中国沙棘染色体核型及进化研究

中国沙棘染色体核型及进化研究摘要:对中国沙棘(Hippophae rhamnoides Linn. ssp. sinensis Rousi)的染色体进行了核型分析,结果表明,中国沙棘染色体数目为2n=24,基数为12,未发现具有非整倍体和多倍体的个体;其核型公式为2n=24=14M+10m,染色体中未发现随体,染色体相对长度组成为2n=4L+6M2+10Ml+4S,核型属于“1B”型,核型不对称系数As.K为54%｡同时,根据Stebbins的核型进化理论和分支系统学的编序､赋值方法,对核型的4个重要性状进行了分析,结果表明,中国沙棘染色体的进化指数为3,进化程度较低,属于较原始种;这些研究结果为中国沙棘资源的开发､良种的选育和分类提供了细胞学理论依据｡关键词:中国沙棘;染色体核型;进化Study on the Chromosome Karyotype and Evolution of Hippophae rhamnoides Linn. ssp. sinensis RousiAbstract: The chromosome karyotype of Hippophae rhamnoides Linn. ssp. sinensis Rousi was analyzed. The results indicated that the chromosome number of H. rhamnoides ssp. sinensis was 2n=24, basic number was 12, no aneuploidy and polyploid was observed in the chromosome; The karyotype formula was 2n=24=14M+10m, no satellites were observed in the chromosome, the relative length of the chromosome composition was 2n=4L+6M2+10Ml+4S, the karyotype belonged to “1B” type, the asymmetry coefficient of karyotype was 54%. Based on the Stebbins’ evolution theory of th e chromosome karyotype and the method for ordering and assignment of cladistic systematics, four important traits were analyzed. The results indicated that the evolution index of chromosome karyotype of H. rhamnoides ssp. sinensis was three, the evolution extent was low, belonging to the more primitive species; this study provided the cytology theory basis for the development of the resources, breeding and variety classification.Key words: Hippophae rhamnoides Linn. ssp. sinensis Rousi; chromosome karyotype; evolution中国沙棘为胡颓子科(Elaeagnaceae)､沙棘属(Hippophae Linn)､沙棘(H. rhamnoides Linn.)的亚种(H. rhamnoides Linn. ssp. sinensis Rousi);世界上有9个亚种,中国有5个,广泛分布于西北､华北等地｡中国沙棘果实富含维生素和有机酸,可制作各种保健食品､饮料,种子可榨油,树皮可提取栲胶,根具根瘤,能够增加土壤肥力,也是防风固沙､水土保持及供庭园观赏的良好树种[1]｡中国沙棘因其亚种､群体和生态型的差异,导致果实内营养成分差异很大,直接影响其经济价值的利用,因此在开发利用时有必要进行分类和整理｡当前,中国沙棘在形态､地理分布等方面的研究已有很多,而有关中国沙棘染色体核型方面的研究较少｡基于此,笔者在国内首次对中国沙棘染色体核型的演化进行了分析和讨论,旨在为中国沙棘的选育提供理论依据[2]｡1材料与方法试验所用的材料是在青海省林业科学研究所实验基地于早晨8∶00至9∶00采集的中国沙棘雌雄株枝条,选择生长良好的一年生嫩枝的茎尖组织,切下茎尖,放入预处理液内(8-羟基喹啉)2~3 h;预处理后的茎尖经水洗后,放入卡诺固定液(无水乙醇∶冰醋酸=3∶1,V/V)中固定;固定好的材料放入1 mmol/L盐酸于60℃下处理25 min;将解离好的材料用清水冲洗2~3次,采用改良的卡宝品红染色15 min,然后进行压片,镜检,显微摄影[3-5]｡选择30个染色体分散良好的､处于有丝分裂中期的细胞进行计数,统计染色体的数目,选取5个染色体形态清楚的细胞进行核型分析[6,7],根据中期染色体的相对长度和臂比两项主要指标进行核型分类[8],核型不对称系数按Arano[9]的方法计算,核型分析依照Stebbins[10]提出的标准进行｡2结果与分析2.1中国沙棘染色体的形态特征中国沙棘染色体的形态特征分别见图1､图2､图3､表1｡从图1､图2､图3､表1可见,中国沙棘染色体中第四对､第五对､第七对､第八对､第十对､第十一对､第十二对染色体属于正中部着丝粒染色体(M),第一对､第二对､第三对､第六对､第九对染色体属于中部着丝粒染色体(m),最长染色体与最短染色体的比值为 3.75,臂比的变化范围为1.0~1.5之间｡2.2中国沙棘染色体的核型特征中国沙棘染色体数目为2n=24,基数为12,未发现具有非整倍体和多倍体的个体,表明中国沙棘染色体的杂合程度低,种的遗传性稳定｡中国沙棘染色体组的总长度为19.54 μm,其中最长染色体长度为2.92 μm,不超过3 μm;染色体相对长度系数I.R.L≤1.00的比例接近60%,这在植物中属于较小的染色体｡中国沙棘染色体的长度比值(LR,指最长染色体长度/最短染色体长度)为3.75,臂比大于2∶1的染色体比例为0,属于“1B”型,核型不对称系数As.K为54%,在进化上属于较原始的种类｡由以上核型分析结果表明,中国沙棘染色体的核型公式为2n=24=14M+10m｡2.3中国沙棘染色体的进化指数Stebbins认为,核型的进化趋势是由对称向不对称方向发展的,对称性大的较为原始,对称性小的较为进化[10]｡根据中国沙棘染色体的几个重要性状,借用分支系统学的常规编序､赋值方法[11,12],可求出反映种群发育程度的进化指数,从而得出中国沙棘的进化水平｡2.3.1染色体长度比(LR)染色体长度的比值越大,则核型越倾向于不对称｡染色体长度比可分为4个进化段,即 2.20以下(赋值为0)→2.20~2.60(赋值为1)→2.60~3.00(赋值为2)→3.00以上(赋值为3)｡2.3.2平均臂比(MAR)染色体平均臂比的数值越大,则核型越倾向于不对称｡染色体平均臂比大致可分为3个进化段,即1.30以下(赋值为0)→1.30~1.40(赋值为1)→1.40以上(赋值为2)｡2.3.3不对称系数(As.K)染色体核型不对称系数的数值越大,则核型越倾向于不对称｡染色体核型不对称系数也可分为3个进化段,即56.00以下(赋值为0)→56.00~58.00(赋值为1)→58.00以上(赋值为2)｡2.3.4臂比大于1.7的染色体比例染色体臂比值越大,核型也越倾向于不对称｡染色体臂比大于1.7的染色体比例也存在3个进化段,即由0.14以下(赋值为0)→0.14~0.19(赋值为1)→0.19~0.24(赋值为2)｡将上述性状的赋值叠加起来,便能得到中国沙棘的进化指数结果(表2)｡从表2可见,中国沙棘染色体的核型进化指数较小,其值为3,因此进化程度较低,属于较原始的种,这与其在核型类型下的判断是一致的｡3小结与讨论通过对中国沙棘雌雄株的染色体核型进行对比分析,发现中国沙棘染色体较小,最长的不超过3 μm,通过30个染色体分散良好的茎尖细胞观察计数,最后确定中国沙棘的染色体数目为2n=24,这与国内外的文献报道相同｡但染色体的核型特征与目前国内外的研究结果有所差异,如王柏青等[13]研究报道,中国沙棘染色体具中部着丝粒,核型属于“2B”型,第三对染色体上有随体｡而笔者的研究认为,中国沙棘雌雄株的核型均属于“1B”型,未发现有随体存在｡目前,关于对中国沙棘染色体的核型进化研究国内还未见报道,本研究采用核型常规分析和进化指数两方面结合进行讨论,综合得出中国沙棘染色体核型属于“1B”型,核型进化指数较小,数值为3,进化程度较低,属于较原始的种类｡可供以后的中国沙棘育种及分子生物学研究作为参考｡参考文献:[1] 周以良,董世林,聂绍荃. 黑龙江树木志[M]. 哈尔滨: 黑龙江科学技术出版社,1986. 444-445.[2] 杜凤国,吴榜华,孙振良,等. 鱼鳞松的核型分析[J]. 河南农业大学学报,1996,30(2):172-173.[3] 李懋学,张学方. 植物染色体研究技术[M]. 哈尔滨: 东北林业大学出版社,1991.[4] 陈瑞阳,宋文芹,李秀兰. 植物有丝分裂染色体标本制作的新方法[J]. 植物学报,1979,21(3):297-298.[5] 李晓玲,杨进,王洪涛,等. 树型金银花染色体制片优化及核型分析[J]. 河南农业科学,2009(7):102-106.[6] 姜丽,计巧灵,张丕鸿. 三个亚麻品种染色体核型分析[J]. 中国麻业科学,2008,30(5): 241-245.[7] 穆尼热,张清斌,赵茂林,等. 新引1号东方山羊豆染色体核型分析[J]. 草业科学,2009,26(17):94-96.[8] 李懋学, 陈瑞阳. 关于植物核型分析的标准问题[J]. 武汉植物学研究,1985,3(4):297-302.[9] ARANO H. Cytological studies p [12] 徐克学. 数量分类学[M]. 北京: 科学出版社, 1994.[13] 王柏青,王耀辉. 中国沙棘的染色体核型分析[J]. 北华大学学报(自然科学版),2000,1(5):407-409.。