全 文 ：鹅观草属模式种(Roegneria caucasica)的 C带分析
杨瑞武1 , 周永红2 , 郑有良2
(四川农业大学 1.基础部 , 四川 雅安　625014;　2.小麦研究所 , 四川 都江堰　611830)
摘要:利用改良的 Giemsa C 带技术 , 分析了鹅观草属模式种 R .caucasica 的染色体 C 带带型。 R .caucasica 的
Giemsa C 带核型是:2n=4x=28=14m+14sm。不同染色体之间的 C 带带型在带的数量 、大小 、强弱及位置等方面
存在明显差异 ,因此认为 C 带可作为 R .caucasica 染色体的细胞学标记。同时 , 对 R .caucasica 的 St 、Y 染色体组 C
带带型与其它物种的 St 、Y 染色体组 C 带带型的差异进行了讨论。
关键词:Giemsa C 带;鹅观草属;模式种
中图分类号:Q943　　文献标识码:A　　文章编号:1000-2650(2002)02-0078-03
　　鹅观草属(Roegneria C.Koch)是小麦族(Tri t-
iceae Dumortier)中植物种类最多的一个多年生大
属。现知全世界约 130 余种 ,主要分布于北半球的
温寒地带[ 1] 。我国约 70余种 ,主要分布西北 、西南
和华北地区[ 2-4] 。该属植物的许多物种为具有较
高经济价值的多年生优质牧草 ,更重要的是 ,该属植
物丰富的遗传多样性为现在和将来的麦类作物育种
提供了可资开发利用的巨大基因库 。
染色体分带技术是鉴别染色体和研究染色体结
构变异的常规而经典的技术。自 Giemsa C 带技术
应用于植物染色体研究以来 ,该技术已广泛运用于
物种染色体的核型分析[ 5] 、染色体的识别[ 6] 、物种
的进化[ 5]和外源染色体的检测[ 7]等方面 。
高加索鹅观草 R .caucasica C.Koch 是鹅观草
属的模式种 ,是借以建立鹅观草属的模式植物 。对
模式种的研究 ,不仅能更好地认识该属植物的系统
学关系 ,也能为利用该属植物资源进行麦类作物育
种积累资料 。本文分析了 R .caucasica 的 Giemsa C
带 ,旨在为研究该属植物的系统关系和检测该属植
物的染色体积累 C 带方面的细胞学资料。
1　材料与方法
1.1　材　料
高加索鹅观草 R .caucasica C.Koch(编号为 Cs
-31-5 ,染色体组为 StY)来源于前苏联 ,种植保存
于四川农业大学小麦研究所多年生材料种质圃。
1.2　Giemsa C带方法
Giemsa C 带采用任正隆等的方法(稍有改
动)[ 8] 。其基本过程简述如下。
1.2.1　材料制备 　种子在恒温(22 ～ 24 ℃)下发
芽 ,待根长至 1 ～ 1.5 cm 时 ,取旺盛生长的幼根根
尖 。用冰水混合物处理 24 h ,卡诺氏固定液Ⅰ(冰醋
酸∶酒精=3∶1)固定过夜 ,在 4 ℃冰箱中保存备用。
1.2.2　制 　片　固定后的根尖用 0.2 mol/L HCl
在室温(22 ～ 24 ℃)下解离 1 ～ 1.5 h ,再浸泡于 45%
HAc溶液中 20 ～ 30 min。根尖置于载玻片上 ,切去
根冠 ,挤出分生组织 ,在 45%HAc中压片 ,液氮揭
片 。自然干燥后 ,用无水乙醇处理 1 h ,放入干燥器
中保存 1 ～ 2 d。
1.2.3　分 　带　干燥后的制片在 60 ℃下经 0.2
mol/L HCl处理 3 min ,在室温 20 ～ 23 ℃下用Sigma
公司生产的 Ba(OH)2 饱和溶液处理 7min ,再用 2×
SSC 溶液处理 15 min后 ,换入新鲜的 2×SSC溶液 ,
放入水浴锅中 ,加温至 52 ℃,温育 1.5 h 。用过滤后
的 3%Giemsa溶液(溶于 0.1mol/ L 的磷酸缓冲液)
染色至合适为止。
1.3　带型分析
选取染色体带型好且较分散的细胞在 Olympus
BH2显微摄影相机上照相。在放大的相片上 ,结合
显微镜直接观察结果 ,分析各染色体的 C 带带型特
征 。根据 5个细胞中染色体带的情况 ,绘制出带型
模式图 。
染色体的鉴别与排列参照 Morris &Gill的标
准进行[ 9] 。染色体相对长度和臂比的计算以及染
色体类型的划分均参照李懋学等的方法和标准进
行[ 10] 。
第 20 卷　第 2 期
2002 年 6 月 　　　　　　　　 　
四川农业大学学报
Journal of Sichuan Ag ricultural University
　　　　　　　　 　Vol.20 No.2
Jun.2002
收稿日期:2001-10-17
基金项目:四川省教育厅研究项目;科技厅研究项目资助。
在实验过程中承蒙杨足君博士的热心帮助。谨表示最诚挚的谢意!
DOI :10.16036/j.issn.1000-2650.2002.02.002
2　观察结果
2.1　R .caucasica 的 Giemsa C 带核型
R .caucasica 根尖细胞染色体数目为 28。其染
色体的相对长度和臂比值列于表 1中 。从表 1 可
见 , R .caucasica 染色体的相对长度在 6.05% ～
8.59%之间 ,臂比在 1.11 ～ 2.00之间 , 14对染色体
中 ,中部着丝粒染色体和近中部着丝粒染色体各占
一半 ,均为 7对染色体 。核型公式为:2n=4x =28=
14m+14sm 。
表 1　R .caucasica 的染色体参数
染色体 相对长度(%) 臂比(L/ S) 类型
1St 5.41+3.18=8.59 1.70 m
2St 5.41+2.71=8.12 2.00 sm
3St 5.25+2.71=7.96 1.94 sm
4St 5.10+2.55=7.65 2.00 sm
5St 4.14+3.18=7.32 1.30 m
6St 3.50+2.87=6.37 1.22 m
7St 3.82+2.55=6.37 1.50 m
1Y 4.46+2.87=7.33 1.56 m
2Y 4.78+2.55=7.33 1.88 sm
3Y 4.62+2.55=7.17 1.81 sm
4Y 4.30+2.39=6.69 1.80 sm
5Y 4.46+2.23=6.69 2.00 sm
6Y 3.98+2.39=6.37 1.67 m
7Y 3.18+2.87=6.05 1.11 m
2.2　R.caucasica 的 Giemsa C 带带型分析
根尖细胞有丝分裂中期染色体的 Giemsa C 带
核型图和带型模式图见图 1和图 2。每条染色体可
显示出 2-5条带。每对染色体的 C带带型简述如
下:
染色体 1S t:两臂都具有末端带和 1条中间带 ,
其带着色都较深 。
染色体 2S t:短臂上具有强的末端带;着丝粒带
着色不是很深;长臂上具有近着丝粒带 、中间带 、近
端带各 1条 ,3条带都较弱。
染色体 3St:短臂上除强的末端带外 ,紧接其后
有 1条较弱的近端带;长臂上具有 2 条较弱的近端
带 。
染色体 4S t:两臂均具有强的末端带 。短臂上
还有 1条弱的中间带;着丝粒带较强;长臂上还有 1
条稍弱的近端带。
染色体 5St:长臂上无带;短臂上具有强的末端
带和 1条较强而细小的中间带。
染色体 6St:短臂上具有强的末端带;长臂上有
1条弱而可见的近端带。
染色体 7St:短臂具弱的末端带;长臂具 1条强
的中间带和强的末端带 。
染色体 1Y:长 、短臂均有强的末端带 ,短臂上还
具有 1条弱的中间带。
染色体 2Y:与 1Y染色体的带型相似 。两臂也
一样具有强的末端带 ,但其短臂上的中间带较强 。
图 1　R .caucasica 的Giemsa C 带核型
图 2　R .caucasica 的 Giemsa C 带带型模式图
79第 2期　　　　　　　　　杨瑞武(等):鹅观草属模式种(Roegneria caucasica)的 C 带分析　　　　　　　　　　
　　染色体 3Y:两臂均只有强的末端带 。
染色体 4Y:短臂仅有强的末端带;长臂具有 2
条弱的近着丝粒带 , 1条强的中间带 ,末端带较弱。
染色体 5Y:与 3Y 染色体的带型相似 ,也只是
在两臂的末端各有 1条强带。
染色体 6Y:两臂均有强的末端带和 1 条近端
带 ,短臂上还具有 1条弱的近着丝粒带 。
染色体 7Y:短臂上具有强的末端带和 1条弱的
中间带;长臂上仅有 1条很弱的近端带 。
3　讨　论
Morris and Gill以 Pseudoroegneria spicata (St)
和 R .cil iaris (S tY)为材料 ,首先建立了 St 、Y染色
体组的C带带型[ 9] 。R .caucasica的 St染色体组的
C 带带型与 P.spicata 的标准带型差异较大;虽然
R .caucasica 的 Y染色体组与 R .ci liaris的 Y染色
体组存在一些带型相似的染色体 ,但也表现出明显
的C 带带型差异 , R .cil iaris 的 Y染色体均具有着
丝粒带 ,而 R .caucasica 所有的 Y 染色体都不具有
着丝粒带 。造成这种差异的主要原因是由于所用实
验材料的来源不同 ,Morris and Gill(1987)所用的材
料来自北美和欧洲 ,而本实验所用 R .caucasica 来
源于前苏联 。Dewey 阐明了北美 Elymus(广义的
E lymus包括Roegneria)的 St 染色体组来源于北美
的 Pseudoroegneria 的二倍体物种。至于亚洲 Roeg-
neria的 Y 染色体组一直未知其供体种 , Dewey 认
为该物种若存在 ,那一定在东亚或喜马拉雅区域 ,也
可能已经绝灭[ 11] 。Lu et al也认为亚洲物种的起源
与北美物种的起源可能有差异[ 12] 。此外 ,C 带分带
技术的不一致也可能是造成这种差异的一个原因 。
孙根楼等以常规的核型方法曾研究过 R .cau-
casica 的核型 ,其研究结果表明 R .caucasica 具有 1
对近中部着丝点染色体 , 11对中部着丝点染色体和
2对随体染色体 ,核型公式为:2n=4x =28=2sm +
22m+4sat[ 13] 。本实验采用的是 Giemsa C 带方法 ,
没有见到 R .caucasica的随体染色体 ,核型公式为:
2n=4x =28=14m +14sm 。 Jensen et al曾研究过
R .caucasica 的花粉母细胞染色体的核型 ,发现了 1
对随体染色体[ 14] 。其核型与本研究结果也存在明
显的差异。由于所采用的方法不同 ,所得到的核型
结果差异较大。
Giemsa C 带技术在植物中的应用 ,不仅增加了
一种新型的染色体形态标记 ,而且因为其 C 带带纹
在植物中特别丰富 ,不同物种的染色体甚至同一染
色体组中的不同染色体及其臂上都存在 C 带的带
纹差异 , 为准确地识别单一染色体提供了技术条
件[ 5 , 7] 。采用任正隆等(1995)改良的 Giemsa C 带
方法 ,对 R .caucasica 进行 C 带观察 ,结果表明 , R .
caucasica 的不同染色体之间的 C 带带型具有明显
的差异 。其差异表现在 C 带的数量 、位置 、强弱和
大小等方面。通过染色体的 C带特征 ,结合核型分
析 ,完全能够对 R .caucasica 每一染色体进行准确
的鉴定 ,从而可以为利用该物种进行麦类作物育种
的遗传或杂交中 ,追踪某一特定染色体的去向提供
识别依据 ,也可以为检测麦类作物远缘杂种中的这
些外源染色体提供证据 。
参考文献:
[ 1] 　Baum B R , Yen C , Yang J L.Roegneria:it s generic limi ts and
justif icat ion for it s recognition[ J] .Can J Bot , 1991 , 69:282-
294.
[ 2] 　耿以礼 , 陈守良.国产鹅观草属 Roegner ia C.Koch 之订正
[ J] .南京大学学报(生物学), 1963 , 1:1-92.
[ 3] 　郭本兆.中国植物志 9(3)[ M] .北京:科学出版社 , 1987.
[ 4] 　蔡联炳.中国鹅观草属的分类研究[ J] .植物分类学报 ,
1997 , 35(2):148-177.
[ 5] 　Gill B S , Kimber G.Giemsa C-banding and the evolut ion of
w heat[ J] .Proc Nat l Acad S ci USA , 1974 , 71:4086-4090.
[ 6] 　Endo T R , Gill B S.The heterochromatin dist ribut ion and
genome evolut ion in diploid species of E lymus and Agropyron
[ J] .Can J Genet Cytol , 1984 , 26:669-678.
[ 7] 　Cai X W , Liu D J.Ident ification of a 1B/ 1R w heat-rye ch romo-
some t ranslocation[ J] .Theor Appl Genet , 1989, 77:81-83.
[ 8] 　任正隆 , 张怀琼.一个改良的染色体C带技术[ J] .四川农业
大学学报 , 1995 , 13(1):1-5.
[ 9] 　Morri sK L D , Gill B S.Genomic affini ties of individual ch romo-
somes based on C- and N-banding analyses of tet raploid E ly-
m us species and their diploid progenitor species[ J] .Genome ,
1987 , 29:247-252.
[ 10] 　李懋学 , 张敬方.植物染色体及染色体技术[M ] .哈尔滨:东
北林业大学出版社 , 1991.
[ 11] 　Dew ey D R.Genomic and phylogenetic relationships among
North American perennical Triti ceae.In:Estes J R , Tyrl R J ,
Brunken J N (eds), Grasses and Grasslands:S ystematics and
Ecology[ C] .51 - 88.Norman:Universi ty of Oklahoma
Press , 1982.
[ 12] 　Lu B R , Bothmer R von.Genome consti tution of Elymus
parvig lumis and E.pseu donu tans (Triticeae:Poaceae)[ J] .
Hereditas , 1990 , 113:109-119.
[ 13] 　孙根楼 , 颜　济 , 杨俊良.鹅观草属三个种的核型研究[ J] .
云南植物研究 , 1992 , 14(2):164-168.
[ 14] 　Jensen K B, Wang R R-C.Cytogenetics of Elym usca ucasicus
and Elymus longearistatus(Poaceae:T rit iceae)[ J] .Genome ,
1991 , 34:860-867.
(下转第 122页)
80　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　四川农业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 20 卷
参考文献:
[ 1] 　四川省农牧厅 , 四川省土壤普查办公室.四川土壤[ M] .成都:
四川科技出版社 , 1995.
[ 2] 　贾文锦 , 李金凤 , 王　巍 , 等.辽宁土壤系统分类研究进展
[ J] .土壤, 1998 , (1):7-12.
[ 3] 　中国科学院南京土壤研究系统分类课题组.中国土壤系统分类
(修订方案)[ M] .北京:中国农业科学出版社 , 1995.
[ 4] 　刘世全 , 张　明 , 王昌全 , 等.区域土壤地理[ M] .成都:四川
大学出版社 , 1997:59-60 , 220-222.
[ 5] 　全国土壤普查办公室.中国土壤[ M] .北京:中国农业出版社 ,
1998, 45-71.
[ 6] 　张俊明.南阳盆地黄土母质上发育土壤的特性和系统分类[ J] .
土壤 , 1997 , (2):70-75.
[ 7] 　张之一 , 田秀萍 , 辛　刚.黑龙江省土壤分类参比[ J] .土壤 ,
1994 , (2):108.
[ 8] 　朱祖祥.土壤学(下册)[M ] .北京:农业出版社 , 1984.
Study on Soil Taxonomy in Sichuan
XIA J ian-guo , DANG L iang-j i , ZHANG L i-ping , WU De-yong
(Department of Land Resource , Sichuan Agricultural University , Yaan 625014 , Sichuan , China)
Abstract:Based on the diagnostic horizon and characteristics of Chinese Soi l Taxonomy (Rev ised edition), the
at t ribution of the soil g roup in Sichuan was discussed , the grade of soil subg roup and the relationship between
genetic classification and taxonomy were studied by contradistinction , and nomenclature in taxonomy was pro-
posed in this paper.
Key words:SOIL GREAT GROUP IN SICHUAN;SOIL TAXONOMY;SOIL GENETIC CLASSIFICATION.
(本文审稿刘世全)
(上接第 80页)
Analysis on chromosome C-banding Roegneria caucasica
Y ANG Rui-wu1 , ZHOU Y ong-hong 2 , ZHENG Y ou-liang2
(1.Department of Basic Sciences , Sichuan Agricultural University , Yaan 625014 , Sichuan , China;
2.T riticeae Research Institute , Sichuan Agricultural University , Dujiangyan 611830 , Sichuan , China)
Abstract:The Giemsa C-banding analy ses of Roegneria caucasica was carried out by using an improved C-
banding procedure.The karyotype formulae is as follow :2n=4x=28=14m+14sm.The C-banding pat terns
in number , size , dyeability and dist ribution among all chromosomes were distinctively dif ferent.So the C -
banding pattern is a cytological marker of Roegneria caucasica.The C-banding diferences of St genome o r Y
genome in Roegneria caucasica betw een o ther species w ere discussed.
Key words:GIEMSA C-BANDING;ROEGNERIA;TYPE SPECIES.
(本文审稿蒋华仁)
122　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　四川农业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 20 卷