全 文 ：新疆农业科学 2012，49(6) :1048 － 1052
Xinjiang Agricultural Sciences
doi:10． 6048 / j． issn． 1001 － 4330． 2012． 06． 011
新疆蓝刺头属两种植物的染色体核型分析
关雪莲，董连新
(新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052)
摘 要:【目的】探讨新疆两种蓝刺头植物的核型差异。【方法】应用改进的染色体制片方法研究新疆两种蓝
刺头植物的核型。【结果】天山蓝刺头的细胞染色体数为 2 n = 30，其中中部着丝点染色体(m)为 16 对，近中
部着丝点染色体(sm)为 14 对，在第 5，6 对染色体长臂上带有随体，核型为 2 A型，核型公式为 2 n = 2 x = 30
= 16 m + 14 sm(4 SAT)。硬叶蓝刺头的细胞染色体数为 2 n = 28，其中中部着丝点染色体(m)为 22 对，近中
部着丝点染色体(sm)为 6 对，在第 2 对染色体长臂上带有随体，核型为 2 A型，核型公式为 2 n = 2 x = 28 = 22
m(2SAT)+ 6 sm。【结论】两种蓝刺头染色体数目不同，随体存在与否及数目亦不相同。
关键词:蓝刺头属;种;染色体核型
中图分类号:S188 + ． 3 文献标识码:A 文章编号:1001 － 4330(2012)06 － 1048 － 05
收稿日期:2012 － 02 － 06
基金项目:新疆农业大学校前期资助项目(2008 － 12)
作者简介:关雪莲(1963 －) ，女，副教授，硕士，研究方向为野生花卉引种栽培，(E － mail)gxl － xj@ 163． com
通讯作者:董连新(1963 －) ，男，副教授，博士，研究方向为植物遗传育种，(E － mail)dlx － xj@ 163． com
The Karyotype Analysis of Two Species of Echinops from Xinjiang
GUAN Xue － lian，DONG Lian － xin
(College of Forestry and Horticulture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China)
Abstract:【Objective】To discuss the differences of the karyotypes within the two species of Echinops
from Xinjiang．【Method】An improved chromosome preparation method was used to study the karyotypes of
Echinops．【Result】The karyotype formulae of E． Tianschanicus was 2n = 2x = 30 = 16m + 14 sm(4SAT) ，
among which 16 pairs are metacentric (m) ，14 pairs are submetacentric (sm) ，and satellites were found in
5th and 6th pair． The E． ritro was 2n = 2x = 28 = 22m (2SAT)+ 6sm． Among them 22 pairs are metacentric
(m) ，6 pairs are submetacentric (sm) ，and satellites were found in 2nd pair chromosome． The karyotypes of
the two cultivars all belong to 2A type in karyotypic classification． 【Conclusion】The differences of the
karyotypes within the two species，such as the number of chromosome，and the existence and numbers of
satellites，were also discussed．
Key words:Echinops;species;karyotype
0 引 言
【研究意义】染色体是遗传物质的载体。生物染色体的重组常常导致新种的出现，甚至称进化就是
选择压力与染色体变化互相作用的结果，染色体在一定程度上能反映生物的本质［1］。染色体作为一种
比较性的资料在分类学中起着特殊的作用，在植物属间、种间，甚至种内，染色体常有不同程度的分化，
这为探讨属间和种间的进化关系以及种内的变异格局提供了重要的依据。【前人研究进展】蓝刺头
6 期 关雪莲等:新疆蓝刺头属两种植物的染色体核型分析
(Echinops L) ，为菊科(Asteraceae)多年生宿根草本植物。全世界约为 120 个种，主要分布于中亚、欧洲
中部及非洲。我国约有 17 种，主要分布于东北、内蒙古、新疆、甘肃东部、宁夏、河北、山西及陕西［2］。生
于海拔 1 200 ～ 2 200 m的山坡草地及山坡疏林下，是一种高山花卉［3］。天山蓝刺头(E． tianschanicus)
为新疆所特有，分布于天山山脉海拔 1 100 ～ 1 700 m的砾石山坡，株高 20 ～ 25 cm，自下部分枝，分枝伸
长，全部茎枝被稀疏或密厚的蛛丝状绵毛。基部及下部茎叶长椭圆形，有短柄，羽状深裂或几全裂，侧裂
片三角状披针形或披针形，边缘及顶端有刺齿及针刺，中部侧裂片较大，向上向下侧裂片渐小，基部侧裂
片针刺状;中上部茎叶渐小，无柄，基部扩大半抱茎，羽状浅裂，最上部茎叶或接复头状花序下部的叶长
椭圆形或披针形，边缘有刺齿。全部叶质地坚硬，复头状花序单生茎端或茎生 2 个复头状花序，花冠蓝
色，顶端深 5 裂，裂片线形，外面基部有少数长单毛或簇毛，花冠管有黄色腺点，上部有少数白色柔毛。
瘦果长 6． 5 mm，花果期 7 ～ 9 月。硬叶蓝刺头(E． ritro)分布于中国的新疆、伊朗、欧洲中部、中亚及西
伯利亚地区，生于海拔 1 200 ～ 2 400 m的砾石山坡，株高 20 ～ 60 cm。茎单生或少数茎成簇生，通常上
部分枝。全部茎枝白色或灰白色，被稠密或密厚的蛛丝状绵毛。基生叶与下部茎叶有长或短柄，叶片全
形长椭圆形、长倒披针形或线状长椭圆形;中上部茎叶与茎生叶及下部茎叶同形或披针形，无柄，基部扩
大半抱茎，羽状浅裂或半裂，侧裂片三角形，顶端及边缘有针刺或刺齿。复头状花序单生茎枝顶端，小花
蓝色，5 深裂，裂片线形，花冠管外面有腺点。瘦果倒圆锥状，花果期 7 ～ 8 月。国内外有关蓝刺头属植物
的研究报道较少。大部分集中在其药用化学成分的研究上，主要从其根中分离检测一些化学物质［4］。
Masoud［5］对伊朗某地区的 19 个蓝刺头种类进行了细胞核学的研究，提示了它们的染色体数目，并以此
来划定这些植物的区域界线。【本研究切入点】新疆蓝刺头属植物在细胞学水平以及新疆两种蓝刺头
植物的核型差异的研究未报道。【拟解决的关键问题】从细胞学水平阐述新疆蓝刺头属种间差异。
1 材料与方法
1． 1 材 料
实验所用的天山蓝刺头种子采自伊犁察布查尔县，硬叶蓝刺头采自阿勒泰园艺场。
1． 2 方 法
种子经室温浸泡 1 h后，均匀摆放在铺有 2 层湿滤纸的培养皿中，25℃萌发;待根长至 1． 0 ～ 1． 5 cm
左右时，切取根尖，25℃下饱和 α －溴萘处理 1． 5 ～ 2． 0 h;甲醇∶冰醋酸(3∶ 1)固定 2 h 以上;水洗后用 1
mol /L HCl于 25℃酸解 30 min;再充分水洗，将质量浓度为 0． 04 mg /mL的纤维素酶和质量浓度为 0． 04
mg /mL的果胶酶等体积混合液 25℃酶解处理 20 ～ 30 min;火焰干燥法制片;干燥的片子用 5% Giemsa
染液扣染 10 min，自来水冲洗，自然干燥或电吹风吹干，中性树胶封片。
2 结果与分析
2． 1 天山蓝刺头的核型分析
选择 30 个染色体分散良好的细胞观察计数，所有细胞的染色体数目全为 30 条，占计数细胞总数的
100%，因此确定天山蓝刺头体细胞染色体数目为 2 n = 30，其中，8 对为中部着丝点染色体，7 对为近中
部着丝粒染色体。在第 5，6 对染色体长臂上带有随体，因此，天山蓝刺头染色体核型公式为 2 n = 2 x =
30 = 16 m +14 sm(4SAT)。染色体相对长度变异范围在 4． 83% ～ 2． 75%，染色体长度比为 2． 09。染色
体臂比值变化范围在 2． 37 ～ 1． 02，臂比值大于 2 的染色体比例为 23． 3%。核型不对称系数(AS． K%)
为 62． 9%。核型为 2 A型。染色体数目、形态、核型及核型模式分别作图，列出核型的主要参数。表 1，
图 1 ～ 3
2． 2 硬叶蓝刺头的核型分析
选择 30 个染色体分散良好的细胞观察计数，所有细胞的染色体数目全为 30 条，占计数细胞总数的
100%，因此确定硬叶蓝刺头体细胞染色体数目为 2 n = 28，配对的 14 对染色体中，11 对为中部着丝粒
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新疆农业科学 49 卷
染色体即第 1、2、4、5、7、9、10、11、12、13、14 对;7 对为近中部着丝粒染色体即 3、6、8 对。在第 2 对染色
体长臂上带有随体，因此，硬叶蓝刺头染色体核型公式为 2 n = 2 x = 28 = 22 m(2SAT)+ 6 sm。14 对染
色体相对长度变异范围在 4． 78 ～ 2． 97%，染色体长度比为 2． 83。染色体臂比值变化范围在 2． 54 ～
1． 08，臂比值大于 2 的染色体比例为 14． 3%。核型不对称系数(AS． K%)为 58． 2%。核型为 2A型。染
色体数目、形态、核型及核型模式分别作图，列出核型的主要参数。表 2，图 4 ～ 6
表 1 天山蓝刺头染色体参数
Table 1 The parameter of chromosomes of E． tianschanicus
序号
Number
相对长度(%)
Relative length
长 臂
Long arm
短 臂
Short arm
臂 比
Arm ratio
类 型
Classification
1 23． 4 12． 7 10． 7 1． 19 m
2 29． 1 19． 7 9． 4 2． 10 sm
3 30． 5 26． 4 4． 1 6． 44 st
4 27． 6 19． 2 8． 4 2． 29 sm
5 34． 8 25． 7 9． 1 2． 28 sm*
6 32． 0 19． 1 10． 9 1． 75 sm*
7 25． 0 13． 0 12． 0 1． 08 m
8 27． 6 18． 4 9． 2 1． 08 m
9 21． 3 14． 9 6． 4 2． 33 sm
10 37． 9 19． 1 18． 8 1． 02 m
11 34． 2 20． 9 13． 3 1． 57 m
12 28． 4 17． 2 11． 2 1． 50 m
13 27． 7 16． 6 11． 1 1． 50 m
14 44． 6 29． 1 15． 5 1． 88 sm
15 28． 9 18． 4 10． 5 1． 75 sm
16 28． 2 17． 3 10． 9 1． 59 m
17 29． 2 18． 0 11． 2 1． 75 sm
18 30． 0 21． 1 8． 9 2． 37 sm
19 25． 4 13． 9 10． 5 1． 30 m
20 26． 6 17． 1 8． 5 2． 01 sm
21 38． 9 23． 7 15． 2 1． 56 m
22 32． 1 19． 4 12． 7 1． 53 m
23 36． 9 18． 9 18． 0 1． 05 m
24 29． 0 18． 4 10． 6 1． 74 sm
25 28． 8 17． 0 11． 8 1． 44 m
26 23． 6 15． 0 12． 6 1． 19 m
27 40． 3 27． 5 12． 8 2． 25 sm
28 32． 8 19． 4 13． 4 1． 45 m
29 33． 0 27． 2 15． 8 1． 72 sm
30 35． 5 22． 7 12． 8 1． 77 sm
注:* 具有随体染色体，随体长度未计算在内
Note:The length of satellite go uncounted of the satellite chromosomes
3 讨 论
3． 1 蓝刺头属核型特征
植物染色体的数目、形态等是最稳定的细胞学特征之一，在不同的种间，染色体有不同的数目等的
特征区别，这些特征区别也是表明该种系统演化位置以及和相近种的亲缘关系的重要依据。随着基因
工程技术和分子生物学飞速发展，作为细胞生物学的主要研究内容，染色体技术也将逐渐渗透到生药学
的研究领域，每种药用植物染色体进行系统的研究愈加显示出其重要性，特别是对植物药材的鉴定、亲
缘关系的确定、良种培育及驯化、新药源的寻找和开发等方面将有特殊的意义。染色体核型研究可以提
供细胞学方面的资料，是遗传、进化、分类、杂交育种乃至染色体工程研究不可缺少的一个环节，是细胞
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6 期 关雪莲等:新疆蓝刺头属两种植物的染色体核型分析
学遗传鉴定的基础。
研究的 2 种蓝刺头属植物的核型均属于 2 A型。中部着丝粒染色体(m 染色体)、近中部着丝粒染
色体(sm染色体)为染色体主要组成成分，硬叶蓝刺头染色体数为 2 n = 28，核型公式为 2 n = 2 x = 28 =
22 m(2SAT )+ 6 sm，在染色体数目和核型类型上与 Masoud［5］的研究结果一致。根据 Levitzky 的论
述［7］，有花植物中核型进化的主要趋势是不对称性的不断增强，即对称 －原始，不对称 －进化。由此可
以推测，这两个种均为核型进化中较原始的种，但是，种间在核型公式、染色体相对长度、染色体核型公
式、m、sm和随体染色体的数量组成、最长与最短染色体的比值存在着明显差异。
3． 2 蓝刺头属植物的起源
蓝刺头属种间核型差异较大，染色体数目从 2 n = 28 一直连续上升到 2 n = 34，核型类型有 1A、2A
和 2B三种类型，并且各种类型的核型在总种数中所占比例也相差颇大;染色体长度比的变异范围较
大;核型不对称系数的变异范围也较大;染色体相对长度同样具有相差较大的变异范围［5］。这些数据
充分表明蓝刺头属植物的染色体核型在属内具有丰富的多样性。综上所述，多样的核型特征表明蓝刺
头属是一个起源较早，并且是内部分化十分剧烈的属。
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新疆农业科学 49 卷
表 2 硬叶蓝刺头染色体参数
Table 2 The parameter of chromosomes of E． ritro
序号
Number
相对长度(%)
Relative length
长 臂
Long arm
短 臂
Short arm
臂 比
Arm ratio
类 型
Classification
1 26． 5 16． 3 10． 2 1． 60 m
2 27． 3 15． 1 12． 2 1． 24 m*
3 56． 3 35． 7 20． 6 1． 73 sm
4 30． 3 17． 0 13． 3 1． 28 m
5 19． 9 12． 7 7． 2 1． 76 sm
6 26． 0 18． 0 8． 0 2． 22 sm
7 24． 1 14． 0 10． 1 1． 39 m
8 26． 5 14． 1 12． 4 1． 34 m
9 26． 0 14． 8 11． 2 1． 30 m
10 57． 8 30． 7 27． 1 1． 13 m
11 22． 2 12． 2 10． 0 1． 22 m
12 20． 6 12． 8 7． 8 1． 64 m
13 34． 5 19． 3 15． 2 1． 30 m
14 54． 4 29． 5 24． 9 1． 18 m
15 27． 2 14． 8 12． 4 1． 20 m
16 32． 0 18． 0 14． 0 1． 29 m
17 25． 1 18． 0 7． 1 2． 54 sm
18 25． 8 15． 0 10． 8 1． 39 m
19 25． 4 14． 0 11． 4 1． 23 m
20 27． 0 14． 0 13． 0 1． 08 m
21 36． 4 20． 2 16． 2 1． 25 m
22 24． 3 14． 3 10． 0 1． 43 m
23 28． 9 17． 5 11． 4 1． 23 m
24 24． 3 14． 3 10． 0 1． 43 m
25 27． 2 16． 0 11． 2 2． 28 sm
26 23． 3 16． 2 7． 1 2． 28 sm
27 23． 5 13． 5 10． 0 1． 35 m
28 32． 0 18． 6 13． 4 1． 34 m
4 结 论
从蓝刺头属 2 个种的核型可以看出，核型都属于 2 A型，但种间核型在组成结构方面存在着明显的
差异:(1)种间染色体数目不同，天山蓝刺头染色体数为 2 n = 30，硬叶蓝刺头染色体数为 2 n = 28。(2)
同一类型染色体核型组成中的数量不同，天山蓝刺头具有 16 对中部着丝点染色体，而硬叶蓝刺头具有
22 对中部着丝点染色体。(3)随体的位置和数目不同，天山蓝刺头第 5、6 对染色体上具有随体，而硬
叶蓝刺头第 2 对染色体上具有随体。这种染色体组成及随体的有无、数量和位置上的变化，反映了蓝刺
头属种间遗传特性上的差异。
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