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利用细胞染色体技术对苜蓿属和胡卢巴属亲缘关系的鉴定



全 文 : 第23卷 第4期 内  蒙  古  草  业 Vol.23,No.4
 2 0 1 1年12月 Inner Mongolia Prataculture  Dec.,2011
 文章编号:1009—1866(2011)04—0028—05
利用细胞染色体技术对苜蓿属和
胡卢巴属亲缘关系的鉴定

邢建军1,李志勇1*,蔡丽艳1,常淑宏1,刘磊1,周国栋1,2,解永凤1
(1.中国农业科学院草原研究所农业部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站,
内蒙古 呼和浩特 010010;2.中国农业科学院研究生院,北京 100081)
摘要:通过对24份来自不同地方的供试材料(苜蓿属18份、胡卢巴属6份)的根尖细胞染色体进行压片,采用染
色体计数法初步了解供试材料的染色体数目、平均臂比值和平均着丝点指数,进一步了解苜蓿属和胡卢巴属亲缘
关系。实验结果表明:苜蓿属18个材料中共检测出二倍体(2n=2x=16)和四倍体(2n=4x=32)的2个倍性水
平;胡卢巴属6个材料均为二倍体,染色体组成为(2n=2x=16)。从染色体数目和倍性水平初步来看,胡卢巴属
植物与苜蓿属的部分植物亲缘关系较近。聚类分析结果表明:胡卢巴属植物与苜蓿属的扁蓿豆材料亲缘关系较
近,与苜蓿属的其它材料亲缘关系比较远。
关 键 词:染色体;苜蓿;胡卢巴;亲缘关系
中图分类号:S551+.7  文献标识码:A
  染色体是遗传物质的载体,通过对体细胞染色
体数目、大小、形态和结构等的检测可以了解属间、
种间的差异,可以作为牧草种质资源鉴定和植物分
类的依据。苜蓿属 (Medicago L.)及其近缘属植
物胡卢巴属 (Trigonella L.)都隶属于豆科(Legu-
minosae)车轴草族(Trib.Trifolieae)的优良牧草,
在我国西部地区均有较大范围的分布〔1〕。因其胡
卢巴属植物与苜蓿属的一些植物种类在形态等各
方面存在着相似,所以目前分类学上对苜蓿属和胡
卢巴属间的界限划分十分模糊。Lesins等〔2〕利用
杂交试验和染色体分析,并以杂交成功与否作为种
间亲缘关系的依据,根据体细胞染色体数目和形态
将两个扁蓿豆种归入苜蓿属。Qurios等〔3〕将胡卢
巴属 的 Trigonella cretacea 归 入 苜 蓿 属。E-
.Smal〔4〕根据苜蓿花的弹花机制,将胡卢巴属中
的20多个一年生胡卢巴种(Cermmon Fenupreek)
归入苜蓿属。以上对胡卢巴属和苜蓿属的亲缘关
系的研究都是基于杂交试验和染色体分析,后来的
研究有基于形态学、数量特征等等。邓超宏等〔5〕通
过对苜蓿属和胡卢巴属植物的形态特征及数量分
类进行研究,利用主成分分析表明:果实的长宽比、
小叶的长宽比和花萼长等性状对苜蓿属与胡卢巴
属植物的分类具有重要意义,而且还推断出利用苜
蓿属和胡卢巴属植物花粉性状的分类价值不大。
笔者对苜蓿属的18个材料和胡卢巴属的6个
材料的体细胞染色体数目、平均臂比值和平均着丝
粒指数进行观察统计分析,在细胞学基础上了解苜
蓿属和胡卢巴属的差异,判断属间和种间植物的亲
缘关系,为苜蓿属和胡卢巴属的育种等提供科学的
理论依据。
* *通讯作者
收稿日期:2011-11-17
基金项目:农业部农作物种质资源保护与利用项目(NB11—2130135—33);牧草种质资源保护项目(2011—10);
中央级公益性基金(2008-Z-2)
作者简介:邢建军(1968-),男,内蒙古呼和浩特市人,助理研究员,从事草原建设工作。
1 实验材料和方法
1.1 试验材料
本实验材料由中国农业科学院草原研究所提
供,共24份,包括苜蓿属18个材料(包括花苜蓿,
即扁蓿豆7个材料)和胡卢巴属6个材料,材料名
称及来源见表1。
表1 实验材料及其采集地点
居群
编号
名   称 原产地

托特菲尔德苜蓿
Medicago tornata Mil.
澳大利亚

南苜蓿
Medicago hispida Gaertn.
湖南畜牧所

矩镰荚苜蓿
Medicago archiducis-nicolai(Sirj.)Yakovl.
甘肃

兰花苜蓿
Medicago coerulea Less.
———

天蓝苜蓿
Medicago lupulina L.
陕西千阳

浮生苜蓿
Medicago sp.
———

黄花苜蓿
Medicago falcata L.
辽宁

黄花苜蓿
Medicago flcata L.
西藏

黄花苜蓿
Medicago falcata L.
内蒙古
呼伦贝尔市
10
黄花苜蓿
Medicago falcata L.
内蒙古
锡林郭勒盟
11
黄花苜蓿
Medicago falcata L.
内蒙古
赤峰市克旗
12
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
甘肃玉门市
13
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
甘肃兰州市
14
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
青海
15
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
甘肃武威
16
胡卢巴
Trigonella tenuis Fscb.
西藏
17
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
———
18
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
蒙古
19
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
内蒙古通辽市
居群
编号
名   称 原产地
20
扁蓿豆
Medicago rutheniea L.
内蒙古
乌兰察布市
21
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
内蒙古呼和浩
特市大青山
22
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
内蒙古包头市
达茂旗召河
23
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
内蒙古呼和浩特市
土左旗毕克齐
24
黄花扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
内蒙古赤峰市
1.2 试验材料的取材
每个材料的生根条件按照种子发芽条件的标
准,参见牧草种子检验规程〔6〕,待根尖长0.5~2.0
cm时上午9∶00~11∶00取材。
1.3 实验材料的预处理
将待观察的根尖放入0.002mol/L.8-羟基
喹啉中预处理约3.5h。
1.4 实验材料的固定
用卡诺氏(carnoy)固定液将预处理的材料进
行固定2~24h后,70%乙醇溶液中保存。
1.5 实验材料的解离
将固定的根尖材料浸入1NHcl溶液中,再放
入恒温60℃水浴5min,然后用蒸馏水洗净。
1.6 染色和制片
取根尖分生组织,置于清洁载玻片上,滴少许
品红溶液染色,加上盖玻片轻轻敲打压片,用吸水
纸吸去多余染液。
1.7 染色体观察
染色体观察用OLYMPUSBH-2型数码显微
摄影仪拍照,并且观测每个细胞的染色体数目。
1.8 染色体数目的统计和数据的分析
通过对供试材料根尖细胞染色体压片的观察,
选择其中50个分散良好的分裂中期的染色体进行
统计数目,并且用测量每条染色体的长臂和短臂的
长度,再计算平均臂比值和平均着丝粒指数。实验
数据均采用EXCEL和SAS 8.0软件进行基本参
数和聚类分析。
2 结果与分析
2.1 供试材料的染色体
部分供试材料的染色体示意图见图1、图2、图
3、图4。
92 第4期 邢建军等 利用细胞染色体技术对苜蓿属和胡卢巴属亲缘关系的鉴定
(上)
(下)
2n=2x=16
图1 1号材料托特菲尔德苜蓿(上)和
4号材料兰花苜蓿(下)居群的染色体数目
(上)
(下)
2n=4x=32
图2 3号材料矩镰荚苜蓿(上)和
7号材料黄花苜蓿(下)居群的染色体数目
(上)
(下)
2n=2x=16
图3 16号材料胡卢巴(上)和
17号材料胡卢巴(下)居群的染色体数目
(上)
(下)
2n=2x=16
图4 21号材料扁蓿豆(上)和
22号材料扁蓿豆(下)居群的染色体数目
03  内 蒙 古 草 业              2011年 
2.2 供试材料的染色体的相关参数 供试材料染色体的相关参数见表2。
表2 各个供试材料的染色体的相关参数
编号 名   称 平均臂比值 平均着丝粒指数 染色体数目

托特菲尔德苜蓿
Medicago tornata Mil.
1.25  44.60  2n=2x=16

南苜蓿
Medicago hispida Gaertn.
1.44  41.49  2n=4x=32

矩镰荚苜蓿
Medicago archiducis-nicolai(Sirj.)Yakovl.
1.83  35.93  2n=4x=32

兰花苜蓿
Medicago coerulea Less.
1.98  33.94  2n=2x=16

天蓝苜蓿
Medicago lupulina L.
1.66  38.41  2n=2x=16

浮生苜蓿
Medicago sp.
1.53  39.65  2n=2x=16

黄花苜蓿
Medicago falcata L.
1.54  39.67  2n=4x=32

黄花苜蓿
Medicago falcata L.
1.65  37.81  2n=2x=16

黄花苜蓿
Medicago falcata L.
1.56  39.04  2n=2x=16
10
黄花苜蓿
Medicago falcata L.
1.68  37.45  2n=2x=16
11
黄花苜蓿
Medicago falcata L.
1.64  38.25  2n=2x=16
12
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
1.65  38.61  2n=2x=16
13
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
1.93  34.52  2n=2x=16
14
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
2.57  28.03  2n=2x=16
15
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
1.69  37.38  2n=2x=16
16
胡卢巴
Trigonella tenuis Fscb.
2.04  32.86  2n=2x=16
17
胡卢巴
Trigonella foenum-graecumL.
2.11  32.52  2n=2x=16
18
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.16  46.27  2n=2x=16
19
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.23  44.96  2n=2x=16
20
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.46  40.77  2n=2x=16
21
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.52  39.69  2n=2x=16
22
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.85  35.35  2n=2x=16
23
扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.61  38.38  2n=2x=16
24
黄花扁蓿豆
Medicago ruthenica L.
1.76  36.31  2n=2x=16
13 第4期 邢建军等 利用细胞染色体技术对苜蓿属和胡卢巴属亲缘关系的鉴定
  所选研究材料中,苜蓿属18个材料中共检测
出二倍体(2n=2x=16)材料15个(1、4、5、6、8、9、
10,11号和7个扁蓿豆材料),四倍体(2n=4x=
32)材料3个(2、3和7号材料)的2个倍性水平,
染色体基数都为8;胡卢巴属6个材料的均为二倍
体,染色体组成为(2n=2x=16)染色体基数都
为8。
2.3 供试材料的聚类分析
利用平均臂比值和平均着丝粒指数对所有材
料进行类平均法聚类分析,聚类图结果见5。由图
5可见,通过染色体平均臂比值和平均着丝粒指数
对所有材料进行聚类分析,在欧式距离为0.6时,
可以将所有材料分为4大类,第1大类包括3个材
料,1、19和18号材料,均为苜蓿属的材料;第2大
类包括13个材料,苜蓿属11个和胡卢巴属2个材
料;第3大类包括7个材料,4个苜蓿属和3个胡
卢巴属的材料;第4大类包括1个材料,为胡卢巴
属的材料。
图5 基于染色体平均臂比值和
平均着丝点指数的聚类结果
3 讨论
目前,对苜蓿属和胡卢巴属植物进行系统的研
究比较少,但是对某一个属的植物研究的相对较
多。王俊杰〔7〕通过对野生黄花苜蓿染色体数目与
核型分析发现,供试材料共检测出二倍体(2n=2x
=16)和四倍体(2n=4x=32)的2个倍性水平,并
且包含有 M、m、sm和st 4种染色体类型。而李鸿
雁〔8〕通过对苜蓿属4份扁蓿豆材料研究表明:染色
体数目均为2n=2x=16,都是二倍体,染色体长度
在1-4μm之间,属于小染色体,存在核型多型性。
宁红梅〔9〕等通过对苜蓿属的野生黄花扁蓿豆染色
体核型研究发现:野生黄花扁蓿豆与扁蓿豆的染色
体数目相同,均为2n=2x=16,为二倍体。祁如
虎〔10〕对3种胡卢巴属植物的核型研究发现,其染
色体数目2n=2x=16,分析了染色体的核型组成,
并且指出了可能的演化程序。因此,通过系统对苜
蓿属和胡卢巴属植物体细胞染色体数目、染色体核
型组成等进行研究,这样可能更有利于苜蓿属和胡
卢巴属植物亲缘关系的鉴定,也为其他牧草种质的
鉴定提供科学的方法和理论依据。
4 结论
从染色体数目和倍性水平分析可以得出,苜蓿
属的所有材料可以分为两大类,分别为二倍体材料
和四倍体材料(所有扁蓿豆材料均为二倍体2n=
2x=16);胡卢巴属的所有材料均为二倍体,染色
体组成为2n=2x=16。从染色体数目和倍性水平
初步来看,胡卢巴属植物与苜蓿属的部分植物亲缘
关系较近,比如与所有苜蓿属的扁蓿豆材料,1、4、
5、6、8、9、10和11号的苜蓿材料。聚类分析结果
表明:胡卢巴属植物与苜蓿属的扁蓿豆材料亲缘关
系更近,与苜蓿属的其它材料亲缘关系更远。本研
究利用体细胞染色体数目、倍性水平、平均臂比值
和平均着丝粒指数对苜蓿属18个材料和胡卢巴属
6个材料进行初步了解和鉴定,至于这两个属的分
类地位还须结合植物的形态学、染色体的形态和染
色体的核型组成、DNA分子标记等详细的研究。
参考文献:
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23  内 蒙 古 草 业              2011年