全 文 ：第 23卷　第 4期
2003年 12月 　　　　 天 津 师 范 大 学 学 报 (自然科学版 )Journal of Tianjin No rmal Univ ersity ( Na tural Science Edition)　　　　 Vo l. 23　 No. 4Dec. 2003
文章编号: 1671-1114( 2003) 04-0023-04
豇豆属 3种植物染色体的核型比较分析
收稿日期: 2003-08-05
第一作者:杨秀英 ( 1950- ) ,女 ,陕西省人 ,高级实验师 . 研究方向:细胞遗传 .
杨秀英 , 高　英 , 沈　敏
(天津师范大学 化学与生命科学学院 , 天津 300074)
摘要: 采用去壁低渗火焰干燥 Giemsa染色法 ,对小豆、绿豆、豇豆 3种豇豆属植物核型进行了研
究 . 结果表明 , 3种植物的染色体核型公式均为 2n= 2x= 22= 18 m+ 4 sm. 所不同的是小豆和绿
豆两条 sm染色体分别为第 2、 3对 ,而豇豆的 sm染色体则为第 2和第 6对 . 按照 Stebbins核型分
类方法 ,细胞类型均为 2B. 3种植物的染色体相对长度组成各不相同 .
关键词: 豇豆 ; 小豆 ; 绿豆 ; 核型
中图分类号: Q343. 2+ 1; Q949. 751. 9　　　　　　文献标识码: A
Comparetive Analysis of Chromosomal Karyotype
for Three Species of Vigna Savi Plant
Y ANG X iu -y ing , GAO Ying , S HEN Min
( College of Ch emis t ry and Li fe Science, Tianjin Normal University, Tianjin 300074, China)
Abstract: The kary otype of th ree species of Vigna Sav i plant , e. g. mung bean, adzuki bean, cow pea w as
analy zed by using w all deg radation hypotonic method of prepa ring mito tic chromosomes sample. The re-
sul ts show ed that thei r chromosomal karyo type fo rmula was same a s 2n= 2x= 22= 18 m+ 4 sm , but sm
chromosomes fo r mung bean and adzuki bean w as No. 2 and No. 3, respectivi ly, that fo r cow pea is No. 2
and No. 6.
Key words: cow pea; adzuki bean; mung bean; ka ry otype
　　 小豆、绿豆和豇豆同属于豆科豇豆属 ( Vigna
Sav i )一年生草本植物 ,它们除了用作粮食、蔬菜、饲
料和绿肥外 ,还可以作为药用 [1 ] .
小 豆 ( adzuki bean ) 学 名 Vigna angularis
( Willd) Ohwi & Ohashi,古名赤菽、小菽 . 别名赤小
豆、红小豆、红豆 . 小豆起源于中国 ,在中国喜马拉
雅山及云南等地有野生种和半野生种 . 在中国栽培
历史悠久 . 小豆原为菜豆属小豆种 .
绿豆 ( mung bean) ,学名 Vigna radiata ( L. )
Wilczek,古名艹录豆、植豆 . 在云南、广西等省 (自治
区 )发现野生绿豆 ,并有不同变异类型 . 绿豆在中国
栽培历史悠久 . 早期分类学家将绿豆归为菜豆属 ,
20世纪 50年代后期 ,认为绿豆及小豆和饭豆等豆
类其亲缘关系更接近于豇豆属 ,因此将绿豆、小豆归
为豇豆属 .
豇豆 ( cow pea ) ,学名 Vigna unguiculata ( L. )
Walp. 别名饭豆、蔓豆、泼豇豆、黑脐豆等 . 关于它
的起源还不确定 , 1979年在中国云南省西部地区发
现野生豇豆种 . 豇豆在新石器时代已有栽培 ,是世
界上最古老的作物 .
对于上述 3种植物的染色体核型分析到目前还
未见报道 ,为此 ,我们对这 3种作物进行染色体核型
研究 ,为 3种植物的起源和进化提供细胞遗传学方
面的鉴戒和依据 .
1　材料和方法
1. 1　材料
小豆、绿豆、豇豆 (普通豇豆 ) 3种植物种子均采
自华北地区 .
1. 2　方法
种子预先在 22～ 26℃下浸泡约 24 h,然后在
25℃下发芽 30～ 48 h,待根尖长至 2～ 3 cm,取根尖
2～ 3 mm,用体积比 0. 01%秋水仙+ 0. 001 mol /L
8-羟基喹啉在培养条件下预处理 3～ 4 h;用 V甲醇∶
V冰醋酸 = 3∶ 1的固定液固定 48 h,然后用蒸馏水洗 3
次以上 ;将根尖移入 0. 075 mo l /L KCl低渗液中 ,在
28℃条件下低渗 55 min～ 60 min,用 28℃去离子水
缓慢冲洗 2～ 3次 ;在无离子水中进行低渗 1 h,用新
配置的固定液固定 24～ 48 h,用固定液洗 2～ 3次根
尖 ;用镊子将根尖夹碎 ,加入新配置的固定液 1 mL,
弃去大块组织沉淀物 ,制成悬浮液吸入吸管 . 取一
张预先在蒸馏水冷冻过的干净载片 ,用滴管将细胞
悬液 5～ 6滴滴于其上 ,立即将载片一端抬起 ,并轻
轻吹气 ,使细胞迅速分散 ,然后在酒精灯火焰上微微
加热 ,并轻吹载片 ,反复几次将载片烤干 . 用
So rensen磷酸缓冲液 ( p H6. 8～ 7. 2)配制 40∶ 1的
Giemsa染液染色 1～ 2 h,在显微镜下对每个材料的
早中期染色体进行计数 ,并选取染色体分散均匀、结
构完整、着丝点清晰、背景清楚的细胞进行显微摄
影 ,用照片进行分析 . 按照 Levan [2 ]核型分析以及参
照李懋学等 [ 3]提出的核型分析标准 ,每种材料各测
量 5个图像清晰的染色体的照片 ,求出平均数、相对
长度、臂比、染色体长度比、核型不对称系数等 ,并绘
制出核型模式图 . 核型分类按照 Stebbins标准划
分 [4 ] ,染色体相对长度系数 ( I. R. L)仿郭幸荣等 [5 ]提
出的方法确定 ,臂比 95%置信区间按文献 [6 ]提出的
方法计算与比较 .
2　结果与分析
2. 1　核型组成
测量小豆、绿豆、豇豆图像细胞染色体照片各 5
个 ,求出平均数、相对长度、臂比、绘制成核型模式
图 ,它们的染色体核型图见图 1、图 2及表 1. 结果
表明 ,小豆、绿豆、豇豆染色体数均为 2n= 22条 ,在
小豆和绿豆的 11对染色体中 ,具有中部着丝点的染
色体有 9对 ( No. 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) ,具有近中
部着丝点的染色体两对 ( No. 2, 3) ,核型公式为 2n=
22= 18m+ 4sm (见表 2) . 豇豆的 11对染色体中具
中部着丝点的有 9对 ( No. 1, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11) ,
具近中部着丝点的有两对 ( No. 2, 6) ,核型公式亦为
2n= 22= 18 m+ 4 sm (见表 2) . 但豇豆的两对 sm
染色体其中一条与小豆和绿豆的不同 ,豇豆的 sm
染色体为 2号和 6号而小豆的为 2号和 3号 . 观察
到 3种植物第 4染色体附着有随体 ,但不稳定 .
图 1　染色体核型 ( 1.小豆核型 ; 2.豇豆核型 ; 3.绿豆核型 )
·24· 天 津 师 范 大 学 学 报 (自然科学版 ) 2002年 12月
图 2　染色体核型模式图 ( a.小豆核型 ; b.豇豆核型 ; c.绿豆核型
2. 2　核型类型
　　核型分类见表 2. 最长与最短染色体之比值:小
豆为 2. 04,绿豆为 2. 74,豇豆为 2. 08. 臂比值大于
2的染色体比例小豆与绿豆均为 0. 18,而豇豆则为
0. 09. 故根据 Stebbings的划分标准可得小豆、绿
豆、豇豆的核型类型相同 ,均为 2B. 2B类型是一种
较进化的类型 . 最长 /最短染色体之比值 ,绿豆最
大 ,其次是豇豆 ,小豆最小 . 因核型进化方向是由对
称向不对称进化 ,故绿豆和豇豆较小豆要进化 .
表 1　小豆、豇豆和绿豆的染色体相对长度、臂比、类型、臂比置信区间
材料 编号 　　　　相对长度 (% )　　　　长臂　　　短臂　 　　全长 臂比(长 /短 ) 类型 相对长度系数 臂比置信区间( 95% )
小
豆
1 6. 96 6. 37 13. 33 1. 09 m 1. 47 0. 99～ 1. 20
2 7. 71 3. 70 11. 41 2. 08 sm 1. 26 1. 91～ 2. 21
3 7. 00 3. 50 10. 50 2. 05 sm 1. 16 1. 73～ 2. 21
4 5. 19 4. 52 9. 71 1. 15 m 1. 07 1. 05～ 1. 25
5 5. 56 3. 34 8. 90 1. 66 m 0. 98 1. 42～ 1. 87
6 4. 54 4. 11 8. 65 1. 10 m 0. 95 1. 03～ 1. 17
7 4. 89 3. 62 8. 57 1. 35 m 0. 94 1. 17～ 1. 54
8 4. 43 3. 66 8. 09 1. 21 m 0. 89 1. 02～ 1. 38
9 4. 52 2. 93 7. 45 1. 54 m 0. 82 1. 38～ 1. 72
10 3. 77 3. 14 6. 91 1. 20 m 0. 76 1. 08～ 1. 32
11 3. 83 2. 69 6. 52 1. 42 m 0. 72 1. 21～ 1. 72
豇
豆
1 7. 71 5. 98 13. 69 1. 31 m 1. 51 1. 12～ 1. 46
2 7. 39 3. 85 11. 24 1. 92 sm 1. 24 1. 80～ 2. 05
3 6. 25 3. 91 10. 16 1. 60 m 1. 12 1. 31～ 1. 93
4 5. 22 4. 18 9. 40 1. 25 m 1. 04 1. 16～ 1. 38
5 5. 71 3. 61 9. 32 1. 58 m 1. 03 1. 33～ 2. 03
6 5. 73 3. 07 8. 80 1. 86 sm 0. 97 1. 68～ 2. 04
7 4. 90 3. 43 8. 33 1. 45 m 0. 92 1. 26～ 1. 70
8 4. 37 3. 56 7. 93 1. 22 m 0. 87 1. 16～ 1. 27
9 4. 42 3. 07 7. 49 1. 44 m 0. 82 1. 29～ 1. 58
10 3. 71 3. 38 7. 09 1. 10 m 0. 78 1. 02～ 1. 24
11 3. 85 2. 72 6. 57 1. 41 m 0. 72 1. 22～ 1. 63
绿
豆
1 8. 69 6. 13 14. 82 1. 42 m 1. 63 1. 21～ 1. 63
2 7. 86 3. 40 11. 26 2. 31 sm 1. 24 2. 09～ 2. 50
3 7. 42 3. 33 10. 75 2. 30 sm 1. 18 2. 10～ 2. 26
4 5. 36 4. 71 10. 07 1. 14 m 1. 11 1. 01～ 1. 27
5 5. 27 3. 91 9. 18 1. 35 m 1. 01 1. 07～ 1. 60
6 4. 69 3. 92 8. 61 1. 20 m 0. 95 1. 03～ 1. 37
7 4. 71 3. 60 8. 34 1. 31 m 0. 91 1. 19～ 1. 44
8 4. 35 3. 39 7. 74 1. 29 m 0. 85 1. 14～ 1. 39
9 4. 05 3. 16 7. 21 1. 28 m 0. 79 1. 16～ 1. 39
10 3. 80 2. 82 6. 62 1. 35 m 0. 73 1. 28～ 1. 42
11 2. 91 2. 50 5. 41 1. 17 m 0. 60 1. 07～ 1. 26
表 2　核型组成
材料 核型公式 　　　染色体相对长度　　　　 (系数组成 ) 染色体长度比(最长 /最短 ) 臂比大于 2的染色体比 核型类型 核型不对称系数
小豆 2n= 22= 18 m+ 4 sm 2n= 22= 4 L+ 4 M 2+ 12 M 1+ 2 S 2. 04 0. 18 2B 58. 40%
豇豆 2n= 22= 18 m+ 4 sm 2n= 22= 2 L+ 8 M 2+ 10 M 1+ 2 S 2. 08 0. 09 2B 59. 24%
绿豆 2n= 22= 18 m+ 4 sm 2n= 22= 2 L+ 8 M2+ 8 M 1+ 4 S 2. 74 0. 18 2B 59. 10%
·25·第 22卷　第 4期 　 杨秀英 ,等: 豇豆属 3种植物染色体的核型比较分析
2. 3　染色体相对长度系数组成
染色体相对长度系数 ( Index o f relativ e leng th,
I. R. L) , I. R. L= 染色体长度 /全组染色体平均长度
组成划分 ,即 I. R. L≥ 1. 26为长染色体 ( L) ; 1. 01≤
I. R. L≤ 1. 25为中长染色体 ( M2 ) ; 0. 76≤ I. R. L≤
1. 00为中短染色体 ( M1 ) ; I. R. L < 0. 76为短染色
体 ( S) . 3种植物染色体相对长度组成 (见表 2)各为
一类 ,小豆为 2n= 22= 4 L+ 4 M2+ 12 M1+ 2 S,绿
豆为 2n= 22= 2 L+ 8 M2+ 8 M1+ 4 S,豇豆为 2n=
22= 2L+ 8M2+ 10 M1+ 2S. 三者比较主要在 2, 5
及 10号染色体相对长度存在差异 ,即绿豆和豇豆的
2号及 5号染色体均为中长染色体 ( M2 ) ,与小豆的
2号染色体为长染色体 ( L )及 5号中短染色体 ( M1 )
不同 ; 10号染色体绿豆为短染色体 ( S) ,与小豆和豇
豆为中短染色体 ( M1 )不同 . 在小豆的 22条染色体
中 ,中短染色体 ( 12条 )占多数 ,比豇豆 ( 10条 )、绿豆
( 8条 )要多 ,且个体间大小差异小 ,而绿豆染色体个
体间差异较明显 ,这说明在染色体相对长度组成方
面 ,小豆比绿豆原始 ,豇豆居中 . 通过观察发现 ,绿
豆的 10号染色体形态相当于小豆和豇豆的 11号染
色体 ,因其变小而排位于 11号 ,事实上 ,在相对长度
组成和臂比方面也完全一致 (绿豆: 0. 73, 1. 35; 小
豆: 0. 72, 1. 42; 豇豆: 0. 72, 1. 41) .
2. 4　核型不对称系数
核型不对称系数 ( Ask= 长臂总长 /全组染色体
总长× 100% ) ,其比值愈大愈不对称 . 本试验测得
的小豆、绿豆、豇豆的核型不对称系数分别为
58. 40%、 59. 10%、 59. 24% . 三者间核型不对称程
度差异较小 ,豇豆> 绿豆> 小豆 . 说明豇豆、绿豆较
小豆进化 .
2. 5　染色体臂比 95%置信区间比较
依据统计学方法计算所得到的染色体臂比
95%置信区间进行 3个物种间的比较 , 1号染色体
绿豆 ( 1. 21～ 1. 63)与小豆 ( 0. 99～ 1. 20)不重叠 ,但
差异不大 ; 3号染色体 ,绿豆 ( 2. 10～ 2. 26)与豇豆
( 1. 31～ 1. 73)不能重叠 ; 6号染色体豇豆 ( 1. 68～
2. 04)与小豆 ( 1. 03～ 1. 17)、绿豆 ( 1. 03～ 1. 37)均不
能够重叠 ,差异显著 . 其它 8条染色体臂比置信区
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(责任编辑　刘国民 )
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(责任编辑　南凤仙 )
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