六倍体蕨麻的核型分析

　　摘要:采用荧光标记法制作蕨麻(Potentilla anserina L.)染色体标本,通过体细胞染色体计数确定其染色体数目为42条?核型分析表明,蕨麻染色体总长度为100.04 μm,全组染色体平均长度16.67 μm,其核型公式为K(2 n)=42=13 sm+29 m?染色体绝对长度变异范围为2.02~4.38 μm;最长染色体与最短染色体比为2.17∶1,臂比的变异范围为1.20~2.04,臂比大于2的染色体占全组染色体的2.38%,属于2B类型,比较对称,为小型染色体?试验将对蕨麻的起源?系统演化及品种改良等提供细胞遗传学依据?

　　关键词:蕨麻(Potentilla anserina L.);染色体;核型分析

　　中图分类号:S567.23;Q343.2+2文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2569-04

　　Karyotype Analysis of Sextuploid Juema

　　LI Jun-qiao1,2,JIANG Hong-xia1,2,WEN Xin3,ZHU Hui-qin4,WEI Mei-qin4

　　(1. Chemistry and Life Science College, Qinghai Nationalities University, Xining 810007, China; 2. Qinghai Province Biotechnology and Analytical Test Key Laboratory, Xining 810007, China; 3. Clinical Medical College, Tianjin Medical University,Tianjin 300270,China;

　　4. Agriculture and Stock College, Qinghai University, Xining 810016, China)

　　Abstract: Juema (Potentilla anserina L.)chromosome samples were manufactured by using fluorimetric method. The number of P. anserina L. chromosomes was 42 via counting chromosome of somatic cell. The results of karyotype analysis showed that the total length of chromosomes was 100.04 μm, with the average length of every chromosome of 16.67 μm. Its karyotype formula was K(2 n)=42=13 sm+29 m. The absolute length of chromosome variation was ranged from 2.02~4.38 μm. The ratio of the longest chromosome and the shortest chromosome was 2.17∶1. The variation of arm ratio was ranged from 1.20~2.04. Chromosomes with the ratio of arm longer than 2 occupied 2.38% of the whole chromosome, belonging to 2B type. The study would provide the basis for cell genetics of plant origin, phylogenetic evolution and variety modification of P. anserina L..

　　Key words: Juema(Potentilla anserina L.); chromosome; karyotype analysis

　　基金项目:科技部农业科技成果转化基金项目(2010GB2G00514);国家自然科学基金项目(30607026,30660019);青海省自然科学基金项目(2012-Z-907)

　　蕨麻(Potentilla anserina L.)是蔷薇科(Rosaceae)委陵菜属(Potentilla)植物鹅绒委陵菜的变种,食用部分为块根,俗称人参果,始载于《西藏常用中药材》?鹅绒委陵菜为多年生草本,广泛分布于我国青海?西藏?四川?甘肃?宁夏?陕西等地,但只在青藏高原等高寒地区根系才膨大为块根?蕨麻根下部膨大成圆球状?纺锤状或长棒状块根,茎匍匐,在节处生根,常着地长出新植株,外被疏柔毛,基生叶为间断羽状复叶?据测定,蕨麻块根具有丰富的淀粉?蛋白质?氨基酸?矿质元素?多糖?皂苷?鞣质等营养及活性成分,味甜,口感佳,具有健脾益胃?生津止渴?益气补血?止咳利痰的功效,主治脾虚腹泻?病后贫血?营养不良等症,具有抗缺氧?增强免疫力?保肝护肝?干扰病毒复制?抑制肿瘤细胞生长等功效[1-10],民间常用作营养保健或药用?

　　染色体是植物遗传基因的载体,其数目?形态?结构是植物体内比较稳定的重要特征,染色体的数目形态?结构的变化是导致生物体之间存在差异的原因[11]?核型分析是探讨植物亲缘关系和系统演化的一种有效方法[12]?国内外有关蕨麻的研究相对较少,主要集中在蕨麻的营养药用价值的研究上,关于蕨麻细胞学遗传的研究未见报道[13-20]?课题组前期研究的结果表明,蕨麻的染色体组为四倍体?五倍体和六倍体,为此,通过对其染色体的观察?计数及核型分析,针对六倍体蕨麻进行染色体数目及倍性水平的测定分析,以期为蕨麻植物的起源?系统演化及品种改良等研究提供必要的细胞遗传学依据?

　　1材料与方法

　　1.1材料

　　蕨麻块根采自青海省海北州门源县试验基地,室内水培获得根尖,待根长到1.5~2.0 cm时取材处理?试验在西北高原生物研究所完成?

　　1.2方法

　　染色体制片采用常规压片法,取营养体生长根长为1.5~2.0 cm,-4 ℃冰水处理24 h,卡诺固定液固定24 h左右,45%醋酸火焰干燥压片,相差显微镜观察,挑选分裂相良好的制片-80 ℃冰冻揭片,空气干燥后,利用含DAPI(4,6-diamidino-2-phenlindole)抗荧光衰减封片剂封片,Leica荧光显微镜观察,利用CCD获取图像,Photoshop进行图像后期处理?

　　1.3计算方法

　　细胞核型分析按我国1984年8月第一届全国植物染色体学术讨论会上由李懋学?陈瑞阳所作的“关于植物核型的分析标准化问题的标准”,对染色体进行计数?配对?排列?测量?计算?列表?绘制核型模式图?核型公式?核型分类等程序[17,21],并参照Levan等[22]的方法根据染色体臂比来确定着丝粒位置;参照Stebbins[23]核型分类方法,按核型中最长染色体与最短染色体之比及臂比大于2的染色体所占的比例来确定染色体核型对称与不对称程度?

　　1.4核型分析方法

　　选取染色体分散良好?着丝点清晰的中期分裂相进行染色体计数,并从中选择染色体数目完整?无重叠的10个分散较好的中期分裂相,用传统的方法拍摄,冲洗照片,再用300 dpi的分辨率扫描输入计算机?

　　分别在10张放大的照片上测量每条染色体的总长度及长臂长度和短臂长度?因染色体弯曲不能用直尺测量,先用细线量取了与染色体等长的长度,再用尺子(最小刻度为0.1 mm)量出线的相应长度得出染色体长度?通过10个分裂相得到相应的10组试验数据,取平均值再由放大的“mm”换算成染色体实际的长度“μm”?测量时,在每条染色体旁边用笔作临时标记,一边测量一边记录,包括每条染色体的长臂长度?短臂长度?绝对长度?随体有无,对于有随体的染色体,随体的长度记入染色体长度之内?对于每条染色体的着丝粒,采取平分为二的原则,记入两臂长度之内?以染色体的平均相对长度绘制染色体核型模式图?以着丝点为坐标0点,横坐标为染色体的编号,纵坐标为染色体的相对长度?

　　染色体相对长度系数(IRL)计算公式:相对长度系数(IRL)=染色体长度/全组染色体平均长度[21]?当IRL≥1.26时,属于长染色体(L);当1.0≤IRL<1.26时,属于中长染色体(M2);当0.76≤IRL<1.0时,属于中短染色体(M1);当0.67≤IRL<0.76时,属于短染色体(S)?

　　按着丝点位置划分染色体类型[17]:臂比为1.0~1.7,染色体类型为中部着丝粒染色体(m);臂比为1.7~3.0,染色体类型为近中部着丝粒染色体(sm)?

　　核型分类标准根据对称到不对称核型分类标准[24],核不对称系数(Ask)=长臂总长/全组染色体总长×100%,以最长染色体与最短染色体之比和臂比大于2占全染色体百分比两个参数为依据,划分12种类型,分别是1A?2A?3A?4A?1B?2B?3B?4B?1C?2C?3C?4C等12种由对称到不对称的类型(表1)?

　　2结果与分析

　　从蕨麻的大量制片中观察了100个根尖细胞的中期染色体,发现所有细胞的染色体数为42条,占总数的100%,李懋学等[17]在核型分析标准化问题中提出,85%以上的细胞具有恒定一致的染色体数目时,即可认为是该植物的染色体数目?由图1?图2可以发现,蕨麻的染色体为六倍体?观察中未发现有非整性变异和多倍体现象,也未发现有B染色体存在?核型分析共测量了5个分散良好?着丝点清晰的中期细胞染色体,5个分裂相得到相应的5组数据,分别取其平均值后对其进行核型分析,各参数具体情况如表2?根据表1得到的各染色体的相对长度平均值绘制核型模式图(图3)?