重视微观形态与分
子水平的研究 , 以取得更好的成果 ( 郎楷永等 ,
1999; 陈心启和罗毅波 , 2003)。
染色体研究可以为植物进化和系统发育研究
提供有 价 值的 信 息 (Stebbins, 1971; 洪德 元 ,
1990)。中国兰科的细胞学研究国内外有一些报
道 , 国外文献中主要报道了位于中国横断山脉东
南区、有代表性的无柱兰属 ( Amitostigma)、红门
兰属 ( Orchis)、玉凤兰属 ( Habenaria) 和舌喙兰
属 ( Hemipilia) 等 9 属 14 个种植物的染色体数目
(Luo, 2004) , 国内的研究重点主要集中在药用或
观赏价值高的属如: 石斛属 ( Dendrobium)、兰属
( Cymbidium)、兜兰属 ( Paphiopedilum)、虾脊兰属
( Calantha)、白芨属 ( Bletilla) 等 ( 程 式君等 ,
1985; 李玉阁等 , 2002a, b, 2003; 陈瑞阳等 , 2003;
杨志娟 , 2006; 冷青云等 , 2008, 2009) , 指甲兰亚
族中 , 只有万代兰属 ( Vanda)、蝴蝶兰属 ( Pa-
laenopsis)、火焰兰属 ( Grosourdya) 等少数几类有
研究 (陈瑞阳等 , 2003)。本文主要对分布于中国
海南的兰科兰亚科万代兰族指甲兰亚族的 11 属 14
种植物染色体数目和核型进行了报道 , 为以后研
究该亚族植物的遗传变异、系统演化及观赏种类
的杂交育种选育等提供依据。
1 材料与方法
1 .1 试验材料
材料均采自海南 , 并引种栽培于海南大学儋州校区
农学院实习基地。凭证标本藏于海南大学儋州校区农学
院实习基地野生兰花圃。材料名称、采集地及凭证标本
见表 1。
1 .2 染色体标本制备及核型分析方法
取成熟植株新长出的根尖 , 冲洗干净后用饱和的对
二氯苯溶液于 4℃冰箱中处理 3～ 4 h, 然后用卡诺氏液
(95 %乙醇∶冰乙酸 = 3∶1) 于 4℃冰箱中固定 4～20 h, 1
mol L
- 1 盐酸于 60℃解离 6～7 min, 改良的石炭酸品红染
色压片。镜检并统计染色体数。然后选取染色体形态好
又分散的细胞在 OlympusBH-2 显微镜下拍照 , 作核型分
析。统计 30 个以上细胞 , 以其中 85% 以上细胞具有的
恒定一致的染色体数来作为该种的染色体数 (李懋学和
陈瑞阳 , 1985)。每个类群取 5 个细胞的核型平均值。核
型不对称系数按 Arano (1963) 的方法 , 比值越大越不对
称。核型分类按 Stebbins (1971) 的方法划分。
表 1 材料来源
Table 1 Source of materials
属 Genus 种类 Taxa 采集地 Locality 凭证标本 Voucher
脆兰属 Acampe 短序脆兰 A ?. papillosa ( lindl .) Lindl . 海南乐东 Ledong, Hainan B . Peng DXC 07 -01 ( 彭彬 )
多花脆兰 A ?. rigida (Buch . -Ham . ex J . E .
Smith) P . F . Hunt 海南儋州 Danzhou, Hainan R . Mo DHV 02 ?-05 ( 莫饶 )
蜘蛛兰属 Arachnis 窄唇蜘蛛兰 A E. labrosa (Lindl .) Rchb . F . 海南乐东 Ledong, Hainan R . Mo ZCZZ 02 ?-05 (莫饶 )
隔距兰属 Cleisostoma 广东隔距兰 C `. imondii ( Gagnep .) Seidenf .
var u. guangdongense Z . H . Tsi 海南东方 Dongfan, Hainan B . Peng GDGJ 06 @-10 (彭彬 )
五唇兰属 Doritis 五唇兰 D ?. pulcherima Lindl . 海南东方 Dongfan, Hainan B . Peng WC 06-10 ( 彭彬 )
盆距兰属 Gastrochilus 镰叶盆距兰 G `. acinacifolius Z . H . Tsi 海南白沙 Baisha, Hainan B . Peng LYPJ 06 .-10 ( 彭彬 )
盆距兰 G ?. calceolaris D . Don 海南乐东 Ledong, Hainan R . Mo PJ 02-05 (莫饶 )
无茎盆距兰 G `. obliquus (Lindl .) Kuntze 海南五指山 Wuzhishan, Hainan R . Mo WJPJ J 02 ?-06 (莫饶 )
槽舌兰属 Holcoglossum 白唇槽舌兰 H d. ubulifolium ( Rchb . F .) Garay 海南乐东 Ledong, Hainan B . Peng BCCS 07 =-01 ( 彭彬 )
尖囊兰属 Kingidium 大尖囊兰 K ?. deliciosum ( Rohb . F .) Sweet 海南白沙 Baisha, Hainan R . Mo DJN 06-03 (莫饶 )
钗子股属 Luisia 钗子股 L ?. morsei Rolfe 海南儋州 Danzhou, Hainan R . Mo CZG 06-03 ( 莫饶 )
鹿角兰属 Pomatocalpa 鹿角兰 P ?. picatumBreda 海南儋州 Danzhou, Hainan B . Peng LJ 06-09 ( 彭彬 )
钻喙兰属 Rhynchostylis 海南钻喙兰 R `. gigantea (Lindl .) Ridl . 海南昌江 Changjiang, Hainan R . Mo HNZH 02 -05 ( 莫饶 )
寄树兰属 Robiquetia 大叶寄树兰 R `. spathulata (Bl .) J . J . Smith 海南儋州 Danzhou, Hainan B . Peng DYJS 06 3-09 (彭彬 )
5056 期 莫 饶等 : 兰科 11 属 14 种植物核型分析
2 结果与分析
万代兰族指甲兰亚族的 11 属 14 种植物的染
色体参数和核型特征见表 2; 中期染色体图、核
型图见图 1 , 2。
14 种兰科植物染色体数目均为 2 n= 38, 以正
中部着丝点区染色体作为其核型的主要组成部分 ,
有些种具有数量不等的近中部着丝点区染色体 ,
钗子股还有 1 对近端部着丝点区染色体。平均臂
比在 1 .24～1 .59 之间 , 最长染色体与最短染色体
之比在 1 .41～2.78 之间 , 核不对称系数在 55.40～
图 1 14 种兰科植物中期染色体图
Fig . 1 Metaphase chromosome of fourteen Orchidaceae
A . A . papillosa; B . A . rigida; C . A. labrosa; D . C . simondii ; E . D. pulcherima; F . G. acinacifolius; G . G. calceolaris;
H . G. obliquus; I . H. subulifolium; J . K. deliciosum; K . L . morsei ; L . P . spicatum; M . R . gigantea; N . R. spathulata
605 云 南 植 物 研 究 31 卷
图 2 14 种兰科植物核型图
Fig . 2 Karyotype of fourteen Orchidaceae
A′. A. papillosa; B′. A. rigida; C′. A . labrosa; D′. C . simondii ; E′. D. pulcherima; F′. G. acinacifolius; G′. G. calceolaris;
H′. G. obliquus; I′. H . subulifolium; J′. K. deliciosum; K′. L . morsei ; L′. P . spicatum; M′. R . gigantea; N′. R. spathulata
表 2 兰科 11 属 14 种植物核型参数
Table 2 Karyotype parameter of of 14 species in 11 genera of the orchidaceae
属 Genus 种类 Taxa
核型公式
Karyotypeformula
平均臂比
A ?. A E. R
最长?最短
Lt?St
臂比 > 2 ?的
比率 P.C.A
不对称系
数 As %.k(%)
类型
Type
脆兰属 Acampe 短序脆兰 A ?. papillosa 2 Hn= 2 x= 36m+ 2sm 1 ?. 27 1 .76 0 O. 00 55 $. 98 1 wA
多花脆兰 A ?. rigida 2 Hn= 2 x= 32m+ 6sm 1 ?. 46 1 .78 0 8. 00 59 $. 29 1 wA
蜘蛛兰属 Arachnis 窄唇蜘蛛兰 A 2. labrosa 2 Hn= 2 x= 34m+ 4sm 1 ?. 32 1 .85 5 O. 26 56 $. 97 2 wA
隔距兰属 Cleisostoma 广 东 隔 距 兰 C ?. simondii
var ?. guangdongense 2 Hn= 2 x= 32m+ 6sm 1 ?. 40 1 .71 0 O. 00 58 $. 30 1 wA
五唇兰属 Doritis 五唇兰 D ?. pulcherima 2 Hn= 2 x= 30m+ 8sm 1 ?. 34 1 .81 10 a. 52 57 $. 28 2 wA
盆距兰属 Gastrochilus 镰叶盆距兰 G ?. acinacifolius 2 Hn= 2 x= 38m 1 .24 1 .84 0 O. 00 55 $. 90 1 wA
盆距兰 G ?. calceolaris 2 Hn= 2 x= 38m 1 ?. 30 2 .78 0 O. 00 56 $. 43 1 yB
无茎盆距兰 G 7. obliquus 2 Hn= 2 x= 38m 1 ?. 30 1 .97 0 O. 00 56 $. 59 1 wA
槽舌兰属 Holcoglossum 白唇槽舌兰 H ?. subulifolium 2 Hn= 2 x= 38m 1 .24 1 .91 0 O. 00 55 $. 40 1 wA
尖囊兰属 Kingidium 大尖囊兰 K ?. deliciosum 2 Hn= 2 x= 30m+ 8sm 1 ?. 47 1 .96 5 O. 26 59 $. 43 2 wA
钗子股属 Luisia 钗子股 L ?. morsei 2 An= 2x = 24m+ 12sm+ 2st 1 ?. 59 2 .16 15 a. 79 61 $. 42 2 yB
鹿角兰属 Pomatocalpa 鹿角兰 P ?. spicatum 2 Hn= 2 x= 36m+ 2sm 1 ?. 37 1 .41 0 O. 00 57 $. 76 1 wA
钻喙兰属 Rhynchostylis 海南钻喙兰 R 7. gigantea 2 Hn= 2 x= 36m+ 2sm 1 ?. 35 1 .66 5 O. 26 57 $. 45 2 wA
寄树兰属 Robiquetia 大叶寄树兰 R !. spathulata 2 Hn= 2 x= 36m+ 2sm 1 ?. 41 1 .68 0 O. 00 58 $. 57 1 wA
61 .42 之间 , 从核型类型来看 , 主要集中在 1A 和
2A , 只有钗子股和盆距兰核型属于 2B 和 1B。从
核型分类上这些种类都处于较对称类型。
3 讨论
本文研究的指甲兰亚族 11 属 14 个种的染色体
数目均为 2 n= 2 x= 38, 与 Kao等 (2001) 报道的对
7056 期 莫 饶等 : 兰科 11 属 14 种植物核型分析
五唇兰、蝴蝶兰属 5 个种的典型核型和 9 个种的染
色体数目相一致。陈瑞阳等 (2003) 报道了指甲兰
亚族的 7 属 11 种的染色体和核型 , 其中火焰兰属的
火焰兰有 2 n= 2 x= 38 和 2 n= 6 x= 114 两种染色体
数目 , 琴唇万代兰也有两种染色体数目 2 n= 2 x= 38
和 2 n= 4 x= 76, 矮万代兰染色体数目为 2 n= 4 x=
76, 其他种类的染色体数目均为 2 n= 2 x= 38。核型
分类则都为 2B 型。由此可见 , 就目前的结果来
看指甲兰亚族各属植物染色体数目较恒定 , 多为
二倍体 , 少数种为多倍体 , 染色体基数为 19。
核型分类也为较对称的 1A、2A、2B。
兰科是一个进化而复杂的科。指甲兰亚族又
是兰科中较进化的一类 , 然其染色体和核型表现
是保守和较对称的类型。李玉阁等 ( 2002a, b,
2003) 对形态较为进化的兰属研究发现 , 其核型
却相对较为原始 , 这与本文的研究结果一致。杨
志娟等 ( 2006) 对较原始的兜兰属研究表明 , 兜
兰属具有变化的染色体数和较进化的核型。但杨
涤清等 ( 1989 ) 对兰科植物中比较原始的类群
———头蕊兰属 ( Cephalanthera) 的金兰 ( C . er-
ecta) 和银兰 ( C . falcata) 的核型研究结果发现 ,
形态上较原始的头蕊兰属中 , 竟出现了不对称程
度较高的类型 , 核型均属不对称的“3C”型。
以上的结果很难用植物分类和进化学家 Stebbins
(1971) 的观点来解释 , 即 : 高等植物核型进化
的基本趋势是由对称向不对称方向发展 , 系统演
化上处于比较古老或原始的植物 , 往往具有较对
称的核型 , 而不对称的核型则通常出现在较进化
或特化的植物中。兰科植物核型进化如何 , 这需
要对更多的兰科植物进行核型分析后才能确定。
〔参 考 文 献〕
杨志 3娟 , 2006 . 兜兰属 ( Paphiopedilum) 植物细胞学及其亲缘关系
的研究 [ D] . 杨凌 : 西北农林科技大学 ( 硕士论文 )
陈瑞 4阳 , 宋文芹 , 李秀兰等 , 2003 . 中国主要经济植物基因组染
色体图谱 (Ⅲ ) [ M] . 北京 : 科学出版社 , 534—634
洪德 4元 , 1990 . 植物细胞分类学 [M ] . 北京 : 科学出版社
郎楷 4永 , 陈心启 , 吉占和 , 1999 . 中国植物志 (第 17 卷 ) [ M] . 北
京 : 科学出版社 , 6—8
Aran #o H , 1963 . Cytological studies in subfamily Carduoideae ( Composi-
tae) of Japan IX . [ J ] . The Botanical Magazine, Tokyo, 76 : 32
Chen ?XQ ( 陈心启 ) , Luo YB (罗毅波 ) , 2003 . Advances in someplant
gropes in China I . A rctrospect and prospect of Orchidology in Chi-
na [ J ] . Acta Botanica Sinica ( 植物学报 ) , 45 (增刊 ) : 2—20
Chen ?g SJ (程式君 ) , Hu ZH ( 胡 志横 ) , Li XL ( 李秀 兰 ) et al. ,
1985 . A preliminary study on the chromdsomed of Dendrobium in
China [ J ] . Acta Horticulturae Sinica (园艺学报 ) , 12 : 119—124
Gust ?avo AR , 1996 . The orchid family [ A ] . In: IUCN?SSC Orchid Spe-
cialist Group ( ed .) , Orchids-Status Survey and Conservation Action
Plan [ M] . Switzerlan and Cambridge: IUCN , Gland , UK . 3—4
Kao ?YY , Chang SB, Lin TY et al. , 2001 . Differential aceumulation of
heterochromatin as a cause for karyotype variation in Phalaenopsis
Orchids [ J ] . Annals of Botany, 87 : 387—395
Leng ?QY ( 冷青云 ) , Mo R ( 莫饶 ) , 2008 . The karyotype analysis of
Calanthe triplicate [ J ] . J ournal of Tropical and Subtropical Botany
( 热带亚热带植物学报 ) , 16 (2 ) : 165—168
Leng ?QY (冷青云 ) , Mo R ( 莫饶 ) , Peng B (彭彬 ) et al. , 2009 . A
karyological study of six species of Cymbidium [ J ] . Acta Horticultu-
raeSinica ( 园艺学报 ) , 36 (2) : 291—296
Li M ?X (李懋学 ) , Che RY ( 陈瑞阳 ) , 1985 . A suggestion on standard-
ization of karyotype analysis in plant [ J ] . Journal of Wuhan Botani-
cal Research ( 武汉植物学研究 ) , 3 (4 ) : 297—302
Li Y ?G (李玉阁 ) , Guo WH ( 郭卫红 ) , Wu BJ ( 吴伯骥 ) , 2002a . A
karyological study of seven species and one variety of Cymbidium
from China [ J ] . Acta Phytotaxonomica Sinica ( 植物分类学报 ) ,
40 (5 ) : 406—413
Li Y ?G ( 李玉阁 ) , Guo WH ( 郭卫 红 ) , Wu BJ ( 吴 伯骥 ) , 2002b .
Studieson karyotypes of four species of Cymbidium in China [ J ] .
Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica ( 西 北 植物 学报 ) , 22
( 6) : 1438—1444
Li Y ?G (李玉阁 ) , Guo WH (郭卫红 ) , Wu BJ ( 吴伯骥 ) , 2003 . A
karyological study of six Chinese species of Cymbidium [ J ] . Acta
Botanica Yunnanica ( 云南植物研究 ) , 25 ( 1) : 83—89
Lian ?gHJ ( 梁红 建 ) , Liu M ( 刘 敏 ) , Zhong ZY ( 钟志 宇 ) et al. ,
1996 . Identification and classification of Chinese Cymbidium with
RAPD [ J ] . Acta HorticulturaeSinica (园艺学报 ) , 23 ( 4) : 365—
370
Luo ?YB , 2004 . Cytological studies on some representative species of the
tribe Orchideae ( Orchidaceae) from China [ J ] . Botanical J ournal of
the Linnean Society, 145 (2 ) : 231—238
Renn ?er SS, 2006 . Rewardless flowers in the angiosperms and the role of
insect cognition in their evolution [ A ] . In: Plant-Pollinator Interac-
tions: FromSpecialization to Generalization ( eds Waser NM, Olerton
J ) [M ] . Chicago: Chicago University Press, 123—144
Steb ?bins GL , 1971 . Chromosomal Evolution in Higher Plants [M ] . Lon-
don: Edward Arnold Press, 87—89
Yang ?DQ ( 杨涤清 ) , Zhu XF (朱燮桴 ) , 1989 . Studies on karytypes of
Cephanther erecta and C. falcala [ J ] . Acta Phytotaxonomica Sinica
( 植物分类学报 ) , 27 : 114—117
Yang ?ZJ (杨志娟 ) , Zhu GF ( 朱根发 ) , Zhang X (张显 ) , 2005 . Re-
search advances of Orchidaceaeplants in phylogeny and genetic rela-
tion [ J ] . Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica ( 西北植物学
报 ) , 25 (9 ) : 1900—1905
805 云 南 植 物 研 究 31 卷