全 文 ：中国特有植物膀胱豆 (豆科) 及两个邻近种的
染色体数目及核型报道*
陈光富1, 孙文光1, 张建文2, 李志敏1**
(1 云南师范大学生命科学学院, 云南 昆明摇 650500; 2 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)
摘要: 对中国特有植物膀胱豆 (Colutea delavayi) 及两个邻近种鱼鳔槐 (C. arborescens) 和东方鱼鳔槐
(C. orientalis) 进行了核形态学研究。 膀胱豆核型公式为: 2n = 2x = 16 = 16m; 东方鱼鳔槐核型公式为: 2n
=2x=16 =12m+4sm; 鱼鳔槐核型公式为: 2n=2x=16 =10m+6sm, 染色体数 2n=16 与前人报道一致。 三种
植物中, 除了鱼鳔槐的核型不对称性为 2A型外, 另两种的核型不对称性均属于 1A型。
关键词: 鱼鳔槐属; 膀胱豆; 核型; 染色体数目
中图分类号: Q 942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)02-144-05
Chromosome Numbers and Karyotypes of Colutea delavayi
(Leguminosae) Endemic to China and Two Adjacent Species
CHEN Guang鄄Fu1, SUN Wen鄄Guang1, ZHANG Jian鄄Wen2, LI Zhi鄄Min1**
(1 School of Life Sciences of Yunnan Normal University, Kunming 650500, China; 2 Key Laboratory of Biodiversity
and Biogeography, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650201, China)
Abstract: Chromosome numbers and karyotypes of three species from Colutea (Leguminosae), C. delavayi, C. orien鄄
talis and C. arborescens were studied, of which C. delavayi is an endemic to SW China. C. arborescens 2n = 2x = 16 =
10m+6sm with type 2A asymmetry and C. orientalis 2n=2x=16=12m+4sm with type 1A asymmetry, the basic chro鄄
mosome number 2n=16 is also confirmed. C. delavayi 2n=2x=16=16m with type 1A asymmetry was reported firstly.
Key words: Colutea; Colutea delavayi; Karyotype; Chromosome number
摇 膀胱豆 (Colutea delavayi) 隶属于豆科 (Le鄄
guminosae) 鱼鳔槐属 (Colutea), 特产于云南西
北部及四川西南部的横断山河谷地区, 生于海拔
1 800 ~ 3 000 m 山坡阳处、 河沟边灌丛中 (Sun
和 Larsen, 2010)。 该属全世界约有 28 种, 主要
分布于欧洲南部、 非洲东北部及亚洲西部至中
部 (Hornero 和 P佴rez, 1997; Ghahremaninejad 和
Ghahremani, 2008); 两个邻近种鱼鳔槐和东方
鱼鳔槐均产于欧洲, 现在引种栽培较多。
鱼鳔槐属是具有特提斯起源背景的残迹植物
(孙航, 2002), 主要分布在地中海地区至新疆等
地 (孙航和李志敏, 2003), 西南金沙江流域等河
谷间断分布有 1 种即膀胱豆。 该属被认为是与苦
马豆属 (Sphaerophysa) 关系较近的一个属 (Du鄄
ran等, 2010)。 目前对该属植物的研究主要集中
在生理、 生化和分类方面 (Fearon 和 Bell, 1954;
Grosvenor和 Gray, 1996; Grosvenor 和 Gray, 1998;
Hornero和 Perez, 1997; Ghahremaninejad和 Ghahr鄄
植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 2013, 35 (2): 144 ~ 148
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 / ynzwyj201312081
*
**
基金项目: 国家基金委-云南省联合基金重点项目 (U1136601); 国家基金重点项目 (40930209); 科技部基础工作专项重点项目
(2007FY110100)
通讯作者: Author for correspondence; 李志敏 (1963-) 女, 教授, 硕士生导师, E鄄mail: lizhimin_vip@ 163. com
收稿日期: 2012-05-28, 2012-09-24 接受发表
作者简介: 陈光富 (1987-) 男, 硕士研究生, 主要从事植物细胞学研究。
emani, 2008), 在细胞学方面的研究较少, 主要
集中在中亚地区的种类 (Kamari, 2006); 而分布
于我国的 2 种该属植物染色体数目尚未见报道。
本文报道了我国间断分布于我国西南膀胱豆以及
分布在地中海地区的该属 2种植物的细胞学特征,
为该属的细胞地理学研究等提供基础的资料。
1摇 材料与方法
膀胱豆 (C. delavayi) 采自海拔约 1 455 m 的四川冕
宁 (N28毅22. 375忆, E101毅52. 393忆), 东方鱼鳔槐 (C. ori鄄
entalis) 和鱼鳔槐 (C. arborescens) 采自瑞士日内瓦植物
园, 为栽培植物。 凭证标本分别为: SunH鄄07ZX鄄3287,
SunH鄄9129 和 SunH鄄9130, 存于中国科学院昆明植物研究
所标本馆 (KUN)。
成熟种子于 22 ~ 26 益培养箱中萌发。 待幼嫩根尖达
到 0. 8 ~ 1. 4 cm长时取材, 用 0. 002 mol·L-1的 8鄄羟基喹
啉避光处理 15 ~ 20 min, 在 4 益环境下用卡诺氏固定液
(无水乙醇 颐 冰醋酸=3 颐 1) 固定 27 ~ 37 h。 在 60 益恒温
水浴锅中用 1 mol·L-1 HCl解离 13 ~ 17 min, 卡宝品红染
色至少 20 h。 压片、 显微镜镜检、 拍照。
观察植物体细胞间期核、 有丝分裂前期染色体和中
期染色体。 每个样本选取不同个体 80 个细胞进行染色
体计数, 并对 8 个染色体分散较好的细胞进行核型分
析。 间期核、 前期染色体的形态划分按 Tanaka (1971,
1977, 1987) 的标准; 着丝粒位置确定根据 Levan 等
(1964) 等的标准; 中期核型按同源性进行配对, 核型
分析依据 Stebbins (1971) 对称性标准并参考李懋学和
陈瑞阳 (1985) 的标准。 臂比 (arm ratio) 按 AR=长臂
/短臂计算; 染色体长度比 (length ratio) 按 LR=最长染
色体长度 /最短染色体长度计算; 染色体总形态百分比
(total morphological percentage) 按 TM (% )= 短臂总长 /
全组染色体总长计算; 核型不对称系数 (asymmetrical
karyotype coefficient) 按 As. K. C =长臂总长 /全组染色体
总长计算; 染色体相对长度指数 ( index relative length)
按 I. R. L=染色体长度 /全组平均染色体长度计算; 并且
采用 SPSS16. 0 软件包对 AR, LR, TM (% ) 和 As. K. C
四个核型参数进行统计分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 间期核与有丝分裂前期染色体类型分析
膀胱豆、 鱼鳔槐和东方鱼鳔槐三种植物的间
期核和有丝分裂前期染色体的形态特征较一致。
在间期核中有一些着色较深的染色体, 根据
Tanaka (1971, 1977, 1987) 的标准, 三种植物
的间期核型属于复杂型染色体 (图 1: A-C);
有丝分裂前期染色体为中间型 (图 1: a-c)。
2. 2摇 染色体数目及核型分析
在观察的 3 个种中 (每种统计 80 个细胞),
每种至少有 95%的细胞具有 16 条染色体, 故可
以确定它们均为二倍体, 为 2n = 16, 没有观察
到随体, 且未见多倍现象 (图 2)。
核型分析表明 (表 1, 2), 东方鱼鳔槐和鱼
鳔槐均存在中部着丝粒、 近中着丝粒, 而膀胱豆
仅有中部着丝粒。 膀胱豆和东方鱼鳔槐的核型不
对称性为 1A 型, 鱼鳔槐核型不对称为 2A 型。
I. R. L中 3 个种仅有 M1和 M2染色体。 臂比存在
一定的差异, 具 m型与 sm型两类染色体, 臂比
最小值为膀胱豆的为 1. 16, 臂比最大值为鱼鳔
槐的为 2. 12。 核型公式为: 2n = 2x = 16 = 16m,
染色体相对长度组成为 2n = 16 = 3M2 + 5M1。
TM%值的变化范围在 38. 67% ~ 43. 32% , 集中
于 41%左右。
表 1摇 鱼鳔槐属 3 个种的核型参数
Table 1摇 Karyomorphological parameters of the three species of Colutea
序号
PN
膀胱豆 C. delavayi
相对长度
RL
臂比
AR
类型
Type
东方鱼鳔槐 C. orientalis
相对长度
RL
臂比
AR
类型
Type
鱼鳔槐 C. arborescens
相对长度
RL
臂比
AR
类型
Type
1 9. 36+6. 12 =15. 48 1. 53 m 7. 81+6. 35 =14. 16 1. 23 m 9. 14+6. 24 =15. 38 1. 46 m
2 8. 01+5. 70 =13. 71 1. 41 m 9. 30+4. 76 =14. 06 1. 95 sm 9. 53+4. 50 =14. 03 2. 12 sm
3 6. 93+5. 96 =12. 89 1. 16 m 8. 28+5. 32 =13. 60 1. 55 m 8. 47+4. 44 =12. 91 1. 91 sm
4 7. 36+5. 25 =12. 61 1. 40 m 7. 45+5. 47 =12. 92 1. 36 m 7. 17+5. 27 =12. 44 1. 36 m
5 6. 71+5. 59 =12. 30 1. 20 m 7. 76+4. 40 =12. 16 1. 77 sm 7. 76+4. 28 =12. 04 1. 81 sm
6 6. 30+5. 14 =11. 44 1. 22 m 6. 76+5. 33 =12. 09 1. 27 m 6. 93+4. 95 =11. 88 1. 40 m
7 6. 32+4. 90 =11. 22 1. 29 m 6. 24+4. 58 =10. 82 1. 36 m 6. 52+4. 44 =10. 96 1. 47 m
8 5. 68+4. 66 =10. 34 1. 22 m 5. 60+4. 75 =10. 35 1. 18 m 5. 83+4. 55 =10. 38 1. 28 m
5412 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈光富等: 中国特有植物膀胱豆 (豆科) 及两个邻近种的染色体数目及核型报道摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 鱼鳔槐属的间期核, 有丝分裂前期染色体 (标尺=5 滋m)
A. 膀胱豆间期核; a. 膀胱豆有丝分裂前期染色体; B. 东方鱼鳔槐间期核; b. 东方鱼鳔槐有丝分裂前期染色体;
C. 鱼鳔槐间期核; c. 鱼鳔槐有丝分裂前期染色体
Fig. 1摇 Interphase nuclei and Mitotic prophases of Colutea (Scale bars=5 滋m)
A. Interphase nuclei of C. delavayi; a. Mitotic prophases of C. delavayi; B. Interphase nuclei of C. orientalis;
b. Mitotic prophases of C. orientalis; C. Interphase nuclei of C. arborescens; c. Mitotic prophases of C. arborescens
图 2摇 鱼鳔槐属各种的中期染色体, 染色体核型图 (标尺=5 滋m)
A. 膀胱豆中期染色体; a. 膀胱豆染色体核型图; B. 东方鱼鳔槐中期染色体; b. 东方鱼鳔槐染色体核型图;
C. 鱼鳔槐中期染色体; c. 鱼鳔槐染色体核型图
Fig. 2摇 Mitotic metaphases and karyotypes of each species in Colutea (Scale bars=5 滋m)
A. Mitotic metaphases of C. delavayi; a. Karyotypes of C. delavayi; B. Mitotic metaphases of C. orientalis;
b. Karyotypes of C. orientalis; C. Mitotic metaphases of C. arborescens; c. Karyotypes of C. arborescens
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2. 3摇 核型指标的变异显著性检验
采用 SPSS16. 0 软件包进行实验数据的统计。
数据经过正态分布和方差齐性检验, 符合参数检
验条件。 3 种植物的四个核型参数: 核型不对称
系数 (As. K. C)、 染色体总形态百分比 (TM%)、
染色体长度比 (LR) 和臂比 (AR) 均采用单因
素重复测量方差分析 (one鄄way repeated measures
ANOVA) 检验。 结果均以平均值依标准误 (Mean
依SE) 表示 (表 3)。
结果表明: 在核型不对称系数 (As. K. C)、
臂比 (AR)、 以及染色体总形态百分比 (TM% )
上, 膀胱豆和鱼鳔槐差异达到显著水平。
表 2摇 鱼鳔槐属 3 个种核型比较
Table 2摇 Comparison of karyotype in three species of Colutea
种名
Species
核型公式
Formula of karyotypes
染色体
长度比
LR
臂比大于 2 / 1
的比例
Percentage of
arm ratio>2 颐 1
染色体相对
长度指数
I. R. L
核型分类
Classical of
karyotypes
染色体总形态
百分比 (% )
TM%
膀胱豆 C. delavayi 2n=2x=16 =16m 1. 50 0. 00 3M2 +5M1 1A 43. 32
东方鱼鳔槐 C. orientalis 2n=2x=16 =12m+4sm 1. 37 0. 00 4M2 +4M1 1A 41. 00
鱼鳔槐 C. arborescens 2n=2x=16 =10m+6sm 1. 48 0. 13 3M2 +5M1 2A 38. 67
m: 中部着丝点区; sm: 近中部着丝点区; M1: 中短染色体; M2: 中长染色体
m: median region; sm: submedian region; M1: medium small; M2: medium large
表 3摇 鱼鳔槐属 3 个种核型指标的变化
Table 3摇 The changes of karyotypes in three species of Colutea
核型参数 Karyotypes 东方鱼鳔槐 C. orientalis 鱼鳔槐 C. arborescens 膀胱豆 C. delavayi
核型不对称系数 AS. K. C 摇 摇 摇 0. 59 依 0. 01 ab 摇 摇 摇 0. 61 依 0. 01 a 摇 摇 摇 0. 57 依 0. 005 b
染色体总形态百分比 TM / % 摇 摇 摇 0. 41 依 0. 01 ab 摇 摇 摇 0. 39 依 0. 01 b 摇 摇 摇 0. 43 依 0. 05 a
臂比 AR 摇 摇 摇 1. 46 依 0. 07 ab 摇 摇 摇 1. 63 依 0. 07 a 摇 摇 摇 1. 31 依 0. 03 b
染色体长度比 LR 摇 摇 摇 1. 52 依 0. 04 a 摇 摇 摇 1. 57 依 0. 04 a 摇 摇 摇 1. 56 依 0. 04 a
同列中不同小写字母表示差异大于 5%显著水平。 The different small letters in the some line are extra significantly different at 5% .
3摇 讨论
Duran等 (2010) 根据外部形态提出膀胱豆
属与苦马豆属的关系较近, 但是从染色体水平上
来看膀胱豆属 2n = 16, x = 8; 苦马豆属 2n = 14+
0-2B, x = 7; 两者在染色体水平上存在一定的
差异, 并不支持两属关系较近的观点; 因此两者
之间的关系尚不清楚, 尚需更进一步的研究。
膀胱豆、 东方鱼鳔槐, 染色体基数 x=8, 染
色体数目 2n = 16, 核型都属于 1A 型。 在对 C.
arborescens的研究分析中发现其核型属 2A 与
Houshmand 等 (2006) 研究的结果一样, 但其
核型公式 2n = 2x = 16 = 10m+6sm, 与 Houshmand
等 (2006) 研究的结果 2n = 2x = 16 = 2m+14sm
存在一定的差异。 结合已有的细胞学资料
(Nazarova, 1984; Kamari 等, 2006; Houshmand
等, 2006), C. komarovii, C. atlantica, C. cilici鄄
ca, C. porphyrogramma, C. buhsei, C. persica 和
C. arborescens的染色体数目均为 2n = 16, 而核型
类型有 1A, 2A 和 3A 型; 从中似乎显示出鱼鳔
槐属倍性较为稳定 (二倍体), 仅在核型的不对
称性上存在差异。 当然, 要完全证实该推论还需
对该属更多物种进行分析和其它证据的尤其是分
子系统学的支持。
致谢摇 中国科学院昆明植物研究所高山植物多样性研究
组提供实验种子、 罗冬博士提供帮助; 云南师范大学
彭德力、 刘常周、 陈林杨、 喻屏、 陆覃昱在实验上给予
帮助。
也参摇 考摇 文摇 献页
Duran A, Martin E, 魻zt俟rk M et al., 2010. Morphological, karyolog鄄
ical and ecological features of halophytic endemic Sphaerophysa
kotschyana Boiss (Fabaceae) in Turkey [J] . Biological Diversi鄄
ty and Conservation, 3-2 (2010): 163—169
Fearon WR, Bell EA, 1954. Canavanine: Detection and occurrence
in Colutea arborescens [ J] . The Biochemical Journal, 59 (2):
221—224
7412 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈光富等: 中国特有植物膀胱豆 (豆科) 及两个邻近种的染色体数目及核型报道摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Ghahremaninejad F, Ghahremani MA, 2008. Colutea komarovii
(Fabaceae), a new record from NW Iran [J] . Iranian Journal
of Botany, 14 (2): 102—104
Grosvenor PW, Gray DO, 1996. Colutequinone and colutehydroqui鄄
none, antifungal isoflavonoids from Colutea arborescens [ J ] .
Phytochemistry, 43 (2): 377—380
Grosvenor PW, Gray DO, 1998. Coluteol and colutequinone B, more
antifungal isolavonoids from Colutea arborescens [ J] . Journal of
Natural Products, 61 (1): 99—101
Hornero J, P佴rez C, 1997. Evaluation of genetic variability in Iberian
Colutea spp. using isozyme Electrophoresis [ J] . Biochemical
Systematics and Ecology, 25 (1): 13—20
Houshmand S, Mohsen HZH, Nastaran J et al., 2006. Cytogenetic
studies of the genus Sophora, Colutea and Hedysarum in Iran
[J] . AGRIS, 112
Kamari G, Felber F, Garbari F et al., 2006. Mediterranean chromo鄄
some number reports [J] . Flora Mediterranea, 16: 443—444
Levan A, Fedga K, Sandberg AA, 1964. Nomenclature for centro鄄
meric position on chromosomes [J] . Hereditas, 52 (2): 201—
220
Li MX (李懋学), Chen RY (陈瑞阳), 1985. A suggestion on the
standardization of karyotype analysis in plants [J]. Journal of Wu鄄
han Botanical Research (武汉植物学研究), 3 (4): 297—302
Nazarova EA, 1984. Chromosome numbers in the Caucasian repre鄄
sentatives of the families Asteraceae, Brassicaceae, Fabaceae,
Limoniaceae [ J] . Botanicheskii Zhurnal (Moscow and Lenin鄄
grad), 69: 972—975
Stebbins GL, 1971. Chromosomal Evolution in Higher Plants [M].
London: Edward Arnold Ltd, 72—123
Sun H (孙航), 2002. Tethys retreat, himalayas and Hengduanshan
Mountains uplift and its significance on the Sino鄄Himalayan ele鄄
ments and alpine flora origin and development [J] . Acta Botani鄄
ca Yunnanica (云南植物研究), 24 (3): 273—288
Sun H (孙航), Li ZM (李志敏), 2003. Qinghai鄄tibet plateau uplift
and its impact on Tethys Flora [ J] . Advance in Earth Sciences
(地球科学进展), 18 (6): 852—862
Sun H (孙航), Larsen K, 2010. Colutea [A]. In: Wu ZY, Raven
P (eds.), Flora of China [M]. St. Louis: Missouri Botanical
Garden Press, 10: 503—505
Tanaka R, 1971. Types of resting nuclei in Orchidaceae [J] . Botan鄄
ical Magazine, 84: 118—122
Tanaka R, 1977. Recent karyotype studies [ A]. In: Ogawa K,
Koike S, Kurosumi I et al. (eds.), Plant Cytology [M]. Tokyo:
Asakura, 293—326
Tanaka R, 1987. The karyotype theory and wide crossing as an exam鄄
ple in Orchidaceae [A]. In: Hong DY (ed.), Plant Chromo鄄
some Research [M]. Hiroshima: Proceedings of the Sino鄄Japa鄄
nese Symposium on Plant Chromosomes, 1—10
筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌 筌
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《植物分类与资源学报》 是 1979 年创刊的 《云南植物研究》, 由中国科学院昆明植物研究所主
办, 吴征镒院士担任主编。 2006 年起李德铢研究员接任主编职务。 2011 年起, 经有关部门批准, 改
为现名, 并由中国科学院昆明植物研究所和中国植物学会共同主办。 近年来, 主办单位进一步明确了
期刊的定位, 并通过一系列措施, 鼓励高水平的研究论文向期刊投稿。 此次入选 “中国最具国际影
响力学术期刊冶, 既是对期刊学术质量和朝国际化方向逐步迈进的肯定, 也将激励期刊向着更高水平
不断发展。
附表: 入选 “中国最具国际影响力学术期刊冶 的部分生命科学相关期刊 (排名不分先后)
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Acta Biochimica et Biophysica Sinica Chinese Journal of Chemistry Journal of Genetics & Genomics Current Zoology
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Neuroscience Bulletin 生理学报 微生物学报 中国天然药物
动物分类学报 Chinese Medical Sciences Journal 中草药 中药材
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