部分牡丹品種的染色體核型分析

侯小改，郭大龍，張亞冰，李雪萍，張贊平

(河南科技大學(xué)a.農(nóng)學(xué)院;b.林學(xué)院，河南洛陽471003)

0 前言

芍藥屬(Paeonia L.)牡丹組(sect.Moutan DC.)植物為中國特有，栽培品種也起源于中國［1－2］，遺傳資源十分豐富。中國牡丹在長期的栽培訓(xùn)化過程中，在株型、花型、花色等性狀上產(chǎn)生了豐富多采的變異類型。但由于對其遺傳背景、親緣關(guān)系缺乏深入系統(tǒng)的研究，育種工作受到很大限制。

核型分析是分類學(xué)的一項重要依據(jù)［3］，是探討植物親緣關(guān)系和系統(tǒng)演化的一種有效方法［4］，有助于揭示物種遺傳進化的過程和機制［5］。目前，牡丹野生種的核型分析多數(shù)已有報道，它們均為二倍體，屬2A型核型，但某些種不同居群的核型有變化［6－15］。關(guān)于牡丹栽培品種的核型報道較少［16－20］，但出現(xiàn)了不同產(chǎn)地品種的核型存在一定差異，甚至有的品種不同研究者得出的結(jié)果也不同的現(xiàn)象。形成這種差異的原因，可能與研究者的制片技術(shù)及分析方法有關(guān)，也可能與栽培條件或地理位置的變化有關(guān)。因此，本文對14個不同株高、花型及花色的牡丹品種核型進行了比較研究，以期為進一步探討牡丹育種途徑、雜交育種親本選配及不同株型、花型、花色遺傳規(guī)律等提供細胞學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試材來源于中國洛陽國家牡丹基因庫，品種名稱及特征見表1。

1.2 方法

2012年3月下旬采集0.5～1.0 cm飽滿花蕾，用對二氯苯飽和溶液處理3～4 h后，蒸餾水沖洗干凈，用卡諾氏固定液(φ(無水乙醇)∶φ(冰醋酸)=3∶1)固定24 h以上，固定好的材料如不能及時解離及制片，可將材料換至體積分數(shù)為70%酒精中，4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

將保存在冰箱中的材料用蒸餾水清洗，然后用1 mol/L的HCl在60℃解離5～10 min，蒸餾水漂洗，用改良的苯酚品紅染色，壓片法制片、鏡檢。

在顯微鏡下選擇染色體分散較好的細胞進行染色體計數(shù)并照相。染色體計數(shù)和核型分析依據(jù)文獻［21］的分析標準進行，每種材料均觀察30個左右細胞進行染色體計數(shù)。分別選用5個分散良好的中期分裂相進行分析測量，得到核型數(shù)據(jù)。

染色體類型分析按照文獻［22］的分類系統(tǒng)，核型類型分析參照文獻［23］的分類標準。

染色體相對長度=染色體絕對長度/染色體組總長度×100%［21］。

表1 供試材料

染色體臂比值=染色體長臂長度/染色體短臂長度。

2 結(jié)果與分析

2.1 染色體核型的變化

所有供試材料的染色體數(shù)目均為2n=2x=10。各品種核型結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)見表2，各品種中期染色體及核型見圖1。染色體著絲點類型分為:m代表中部著絲粒區(qū);sm代表近中部著絲粒區(qū);st代表近端部著絲粒區(qū)。

供試的14個品種可劃分為3類核型?！y鱗碧珠’、‘藕絲魁’、‘罌粟紅’、‘紫紅爭艷’歸為第1類，其核型組成完全相同，為2n=2x=10=6m+2sm+2st;‘酒醉楊妃’、‘紅梅傲霜’、‘春歸華屋’、‘金玉交章’、‘銀粉金鱗’、‘十八號’、‘白玉’、‘肉芙蓉’歸為第2類，其核型組成為2n=2x=10=8m+2st;‘萬花盛’和‘佛門袈裟’歸為第3類，其核型組成為2n=2x=10=8m+2sm。3類核型的對稱性的由大到小的順序為第3類，第2類，第1類。比較上述3類核型，其共同點是第1組、第2組、第3組均由中部著絲點染色體組成，所不同的是，第1類核型比第2類、第3類核型多了一對近中部著絲點染色體，而第3類與第1類、第2類染色體核型在第5組染色體上不同，不是近端部著絲點，而是近中部著絲點染色體。

依據(jù)文獻［23］核型分類標準，供試品種均為2A類型，均屬于對稱型核型。根據(jù)文獻［23－24］的觀點，在系統(tǒng)演化上處于比較古老或原始的植物，往往具有較對稱的核型，而不對稱的核型則往往出現(xiàn)在較進化或特化的植物中。本文觀察的14個品種中，從核型類型上看，‘銀鱗碧珠’、‘藕絲魁’、‘罌粟紅’、‘紫紅爭艷’可能屬于較進化的類型。但是，這4個品種從株高、花色、花型等特征上無相近之處，第2類和3類亦如此。

2.2 染色體長度的變化

牡丹品種核型特征及核型圖見表2和圖1，表2和圖1表明:‘紫紅爭艷’染色體最長，‘十八號’最短。上述牡丹品種染色體由大到小順序為:‘紫紅爭艷’，‘肉芙蓉’，‘藕絲魁’，‘佛門袈裟’，‘銀鱗碧珠’，‘銀粉金鱗’，‘罌粟紅’，‘金玉交章’，‘白玉’，‘酒醉楊妃’，‘萬花盛’，‘紅梅傲霜’，‘春歸華屋’，‘十八號’。但是，牡丹各品種間染色體的大小及每個染色體組內(nèi)各個染色體的大小，彼此相差較小，表現(xiàn)為連續(xù)性大小變化，均為大型染色體。且染色體大小與株高、花色及花型等性狀間無明顯相關(guān)性。

2.3 “隨體”的變化

在‘十八號’、‘銀粉金鱗’的第5對染色體短臂上及‘紅梅傲霜’的第4對染色體短臂上有隨體染色體存在。但這些隨體染色體是不穩(wěn)定的，即有的細胞中可見，有的則無。而在其他供試材料中未發(fā)現(xiàn)具有隨體染色體。推測產(chǎn)生此種不穩(wěn)定的原因可能是由于第Ⅳ組或第V組具近端部著絲點染色體短臂上帶有較小的隨體，兩者往往相連而不易識別，只有在隨體較延伸的細胞中方可辨認［17］。

3 討論

3.1 關(guān)于核型類型

文獻［16］觀察了7個牡丹二倍體品種的核型，除‘青龍臥墨池’外均為2n=2x=10=8m+2st;文獻［17］觀察了12個牡丹品種的核型，分為3種類型;文獻［18］比較了甘肅紫斑牡丹與中原牡丹品種染色體核型差異，其中，中原牡丹品種核型組成為2n=2x=6m+2sm+2st，甘肅紫斑牡丹品種核型組成為2n=2x=8m+2st。本文所研究的14個品種與文獻［17］一致，亦分為3種類型。這說明:原產(chǎn)中國的牡丹存在著核型的多樣性。但是，核型與牡丹株型、花型、花色等性狀間無明顯的相關(guān)性。

3.2 關(guān)于隨體問題

本文研究表明:牡丹品種‘十八號’、‘銀粉金鱗’的第5對染色體短臂上及‘紅梅傲霜’第4對染色體短臂上發(fā)現(xiàn)有隨體存在，其他品種未發(fā)現(xiàn)。這與文獻［17］觀察結(jié)果一致。但文獻［16］對7個牡丹品種、文獻［18］對10個牡丹品種及文獻［19］對‘鳳丹白’的觀察并未發(fā)現(xiàn)隨體存在。

表2 牡丹品種核型特征

圖1 牡丹品種核型圖

4 結(jié)論

供試的14個品種間染色體相對長度差異較小，但核型組成不同，它們分屬于3種核型類型。在3個品種中發(fā)現(xiàn)有隨體存在。但這些差異與牡丹品種間株型、花型、花色等性狀無明顯的相關(guān)性。究竟牡丹株型、花型及花色等性狀與染色體行為是否相關(guān)，有待于進一步研究。

［1］ 洪德元，潘開玉.芍藥屬牡丹組的分類歷史和分類處理［J］.植物分類學(xué)報，1999，37:351－368.

［2］ 李嘉玨，張西方，趙孝慶.中國牡丹［M］.北京:中國大百科全書出版社，2011.

［3］ 勞世輝，盛鷗，魏岳榮，等.香蕉A基因組6個品種的核型分析［J］.園藝學(xué)報，2012，39(3):436－442.

［4］ 張芳，邢世巖，韓晨靜，等.葉籽銀杏種質(zhì)資源染色體核型分析及進化趨勢［J］.園藝學(xué)報2011，38(12):2245－2252.

［5］ 孫曉梅，賈蓮，楊宏光，等.新鐵炮百合3個品種的核型分析［J］.園藝學(xué)報，2010，37(6):1003－1008.

［6］ 楊滌清，朱燮桴.草芍藥、野牡丹和黃牡丹的核型研究［J］.云南植物研究，1989，11(2):139－144.

［7］ 李思鋒，于兆英，周俊彥.黃牡丹的核型分析［J］.武漢植物研究，1989，7(2):107－111.

［8］ 肖調(diào)江，龔洵.滇牡丹復(fù)合群的GiernsaC－帶比較研究［J］.云南植物研究，1997，19(4):395－401.

［9］ 裴顏龍.牡丹復(fù)合體的研究［D］.北京:中國科學(xué)院植物研究所，1993:57.

［10］ 張贊平，侯小改.楊山牡丹的核型分析［J］.遺傳，1996，18(5):3－6.

［11］ 于兆英，李思鋒，周俊彥.珍稀植物—紫斑牡丹和矮牡丹的核型分析［J］.西北植物學(xué)報，1989，7(1):12－16.

［12］ 洪德元，張志寬，朱相云.芍藥屬研究(1)—國產(chǎn)幾個野生種核型報道［J］.植物分類學(xué)報，1988，26(1):33－43.

［13］ Zhu XW.The Karyotype of Five Cultivars in Paeonia Suffruticosa TronSino-Jpn Symposium TL［J］.Chromos Research，1987:375－379.

［14］ 龔洵，顧志建，武全安.黃牡丹七居群的細胞學(xué)研究［J］.云南植物研究，1991，13(4):402－410.

［15］ 龔洵，肖調(diào)江，顧志建.黃牡丹八個居群的Giemsa C－帶比較研究［J］.云南植物研究，1999，21(4):477－482.

［16］ 王蓮英，劉淑敏，秦魁杰，等.牡丹及其栽培品種的染色體組型［J］.北京林學(xué)院學(xué)報，1983(1):63－69.

［17］ 張贊平，張益民.栽培牡丹的染色體數(shù)目和核型變異［J］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1989，23(1):48－52.

［18］ 于玲，何麗霞，李嘉玨.甘肅紫斑牡丹與中原牡丹類群染色體的比較研究［J］.園藝學(xué)報，1997，24(1):79－83.

［19］ 李子峰，王佳，胡永紅，等.鳳丹白牡丹核型分析與減數(shù)分裂的細胞遺傳學(xué)觀察［J］.園藝學(xué)報，2007，34(2):411－416.

［20］ 何麗霞，李睿，張延?xùn)|.楊山牡丹×紫斑牡丹雜交后代“夢幻”的細胞學(xué)研究［J］.蘭州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，46(4):70－75.

［21］ 李懋學(xué)，張贊平.作物染色體及其研究技術(shù)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，1996.

［22］ Levan A，F(xiàn)redga K，Sandberg A A.Nomenclature for Centromeric Position on Chromosomes Hereditas［J］.Hereditas，1964，52(2):201－220.

［23］ Stebbins G L.Chromosomal Evolution in Higher Plants［M］.London:Edward Arnold，1971.

［24］ Stebbins G L.Cytogenetie Rtudies in PaeoniaⅡ.The Cytoogg of the Diploid Species and Hybrids［J］.Geneties，1938，23:53－110.