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川产忍冬属三种植物的核型分析



全 文 :·资源·
川产忍冬属三种植物的核型分析
闫秋洁1,2,邹利娟1,田婷婷1,王 丽1,沈晓露1,罗明华1*
(1. 绵阳师范学院生命科学与技术学院,四川 绵阳 621000;2. 四川大学生命科学学院生物资源与生态环境
教育部重点实验室,四川 成都 610064)
摘要 目的:为川产忍冬品种的开发应用提供遗传参考。方法:应用改良的染色体制片技术,对忍冬、红白忍
冬和细毡毛忍冬的茎尖细胞进行染色体制片和核型分析,并计算相关染色体参数。结果:忍冬、红白忍冬和细毡毛
忍冬的染色体数目均为 2n = 2X = 18,染色体总长分别为 30. 747、33. 231 和 36. 948 μm;核型公式分别为 2n = 2X =
18 = 2m + 7sm,2n = 2X = 18 = 8m + 8sm + 2st 和 2n = 2X = 18 = 8sm + 10m;核不对称系数为 64. 013%、64. 380%和
61. 949%;核型依次为 2B、2B和 2A型。结论:3 种忍冬遗传进化程度较高,可作为广泛栽培的种质资源。
关键词 忍冬;红白忍冬;细毡毛忍冬;染色体;核型分析
中图分类号:R282. 6 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2014)03-0384-04
收稿日期:2013-06-26
基金项目:四川省科技厅应用基础计划项目(2013JY0078)
作者简介:闫秋洁(1980-),女,讲师,研究方向:药用植物引种栽培;Tel:13550821481,E-mail:veronica008@ 163. com。
* 通讯作者:罗明华,Tel:15883781434,E-mail:mhemei@ 126. com。
Karyotype Analysis of Three Lonicera Species Growth in Sichuan
YAN Qiu-jie1,2,ZOU Li-juan1,TIAN Ting-ting1,WANG Li1,SHEN Xiao-lu1,LUO Ming-hua1
(1. College of Life Sciences and Technology,Mianyang Normal University,Mianyang 621000,China;2. Key Laboratory of Bio-resources
and Eco-enviroment of Ministry of Education,College of Sciences,Sichuan University,Chengdu 610064,China)
Abstract Objective:To provide the genetic reference for development and application of Lonicera species growth in Sichuan. Methods:
Shoot apices cells from Lonicera japonica,Lonicera japonica var. chinensis and Lonicera similis(cultivars)were used to make the chromo-
somal preparation. Their karyotypes were analyzed and the relevant parameters of chromosomes were measured by improved chromosome
preparation technique. Results:The chromosome numbers of three Lonicera species were 2n = 2X = 18;their chromosome length was
30. 747,33. 231 and 36. 948 μm;Their karyotype formula was 2n = 2X = 18 = 2m + 7sm,2n = 2X = 18 = 8m + 8sm + 2st and 2n = 2X =
18 = 8sm + 10m;Their As. k was 64. 013%,64. 380% and 61. 949%;And their karyotypes belonged to 2B,2B and 2A type,respective-
ly. Conclusion:These three Lonicera species can be of the germplasm resources for widely cultivating since they have high degree of ge-
netic evolution.
Key words Lonicera japonica Thunb. ;Lonicera japonica Thunb. var. chinensis(Wats. )Bak.;Lonicera similis Hemsl.;Chromo-
some;Karyotype analysis
金银花系忍冬科植物忍冬 Lonicera japonica
Thunb. 的干燥花蕾或带初开的花,是我国传统的中
药和国家重点管理的 38 种名贵中药材之一,具有清
热解毒、疏风散热的功效〔1〕,被约 1 /3 的中医方剂所
使用。四川忍冬属植物资源非常丰富,药用的有 12
亚组 25 种 1 亚种 6 变种〔2〕,但忍冬盲目引种现象普
遍,导致种质资源混乱,药材产量与质量参差不
齐〔3〕。因此,充分利用本土种质资源,并对现有的
优势品种进行研究,来挖掘优质的种质资源,培育出
优良的忍冬品种是亟待解决的问题。为给川产忍冬
的开发应用提供遗传参考,本实验对 3 种忍冬进行
核型分析,以期为鉴别新品种提供重要依据,也为忍
冬种质资源的保护和合理利用提供理论参考。
1 材料和方法
1. 1 材料 实验选用的 3 种忍冬材料均由笔者罗
明华教授鉴定,红白忍冬取材于绵阳市北川羌缘红
忍冬种植基地,经鉴定为忍冬科植物红白忍冬 Loni-
cera japonica Thunb. var. chinensis(Wats. )Bak. 。该
品种在当地称为红花金银花,是从红白忍冬的变异
株中优选并培育多年后形成的稳定品种,其紫红色
的幼嫩花蕾已被选为茶用金银花的优良原料。忍冬
是绵阳当地种植多年的改良的野生品种,经鉴定为
忍冬科植物忍冬 Lonicera japonica Thunb. 。细毡毛
忍冬购自绵阳市万宝市场(来源于成都兴盛花木有
限责任公司的金牛区天回镇基地),经鉴定为忍冬
科植物细毡毛忍冬 Lonicera similis Hemsl. ,是四川省
金银花的三大主流品种之一。后两种忍冬已作为药
用忍冬的主选品种。
·483· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 3 期 2014 年 3 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2014.03.014
1. 2 方法 在常规核型分析方法的基础上进行了
解离和压片等步骤的优化,得到了稳定且表现良好
的制片方案。然后选用忍冬的幼嫩茎尖部位,经取
样、固定、解离、染色后制片,再选取处于细胞分裂中
期的染色体数目完整、分散良好、各条染色体基本处
于同一平面的视野,在 SK200 Digital 光学显微镜
(麦克奥迪实业集团有限公司)下观察,用显微测微
尺进行测量。
在每种被测的 50 个细胞中,选取 5 个含已确定
条数的细胞来进行核型参数的测量与计算〔4〕。染
色体数目的确定及核型分析方法根据李懋学等〔5〕
的标准,染色体着丝点位置的划分依据 Levan 等〔6〕
的方法,核型对称性按 Stebbins〔7〕的标准划分,染色
体相对长度和染色体相对长度指数的计算用 Kuo
等〔8〕的方法,根据 Arano〔9〕提出的核型不对称系数
(As. k)来确定核型不对称程度,并用 Excel 软件准
确地绘制染色体核型模式图〔10〕。
图 1 3 种忍冬茎尖细胞分裂中期部分图像
A ~ D. 忍冬 E ~ H. 红白忍冬 I ~ L. 细毡毛忍冬
表 1 3 种忍冬的染色体数目及置信区间
种类 细胞个数
染色体
数目 /条
百分比
/%
95%置信
区间 /%
忍冬 1 20 2 0 ~ 11
45 18 90 78 ~ 97
1 17 2 0 ~ 11
2 16 4 0 ~ 14
1 14 2 0 ~ 11
红白忍冬 44 18 88 76 ~ 95
1 19 2 0 ~ 11
3 16 6 1 ~ 17
1 14 2 0 ~ 11
1 12 2 0 ~ 11
细毡毛忍冬 43 18 86 76 ~ 94
4 16 8 2 ~ 19
2 20 4 0 ~ 14
1 14 2 0 ~ 11
2 结果与分析
2. 1 染色体数目 染色体分散情况较好且染色清
晰(图 1),在选取的细胞中(表 1) ,忍冬有 90%的细
胞染色体数目为 18 条;红白忍冬有 88%的细胞含
18 条染色体;细毡毛忍冬有 86%的细胞含 18 条染
色体。3 种忍冬均有大于 85%的被测细胞含 18 条
染色体。结合核型分析标准化建议〔5,8〕,确定 3 种
忍冬的染色体数目均为 2n = 2X =18。
2. 2 核型分析 3 种忍冬相比较(表 2),忍冬染色
体总长为 30. 747 μm,低于红白忍冬的 33. 231 μm
和细毡毛忍冬的 36. 948 μm。3 种忍冬各条染色体
长度相当,在 5. 354 ~ 2. 317 μm 之间。其中红白忍
冬的 1 号染色体最长,为 5. 354 μm;忍冬的 9 号染
色体最短,为 2. 317 μm。细毡毛忍冬的长臂平均长
度最长,为 2. 543 μm;忍冬的短臂平均长度最短,为
1. 228 μm。忍冬和红白忍冬的 1 号染色体的相对
长度比细毡毛忍冬分别高 2. 855 和 2. 405;相对长
度指数分别高 0. 257 和 0. 216。从臂比值来看,忍
冬臂比的范围最小,为 1. 535 ~ 2. 028,而红白忍冬
和细毡毛忍冬的范围较大,分别为 1. 283 ~ 3. 850 和
1. 098 ~ 2. 751。这些参数说明忍冬的染色体长度分
布较均匀。
忍冬除 3 号和 5 号染色体为中央着丝粒染色体
外,其余均为近中着丝粒染色体;红白忍冬的 6 号染
色体为近端着丝粒染色体,1、2、5 和 7 号染色体为
中央着丝粒染色体,其余均为近中着丝粒染色体;细
毡毛忍冬的 1、3、5 和 6 号染色体为近中着丝粒染色
体外,其余均为中央着丝粒染色体。结合染色体条
数,可确定忍冬的核型公式为 2n = 2X = 18 = 2m +
7sm,红白忍冬的核型公式为 2n = 2X = 18 = 8m +
8sm +2st,细毡毛忍冬的核型公式为 2n = 2X = 18 =
8sm +10m。
忍冬臂比值大于 2. 00 的染色体占 11%,红白
忍冬的占 33%,细毡毛忍冬的占 22%。按照最长染
色体和最短染色体的比值,忍冬为 2. 198,红白忍冬
和细毡毛忍冬为 2. 062 和 1. 747。因此,忍冬和红
白忍冬的核型属于 2B 型,细毡毛忍冬的核型属于
2A型。
2. 3 染色体核型图及核型模式图 忍冬的核型不
对称系数为 64. 013%,与红白忍冬的 64. 380% 接
近,二者均高于细毡毛忍冬的核型不对称系数
61. 949%。染色体核型图(图 2)及染色体核型模式
图(图 3)形象直观地反映了忍冬染色体长短臂相对
长度、着丝点位置、核型对称性等信息。
3 讨论
·583·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 3 期 2014 年 3 月
表 2 3 种忍冬的染色体参数
种类 序号 染色体长度 /μm(总长 =短臂 +长臂) 相对长度 /% 相对长度指数 臂比 类型
忍冬 1 5. 092 = 1. 762 + 3. 330 16. 561 1. 491 1. 890 sm
2 4. 127 = 1. 448 + 2. 679 13. 422 1. 208 1. 850 sm
3 3. 885 = 1. 520 + 2. 365 12. 635 1. 137 1. 559 m
4 3. 717 = 1. 328 + 2. 389 12. 089 1. 088 1. 799 sm
5 3. 306 = 1. 304 + 2. 002 10. 752 0. 968 1. 535 m
6 2. 993 = 1. 062 + 1. 931 9. 734 0. 876 1. 818 sm
7 2. 824 = 0. 966 + 1. 858 9. 185 0. 827 1. 923 sm
8 2. 486 = 0. 821 + 1. 665 8. 085 0. 728 2. 028 sm
9 2. 317 = 0. 845 + 1. 472 7. 536 0. 678 1. 742 sm
红白忍冬 1 5. 354 = 2. 179 + 3. 175 16. 111 1. 450 1. 457 m
2 4. 597 = 1. 729 + 2. 868 13. 833 1. 245 1. 659 m
3 3. 882 = 1. 400 + 2. 482 11. 682 1. 051 1. 773 sm
4 3. 622 = 1. 204 + 2. 418 10. 990 0. 981 2. 008 sm
5 3. 611 = 1. 404 + 2. 207 10. 866 0. 978 1. 572 m
6 3. 375 = 0. 696 + 2. 679 10. 156 0. 914 3. 850 st
7 3. 228 = 1. 414 + 1. 814 9. 714 0. 874 1. 283 m
8 2. 965 = 1. 054 + 1. 911 8. 896 0. 803 1. 813 sm
9 2. 597 = 0. 757 + 1. 840 7. 815 0. 703 2. 431 sm
细毡毛忍冬 1 5. 064 = 1. 566 + 3. 498 13. 706 1. 234 2. 234 sm
2 4. 698 = 2. 232 + 2. 466 12. 715 1. 144 1. 105 m
3 4. 498 = 1. 199 + 3. 299 12. 174 1. 096 2. 751 sm
4 4. 264 = 2. 032 + 2. 232 11. 541 1. 039 1. 098 m
5 4. 065 = 1. 499 + 2. 566 11. 002 0. 990 1. 712 sm
6 4. 065 = 1. 433 + 2. 632 11. 002 0. 990 1. 837 sm
7 3. 998 = 1. 499 + 2. 499 10. 821 0. 974 1. 667 m
8 3. 398 = 1. 266 + 2. 132 9. 197 0. 828 1. 684 m
9 2. 898 = 1. 333 + 1. 565 7. 843 0. 706 1. 174 m
图 2 3 种忍冬的染色体核型图
A. 忍冬 B. 红白忍冬 C. 细毡毛忍冬
忍冬、红白忍冬和细毡毛忍冬均为二倍体植物,
染色体条数为 2n = 2X = 18,染色体基数为 9。这与
相近品种的其他忍冬属植物的染色体数目一
致〔11-14〕,也与其他研究中所用野生金银花染色体数
目一致〔5〕,表明本实验所用的忍冬在系统演化过程
中没有出现染色体数目的丢失或增加,染色体数目
较为恒定。
按 Stebbins的标准划分〔7〕,核型可以分为 12 种
类型(1A ~ 4A、1B ~ 4B、1C ~ 4C),其中 1A 型最对
称,4C型最不对称。野生忍冬的核型类型有多种认
定,辽宁的 2 种野生忍冬,核型不对称系数分别为
66. 65%和 63. 28%,属于 2A 型,在《中国主要经济
植物基因组染色体图谱》中也有 2A 型野生忍冬的
记录〔11,12〕;来自河北的一种野生忍冬属于 3A
型〔13〕;湖北的野生忍冬也为 2B型,其核型不对称系
数为 63. 78%〔14〕。一般认为,核型进化的基本趋势
是由对称向不对称发展的,系统演化上处于比较古
老或原始的植物,大多具有较对称的核型,而不对称
的核型则常见于衍生的、特化的以及比较进化的植
物类群中。核型不对称系数越接近 50%,核型的对
称程度越高,进化程度越原始〔15〕。本实验 3 种忍冬
的核型属于中等不对称性。表明忍冬经历了不断的
进化后,核型对称性不明显;忍冬和红白忍冬的进化
程度略高于细毡毛忍冬,说明此种细毡毛忍冬核型
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图 3 3 种忍冬的染色体核型模式图
A. 忍冬 B. 红白忍冬 C. 细毡毛忍冬
对称性较明显,在系统演化上有较强的原始性,进化
程度低。而忍冬和红白忍冬经历了人为选择和多年
培育,其进化程度较高。因此,这 3 种忍冬均可作为
广范栽培的种植资源。
参 考 文 献
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