藥用植物天門冬染色體核型分析

喬永剛,宋 蕓,白雯婷

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山西太谷 030801)

天門冬 Asparagus cochinchinensis(Lour.)Merr.為百合科天門冬屬植物。全世界有 300余種,我國有 24種和一些外來種。在我國以氣候溫暖濕潤的長江以南地區(qū)為天門冬主產(chǎn)區(qū),自然分布在秦嶺對南各省區(qū)[1]。天門冬以干燥塊根入藥,天門冬性寒,味甘、苦,歸肺、腎經(jīng)。主要功能為養(yǎng)陰潤燥,清肺生津[2]。染色體核型分析是細(xì)胞遺傳學(xué)、染色體工程、現(xiàn)代分類學(xué)和進(jìn)化理論的重要研究手段,研究天門冬染色體數(shù)目、核型和染色體組組成,為其鑒定、起源、演化、育種培育等提供必要的細(xì)胞學(xué)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

天門冬種子由山西天然藥用生物研究所提供。

1.2 方法

將天門冬種子常溫下浸泡 12 h,使種子充分吸水膨脹,然后,置于 28℃的培養(yǎng)箱中發(fā)芽。當(dāng)根長至 0.5～1 cm時(shí)取根尖部分,用飽和對二氯苯溶液在 4℃下預(yù)處理 4 h,用蒸餾水清洗后加入新配制的固定液 (冰醋酸與無水乙醇體積比 =1∶3),固定24 h,將材料清洗后再用 1 mo l/L HC l中在室溫條件解離 10 m in,洗掉 HC l后用卡寶品紅染色進(jìn)行常規(guī)壓片,冰凍法揭片,干燥后用中性樹膠封片。

通過鏡檢找到染色清晰而且分散良好的中期分裂相,用 OLY M PUS BX51顯微鏡觀察并攝影,利用VIDEOTEST-KARYO 3.0自動核型分析軟件進(jìn)行核型分析。核型分析按李懋學(xué)等[3]報(bào)道的標(biāo)準(zhǔn),核型分類以 Stebbins[4]的方法進(jìn)行,利用染色體參數(shù)在 Excel中繪出核型模式圖[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 染色體數(shù)目

對根尖染色體制片進(jìn)行鏡檢并選擇 30個(gè)染色體分散良好的有中期分裂相觀察計(jì)數(shù),所有觀察統(tǒng)計(jì)的細(xì)胞染色體數(shù)目均為 2n=20,未發(fā)現(xiàn)染色體非整倍體細(xì)胞。

2.2 核型分析

選取染色體分散良好,著絲粒清晰,處于有絲分裂中期的分裂相 (圖1)進(jìn)行了染色體分析配對 (圖1)并分別測量和計(jì)算染色體相對長度和臂比,并根據(jù)臂比確定染色體類型 (表1),并根據(jù)核型參數(shù),繪制了天門冬染色體核型模式圖 (圖1)。

表1 天門冬染色體參數(shù)表

圖1 天門冬染色體核型圖與核型模式圖

天門冬共有 2個(gè)染色體組,屬同源二倍體,在 10對染色體中,4對為近中部著絲粒染色體 (s m),6對為中部著絲粒染色體 (m),未發(fā)現(xiàn)具有隨體的染色體,確定其核型公式為 K(2n)=2x=22=8s m+12m。

2.3 核型類型

Stebbins參照生物界現(xiàn)有的核型資料,根據(jù)核型中染色體長度比和臂比兩項(xiàng)主要特征,用以區(qū)分核型的對稱和不對稱程度,并將其分為 12種類型。其中認(rèn)為 1A型為最對稱,4C型為最不對稱。一般認(rèn)為,核型進(jìn)化的基本趨勢是由對稱向不對稱發(fā)展的,系統(tǒng)演化上處于比較古老或原始的植物,大多具有較對稱的核型,而不對稱的核型則常見于或進(jìn)化程度較高級的植物中。根據(jù)天門冬核型,最長染色體比最短染色體為 3.16(屬于等級 B),而臂比大于2∶1的染色體的百分比 20%(屬于等級 2),依據(jù)Stebbins的標(biāo)準(zhǔn),天門冬核型為 2B型,屬于中等不對稱型。

3 討 論

中草藥在我國應(yīng)用非常廣泛,但其基礎(chǔ)研究卻相對比較滯后,嚴(yán)重制約進(jìn)一步的開發(fā)利用。對藥用植物染色體進(jìn)行系統(tǒng)的研究,對物種界定,中藥鑒定、良種培育及馴化等方面具有重要意義。

常規(guī)染色體核型分析是以染色體形態(tài)為依據(jù),不同研究者之間可能存在一定誤差,除物種本身原因外,也常有不同研究者對同一物種得出不同的分析結(jié)果。隨著多種功能強(qiáng)大的染色體自動核型分析軟件的開發(fā)應(yīng)用,將研究人員從煩瑣的手工工作中解脫出來,有利于快速準(zhǔn)確進(jìn)行核型分析。

傅承新等[6]報(bào)道天門冬染色體核型為 K(2n)=20=8m+12m,核型類型為 2B,與本實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果除染色數(shù) 2n=20以及核型類型為 2B相同之外,有以下幾點(diǎn)不同:(1)中部著絲粒染色體和近中部著絲粒染色體數(shù)目不同;(2)在第 2對染色體長臂上未發(fā)現(xiàn)次縊痕。

[1] 趙 明.我國天門冬研究的概況及展望[J].內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,20(6):52-55.

[2] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典:2005年版一部[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[3] 李懋學(xué),陳瑞陽.關(guān)于植物核型分析的標(biāo)準(zhǔn)化問題[J].武漢植物學(xué)研究,1985,3(4):297-302.

[4] Stebbins GL.Ch romosom al Evolution in Higher Plants[M].London:Edward Arnold LTD,1971:87-89.

[5] 喬永剛,宋 蕓.利用 EXCEL制作核型模式圖[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2006,10:97-98.

[6] 傅承新,張 原.三種百合科植物的染色體核型分析[J].浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1991,17(1):93-98.