全 文 ：青藏高原东南缘五种火绒草属植物的核型*
王广艳1,2,4, 孟摇 盈1,2,3, 聂泽龙1, 杨永平1,2,3**
(1 中国科学院昆明植物研究所生物多样性与生物地理学重点实验室, 云南 昆明摇 650201; 2 中国科学院昆明
植物研究所西南野生生物种质资源库, 云南 昆明摇 650201; 3 中国科学院青藏高原研究所昆明部,
云南 昆明摇 650201; 4 中国科学院大学, 北京摇 100049)
摘要: 报道我国青藏高原东南缘 5 种 6 个居群火绒草属植物的染色体数目和核型。 银叶火绒草 Leontopodi鄄
um souliei 2n=2x=24 =13M+8m+3sm, 1B; 坚杆火绒草 L. franchetii 2n = 2x = 26 = 6M+18m+2sm, 2A; 华火
绒草 L. sinense; 四川木里海拔 2 406 m的居群: 2n=2x=26 =4M+22m, 1B, 四川木里海拔 3 074 m居群: 2n
=4x=52 =16M+36m, 1B; 美头火绒草 L. calocephalum 2n=4x=48 =3M+43m+2sm, 1B; 毛香火绒草 L. stra鄄
cheyi 2n=4x=48 =13M+35m, 1A。 对现有的染色体资料分析表明: 火绒草属的染色体核型比较对称, 但种
间具一定的变异; 多倍化可能是该属在我国青藏高原及其周边地区发生强烈物种分化的重要原因之一。
关键词: 火绒草属; 青藏高原; 染色体数目; 核型; 多倍体
中图分类号: Q 943摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文献标识码: A摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文章编号: 2095-0845(2013)03-355-06
Karyotypes of Five Leontopodium Species from the Southeastern
Qinghai鄄Tibet Plateau, Southwest China
WANG Guang鄄Yan1,2,4, MENG Ying1,2,3, NIE Ze鄄Long1, YANG Yong鄄Ping1,2,3**
(1 Key Laboratory of Biodiversity and Biogeography, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650201, China;
2 Plant Germplasm and Genomics Center, China Germplasm Bank of Wild Species, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy
of Sciences, Kunming 650201, China; 3 Institute of Tibetan Plateau Research at Kunming, Chinese Academy of Sciences,
Kunming 650201, China; 4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract: The chromosome numbers and karyotypes of five species of the genus Leontopodium (Asteraceae) from
Southeastern Qinghai鄄Tibet Plateau, Southwest China were investigated. Three species were studied karyomorpholog鄄
ically and reported for the first time: L. franchetii 2n=2x=26 =6M+18m+2sm, 2A; L. calocephalum 2n=4x= 48 =
3M+43m+2sm, 1B; L. stracheyi 2n=4x=48 = 13M+35m, 1A. Two species L. souliei and L. sinense presented dif鄄
ferent chromosome numbers and karyotypes from the previous reports, that is, L. souliei 2n = 2x = 24 = 13M+8m+
3sm, 1B; L. sinense, the population collected at altitude 2 406 m a.s. l. Muli County, Sichuan Province: 2n= 2x=
26 =4M+22m, 1B, the population collected at altitude 3 074 m a.s. l. Muli County, Sichuan Province: 2n=4x=52
=16M+36m, 1B. The comparison of existent chromosomal data indicates that Leontopodium is a genus with symme鄄
try karyotype, but diversified obviously among different species. Polyploidization might have played an important
role in the speciation and evolution of Leontopodium on the Qinghai鄄Tibet Plateau and its southeastern peripher鄄
al regions.
Key words: Leontopodium; Qinghai鄄Tibet Plateau; Chromosome number; Karyotype; Polyploidy
植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 2013, 35 (3): 355 ~ 360
Plant Diversity and Resources摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 DOI: 10. 7677 / ynzwyj201313035
*
**
基金项目: 科技部科技基础性工作专项重点项目 (2007FY110100); 国家自然科学基金项目 (31270273, 41271058); 中国科学
院生命科学领域基础前沿专项项目 (KSCX2鄄EW鄄J鄄24); 国家重点基础研究发展计划 (2010CB951704)
通讯作者: Author for correspondence; E鄄mail: yangyp@ mail. kib. ac. cn
收稿日期: 2013-03-14, 2013-04-11 接受发表
作者简介: 王广艳 (1987-) 女, 博士研究生, 从事植物分子系统及细胞地理学研究。 E鄄mail: wangguangyan@ mail. kib. ac. cn
摇 火绒草属 (Leontopodium R. Br. ex Cass. ) 隶
属于菊科 ( Asteraceae) 鼠麴草族 ( Gnaphalie鄄
ae), 广泛分布于亚洲的热带和亚热带高山地区,
少数延至温带和寒带, 个别达北美, 全属约 58
种; 我国有 36 种, 17 个种为我国特有种, 分布
于东北、 西北、 华北及西南地区, 青藏高原—横
断山区尤为丰富 (黄利权和伍义行, 2004; Chen
和 Bayer, 2011)。 分子系统发育研究表明: 火绒
草属 (含君范菊属) 为单系类群, 是东喜马拉
雅较为典型的属; AFLP (扩增片段长度多态性)
进一步表明我国西南地区是火绒草属的多样性中
心, 也可能是该属的起源地 ( Safer 等, 2011),
其扩散到欧洲的路线也已被证明 (Anderberg,
1991; Bl觟ch等, 2010)。
目前, 已有染色体报道的火绒草属植物有
13 个种, 体细胞的染色体分别为 2n = 24, 26,
28, 48, 49, 50, 52, 72, 73, 推测其染色体基
数为 x=12, 13 或 14 (Krogulevich, 1971, 1978;
Siljak, 1977; Murin 和 Paclova, 1979; Zhukova,
1980; Nishikawa, 1985; Vir Jee和 Kachroo, 1985;
Khatoon 和 Ali, 1988; Probatova, 2004, 2005,
2006; Meng等, 2012)。 本文报道了 5 种 6 个居
群火绒草属植物的染色体数目和核型, 为进一步
理解青藏高原及周边地区本属植物的起源与进化
提供细胞学方面的证据。
1摇 材料和方法
实验材料的采集地点见表 1。 凭证标本藏于中国科
学院昆明植物研究所标本馆 (KUN)。 成熟种子于 24 益
恒温箱中发芽, 待根尖生长至 0. 5 ~ 1. 5 cm 时, 取下根
尖, 于室温下置于 0. 003 mol·L-1的 8鄄羟基喹啉溶液中预
处理 4 ~ 5 h, 蒸馏水冲洗根尖, 用卡诺氏固定液 (冰醋
酸 颐乙醇=1 颐 3) 于 4 益条件下固定 1 h, 固定后的材料
经水洗, 用解离液 (1 mol·L-1HCL 颐 45%冰醋酸 = 1 颐 1)
于 60 益水浴中解离 1 ~ 2 min, 1%醋酸地衣红染色。 常
规方法压片镜检。 经镜检挑选染色体分散良好的细胞,
中性树胶封片, 拍照。 统计 30 ~ 50 个细胞, 以其中
85%以上细胞具有的恒定一致的染色体数作为该材料的
染色体数。
染色体类型按 Levan 等 (1964) 的方法分析, 核型
不对称性分别采用了 Stebbins ( 1971 ) 以及 Paszko
(2006) 新提出的更为精确的 AI 值。 AI = CVCL*CVCI /
100, AI值反映了染色体长度 (CVCL ) 和着丝点变化
(CVCI) 之间的关系。
2摇 结果与分析
2. 1摇 银叶火绒草 L. souliei Beauv.
银叶火绒草的染色体数目 2n = 24, 核型公
式为 2n=2x=24 =13M+8m+3sm, 核型类型为 1B
(图 1: 1; 表 2), 其染色体长度变化范围为 1. 25
~2. 63 滋m, 臂比值为2. 10, 不对称系数AI=2. 29
(表 2)。 本研究结果与 Meng 等 (2012) 采自西
藏左贡的居群不同, 后者的染色体核型公式为
2n=52 =32m+20sm, 为 1A核型。
2. 2摇 坚杆火绒草 L. franchetii Beauv.
坚杆火绒草的染色体数目和核型为首次报
道。 染色体数目 2n=26, 核型公式为 2n=2x= 26
=6M+18m+2sm, 核型类型为 2A (图 1: 2; 表
2), 其染色体长度变化范围为 1. 63 ~ 3. 00 滋m,
臂比值为 1. 85, 不对称系数 AI=1. 52 (表 2)。
2. 3摇 华火绒草 L. sinense Hemsl.
华火绒草采自四川木里的不同海拔的 2 个居
群, 海拔分别为 2 406 m和 3 074 m, 其染色体的
数目和核型不同。 前者的染色体数目是 2n = 26,
核型公式为 2n= 2x = 26 = 4M+22m, 核型类型为
1B (图 1: 3; 表 2), 其染色体长度的变化范围
为 1. 75 ~ 3. 75 滋m, 臂比值为 2. 14, 不对称系数
AI=1. 33 (表 2); 后者的染色体数目 2n = 52,
核型公式为 2n=4x=52 =16M+36m, 核型类型为
1B (图 1: 4; 表 2), 其染色体长度的变化范围
为 1. 13 ~ 2. 38 滋m, 臂比值为 2. 11, 不对称系数
AI=1. 38 (表 2)。 本研究结果与 Meng等 (2012)
采自西藏左贡的居群不同, 后者的染色体核型公
式为 2n=28 =22m+6sm, 为 2B核型。
2. 4摇 美头火绒草 L. calocephalum (Franch. ) P.
Beauv.
美头火绒草的染色体数目和核型, 属首次报
道。 染色体数目是 2n = 48, 核型公式为 2n = 4x =
48=3M+43m+2sm, 核型类型为 1B (图 1: 5; 表
2), 其染色体长度的变化范围为 1. 25 ~ 2. 50 滋m,
臂比值为 2. 00, 不对称系数 AI=1. 09 (表 2)。
2. 5摇 毛香火绒草 L. stracheyi (Hook. f. ) C. B.
Clarke ex Hemsl.
毛香火绒草的染色体数目和核型, 属首次报道。
染色体数目是 2n=48, 核型公式为 2n = 4x = 48 =
13M+35m, 核型类型为 1A (图 1: 6; 表 2),
其染色体长度的变化范围为 1. 25 ~ 2. 38 滋m, 臂
653摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 35 卷
7533 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王广艳等: 青藏高原东南缘五种火绒草属植物的核型摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 五种火绒草属植物的有丝分裂细胞图
1. 银叶火绒草 (四川省木里县); 2. 坚杆火绒草 (云南省中甸县); 3. 华火绒草 (四川省木里县, 海拔 2 406 m); 4. 华火绒草
(四川省木里县, 海拔 3 074 m); 5. 美头火绒草 (四川省甘孜县); 6. 毛香火绒草 (四川省甘孜县)。 比例尺=5 滋m
Fig. 1摇 Mitotic nuclei and metaphase chromosomes of five Leontopodium species
1. L. souliei (Muli, Sichuan); 2. L. franchetii (Zhongdian, Yunnan); 3. L. sinense (Muli, Sichuan; altitude: 2 406 m); 4. L. sinense
(Muli, Sichuan; altitude: 3 074 m); 5. L. calocephalum (Ganzi, Sichuan); 6. L. stracheyi (Ganzi, Sichuan) . Scale bar =5 滋m
比值为 1. 90, 不对称系数 AI=0. 95 (表 2)。
3摇 讨论
对该属现有染色体数据的统计分析发现: 已
报道的火绒草属植物的染色体数目为 n = 12, 13,
14 或 2n = 24, 26, 28, 48, 49, 50, 52, 73
(Krogulevich, 1971, 1978; Siljak, 1977; Murin 和
Paclova, 1979; Zhukova, 1980; Nishikawa, 1985;
Vir Jee 和 Kachroo, 1985; Khatoon 和 Ali, 1988;
Probatova, 2004, 2005, 2006; Meng 等, 2012 )。
Watanabe等 (1999) 指出鼠麴族的染色体基数
可能是 x=14; 分子的数据支持了 “FLAG分支冶
中的火绒草属、 絮菊属、 蝶须属和棕苞紫绒草属
的染色体基数为 x = 14, 并且是异源多倍体的起
源 (Galbany鄄Casals等, 2010; Smissen 等, 2011)。
Meng等 (2012) 指出 x = 12, 13 可能由 x = 14
通过非整倍性减少进化而来的。 染色体非整倍性
变化在菊科其它属中也比较常见, 如蓟属 Cirsi鄄
um、 刺头菊属 Cousinia、 蒿属 Artemisia (Susanna
等, 2003; Valles 等, 2003; Ghaffari 等, 2006;
Ozcan等, 2008; Sanz等, 2008; Djavadi和 Attar,
2010; Melahat 等, 2011)。 本研究结果表明: 银
叶火绒草、 美头火绒草和毛香火绒草的染色体基
数为 x=12, 其中银叶火绒草为二倍体, 美头火
绒草和毛香火绒草为四倍体; 坚杆火绒草和华火
绒草的染色体基数为 x = 13, 其中四川木里海拔
较高的华火绒草居群为四倍体。 本研究与 Meng
等 (2012) 对本属植物其它种的研究结果一致,
染色体数目为 2n=24, 26, 48, 52, 包括二倍体
和四倍体, 染色体基数为 x=12 和 13。 对于银叶
火绒草和华火绒草两个种, 本研究中染色体数目
和不对称性核型与 Meng 等 (2012) 报道的结果
853摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 35 卷
均不一致, 这表明火绒草属染色体正在进行剧烈
的分化, 包括多倍化和非整倍化。
摇 摇 对现有火绒草属植物染色体资料统计分析我
们还发现, 该属具二倍体、 四倍体和六倍体, 多
倍体占已报道种的比例达到了 54% , 其中高倍
性的种多见于俄罗斯地区, 高倍性的产生可能与
该地区在第四纪的冰期和间冰期交替, 植物染色
体随分布区变化而发生加倍所致 ( Brochmann
等, 2004)。 Meng等 (2012) 报道产自青藏高原
的银叶火绒草 ( L. souliei)和矮火绒草 ( L. na鄄
num) 为四倍体, 弱小火绒草 (L. pusillum) 为
六倍体; 本研究发现华火绒草、 美头火绒草和毛
香火绒草均为四倍体。 这些多倍体的形成也可能
与青藏高原寒冷、 干旱气候环境以及冰期和间冰
期更替相关 (L觟ve 和 L觟ve, 1949, 1967; Grant,
1981)。 我们进一步推断多倍体对火绒草属在青
藏高原物种分化起到重要作用。 由于目前本属植
物的染色体研究还较少, 因此系统阐述火绒草属
的染色体进化机制有待进一步的研究。
摇 摇 对于本属植物的核型不对称性主要有 Stebbin爷s
1A、 2A、 1B以及 Meng 等 (2012) 报道的 2B 型;
核型不对称性系数 AI值的变异范围为 0. 95 ~2. 29,
这些数据表明火绒草属的染色体属于比较对称的
核型, 但在不同种间具有一定的变异。 染色体的
核型不对称性是细胞学研究中重要的量化指标,
但 Paszko (2006) 认为 Stebbins 的核型不对称性
很难准确地反映染色体的不对称性, 因此在综合
考虑了染色体长短及着丝粒位置的变异情况的基
础上, 提出了更为精确的不对称性量化参数 AI
值, 其中 AI 值越高, 不对称性越强。 本文采用
了 Paszko 的 AI 值以比较火绒草属的核型不对称
性, 毛香火绒草的 AI值为 0. 95, 其倍性水平为
四倍体, 而银叶火绒草的 AI 为 2. 29, 其倍性水
平位二倍体; 美头火绒草的 AI值为 1. 09, 其倍性
水平为四倍体, 而坚杆火绒草的 AI 值为 1. 52,
其倍性水平为二倍体。 因此, 我们的研究结果支
持了 Meng等 (2012) 提出的火绒草属中倍性水
平与核型的不对称没有明显的相关性。
致谢摇 感谢中国科学院昆明植物研究所陈家辉老师在种
子采集及标本鉴定方面提供的帮助; 张春玲女士在实验
工作方面的大力支持。
也参摇 考摇 文摇 献页
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