沙蔥和多根蔥的染色體核型分析*

烏蘭托亞

(內(nèi)蒙古錫林郭勒盟職業(yè)學(xué)院,內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

1 引言

按照林奈(1753年)的分類系統(tǒng),蔥屬(AlliumL.)屬于百合科(Liliaceae),約450種,主要分布于北溫帶〔1〕。我國約有110種〔2〕。集中分布在新疆、甘肅、青海等西北地區(qū)；四川、西臧、云南等西南地區(qū)；華北和東北(包括內(nèi)蒙古東部和南部)等地〔3〕。蔥屬植物適應(yīng)性強(qiáng),分布范圍廣,有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。可食用,藥用,飼用,還可觀賞。在內(nèi)蒙古草地植物中具有一定的代表性和飼用價(jià)值〔4〕。

沙蔥(AlliummongolicumRegel)又名蒙古韭,蒙語叫胡穆利,多年生草本植物。沙蔥是一種純天然綠色野生牧草〔5〕。在我國主要分布在內(nèi)蒙古中部地區(qū)(包括錫林郭勒盟西部、烏蘭察布市北部、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市和阿拉善盟)、寧夏中北部、甘肅省河西走廊及新疆準(zhǔn)噶爾東部和阿爾泰山山麓等地；在國外,分布在蒙古南部戈壁地區(qū)〔6〕。

多根蔥(AlliumpolyrhizumTurcz.exRegel)別名:堿韭、紫花韭、塔那(蒙)。多年生草本植物,是典型的旱生植物,多根蔥是一種季節(jié)性的放牧型飼草,所有家畜都采食〔5〕。在中國北部和西北部分布很廣。黑龍江、吉林、遼寧三省的西部,河北、山西、陜西三省的北部有零星分布,內(nèi)蒙古呼倫貝爾市以西、寧夏鹽池縣以北、甘肅河西走廊及祁連山、北山、青海柴達(dá)木盆地東緣、新疆天山南北坡、北塔山、準(zhǔn)噶爾西部山地等廣大地區(qū)均有數(shù)量較多的分布；在蒙古南部、西伯利亞和中亞東部也有分布〔6〕。

我國有豐富的沙蔥、多根蔥資源。國內(nèi)專家對沙蔥、多根蔥的研究做了大量的工作,從上世紀(jì)開始在遺傳學(xué)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)積累了大量的資料。閻貴興,云錦鳳對沙蔥進(jìn)行核型分析結(jié)果顯示,沙蔥的染色體核型屬于1B型,核型公式為2n=2x=16=12m(2SAT)+4sm(2SAT)〔7〕。楊蕾,許介眉,張小亮,萬海清對沙蔥、多根蔥進(jìn)行核型分析結(jié)果顯示,多根蔥核型公式為2n=4x=32=20m+8sm+4t(2SAT),核型屬2B型。沙蔥核型公式為2n=2x=16=14m+2st(2SAT),核型屬2A型。有關(guān)沙蔥的細(xì)胞學(xué)研究,國外僅見Krasnikov(1985)報(bào)道了該種植物的染色體數(shù)目為2n=16〔8〕。

沙蔥數(shù)個(gè)鱗莖簇生在一起,鱗莖細(xì)長,圓柱形,外皮纖維質(zhì),黃褐色,花莛圓柱形,高10～20cm。葉基生,圓柱形或半圓柱形,肉質(zhì),具灰綠色薄粉層,手摸時(shí)變綠色,有光澤。傘形花序半球形或球形,多花,疏散,花淡玫瑰色；花被片6,2輪,卵狀長圓形,鈍頭,內(nèi)輪比外輪長；花絲為花被長度的1/2～2/3,內(nèi)輪花絲基部擴(kuò)大成卵形,外輪成錐形；花柱不伸出花被?；ü?～9月〔6〕。

多根蔥植株成叢狀。多數(shù)圓柱狀鱗莖簇生在一起,鱗莖皮黃褐色,破裂成纖維狀,呈近網(wǎng)狀；葉基生,半圓柱形,肉質(zhì),深綠色,比花莛短。花莛圓柱形,高7～35cm。傘形花序近球形,花多數(shù),淡紫紅色至白色；花被片6,長圓形至卵形；花絲等長或稍長于花被,內(nèi)輪花絲基部擴(kuò)大,每側(cè)通常各具1小齒,外輪的錐形；子房卵形,花柱比子房長?；ü?7～ 8 月〔6〕。

本試驗(yàn)利用取材——預(yù)處理——固定——染色及制片這個(gè)簡便的方法準(zhǔn)確的對沙蔥、多根蔥的染色體數(shù)目與核型進(jìn)行分析研究,確定了兩種蔥屬植物細(xì)胞染色體的形態(tài),數(shù)目及核型類型,為探求沙蔥和多根蔥的區(qū)別及其它們的鑒定提供了細(xì)胞遺傳學(xué)依據(jù)。

2 取材地區(qū)的自然條件

供試的兩種材料來自內(nèi)蒙古錫林郭勒盟蘇尼特左旗。該地自然概況如下:蘇尼特左旗位于錫林郭勒盟西北部,地處東經(jīng) 113°30′～ 115°12′,北緯42°48′～ 45°05′,海拔 1163m 。氣候類型屬內(nèi)陸干燥氣候,年平均氣溫1℃～2.5℃,1月平均氣溫-19.5℃～ -21.5℃,極端最低氣溫-40.1℃,7月平均氣溫 20.2℃～22.0℃,極端最高氣溫39.3℃。平均無霜期 109d,平均年降水量204.7mm,全年蒸發(fā)量2000mm左右。地貌類型主要有高平原、丘陵、沙地、湖盆低地〔9〕。

3 試驗(yàn)材料和方法

3.1 材料采集

供試驗(yàn)的沙蔥和多根蔥采集于錫林郭勒盟蘇尼特左旗。

沙 蔥(AlliummongolicumRegel)

多根蔥(AlliumpolyrhizumTurcz.exRegel)

3.2 研究方法

3.2.1 藥品的選擇與配制

現(xiàn)在國內(nèi)外用于植物材料預(yù)處理的方法和藥物很多。本試驗(yàn)選用的是冰水。固定液為卡諾氏Ⅰ(CornojsⅠ),冰乙酸與無水乙醇1∶3的比例配制而成。冰乙酸能凝固核蛋白,其為固定染色體的主要成分。乙醇可迅速透入細(xì)胞而使細(xì)胞失活硬化,并且溶解部分脂類物質(zhì)。兩者配合使用效果良好。染色用石碳酸——品紅染色劑,是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的一種植物染色體染色劑。

3.2.2 材料的取材與處理

取沙蔥,多根蔥種子各30～50粒。將處理好的種子置于放有2層濕濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi),加水后在人工氣候箱22～25℃下放4～5d,待種子根尖長至0.5～1cm,于上午 8∶00～10∶00切取根尖1～2mm(分生區(qū))。

3.2.3 制片

把切取的根尖裝入青霉素小瓶中,適量加水、封蓋后置0℃冰水混合物,放入冰箱,預(yù)處理20～24h。沖洗根尖,用現(xiàn)配的卡諾氏(Carnoy)固定液(冰醋酸∶酒精=1∶3)在室溫下固定12～24h。取出根尖,用解剖刀從根尖處切下極小的一段(0.5mm左右)至于載玻片上,滴一滴堿性品紅染色液,然后放上蓋玻片。染色約5min后,取一濾紙,覆在蓋玻片上,在不移動蓋玻片的情況下,左手固定濾紙,右手用鑷子把手輕敲,使根端部組織分散攤開最后用拇指垂直加壓。

將制好的臨時(shí)壓片至于顯微鏡目鏡下觀察,先用低倍鏡找出較為理想的視野及典型的分裂相,再使用高倍鏡詳細(xì)觀察描述并計(jì)數(shù)。制成的片子如需保存,先用指甲油把蓋玻片周圍封住,在大小適宜的培養(yǎng)皿中墊一層潮濕濾紙將片子放入,并將培養(yǎng)皿放入冰箱。此法可使制片保存數(shù)天。

3.2.4 鏡檢染色體數(shù)目統(tǒng)計(jì)與拍照

用OLYMPUSBH—2光學(xué)顯微鏡鏡檢。統(tǒng)計(jì)30個(gè)細(xì)胞染色體數(shù)目,其中染色體數(shù)85%以上的為恒定不變的所要統(tǒng)計(jì)的染色體。并從中選取處于中期的細(xì)胞且染色體分散好的分裂相,取較為典型、著絲點(diǎn)清晰的10個(gè)細(xì)胞的染色體做為基本形態(tài)進(jìn)行測量和分析。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)10個(gè)細(xì)胞求平均值。染色體數(shù)目統(tǒng)計(jì)按常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行。在鏡檢的同時(shí)選擇較典型的染色體拍照。

3.2.5 染色體分類方法

目前國內(nèi)普遍采用Levan等根據(jù)著絲點(diǎn)位置提出的四點(diǎn)四區(qū)命名系統(tǒng)或在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上,李懋學(xué)和陳瑞陽提出稍加修改的意見。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)李懋學(xué)和陳瑞陽的命名方法確定染色體類型。內(nèi)容詳見表1。

表1 染色體著絲點(diǎn)位置命名系統(tǒng)

3.2.6 染色體核型分類方法

目前國內(nèi)普遍認(rèn)同Stebbins提出的核型分類原則。他根據(jù)核型中染色體長度比和臂比兩項(xiàng)主要特征,區(qū)分核型的對稱和不對稱程度。內(nèi)容詳見表2。

表2 核型分類方法

4 結(jié)果與分析

4.1 染色體形態(tài)與數(shù)目

通過對沙蔥和多根蔥的有絲分裂中期細(xì)胞進(jìn)行觀察和統(tǒng)計(jì),兩種蔥屬植物染色體的形態(tài)及數(shù)目,見(圖1,2)。

4.2 染色體核型分析

測量統(tǒng)計(jì)10個(gè)分散清晰的細(xì)胞,根據(jù) Levan方法分析,得出兩種蔥屬植物的染色體的各參數(shù),結(jié)果見(表3,4,5)。

表3 沙蔥的染色體參數(shù)

表4 多根蔥的染色體參數(shù)

表5 兩種蔥屬的核型分析表

沙蔥染色體有8對,除第8號為st染色體且短臂上具點(diǎn)狀隨體外,其余均為m染色體。沙蔥核型公式為2n=2x=16=14m+2st(2SAT)。核型屬2A型。

多根蔥染色體有16對,第6,9,10,12號染色體為sm染色體,第15,16號的染色體為t染色體,第15號染色體具有隨體。多根蔥的核型公式為2n=4x=32=20m+8sm+4t(2SAT),核型屬2B型。兩種蔥屬的染色體配對圖及核型模式圖見(圖3,4,5,6)。

圖3 沙蔥染色體配對圖

5 討論

(1)在研究過程中發(fā)現(xiàn)取材時(shí)間是關(guān)鍵,兩種蔥屬的細(xì)胞分裂時(shí)間及高峰期各不相同。而本試驗(yàn)采用的兩種蔥屬的取材時(shí)間大概在上午8∶00～10∶00點(diǎn),此時(shí)沙蔥,多根蔥正處于細(xì)胞分裂高峰期。

(2)對材料進(jìn)行預(yù)處理是為使植物染色體縮短變粗,便于觀察。因此預(yù)處理時(shí)間的長短在制片各個(gè)環(huán)節(jié)中非常重要。本試驗(yàn)采用的材料用冰水處理了22～24h左右。此時(shí)染色體形態(tài)較清晰,收縮比較適當(dāng)。

(3)本試驗(yàn)核型分析沒有對材料進(jìn)行解離,省時(shí)省藥品,且沒有具體影響到制片結(jié)果。

6 結(jié)論

(1)沙蔥的核型公式為2n=2x=16=14m+2st(2SAT),為2A型。沙蔥的第1,2,3,4,5,6,7號染色體為中部著絲點(diǎn)染色體,第8號染色體為近端部著絲點(diǎn)染色體,在第8號染色體上有點(diǎn)狀隨體。染色體組總長度為 65.24μm,平均長度為8.16μm,最 長 染色 體為 9.61μm,最短染色體為5.37μm。

(2)多根蔥的核型公式為2n=4x=32=20m+8sm+4t(2SAT),核型屬2B型。多根蔥的第1,2,3,4,5,7,8,11,13,14號為中部著絲點(diǎn)染色體,第6,9,10,12號為近中部著絲點(diǎn)染色體,第15,16號為端部著絲點(diǎn)染色體,在第15號染色體上有極小的隨體。多根蔥染色體組總長度為128.81μm,平均長度為 8.05μm,最長染色體為10.9μm,最短染色體為4.95μm。