波斯菊核型分析

張 凡，張 芹，龍雙紅

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北 保定071001；2.河北省塞罕壩機(jī)械林場總場，河北 圍場068466）

波斯菊（Cosmosbipinnatus）原產(chǎn)于墨西哥，為菊科秋英屬一年生草本花卉，其葉形雅致，花色豐富，花期長，抗逆性強(qiáng)，栽培管理容易，是優(yōu)良的園林綠化材料，常用作地被植物，也可用于花境、花叢或建筑墻垣的基礎(chǔ)栽植。目前有關(guān)波斯菊的研究主要集中在播種、育苗、栽培、應(yīng)用等方面［1-3］，而對于染色體核型的研究還比較少。Thomas［4］曾報道墨西哥部分波斯菊的染色體數(shù)目，楊德奎和周俊英［5］報道過山東部分地區(qū)波斯菊的核型，但仍缺乏不同地區(qū)不同環(huán)境條件下波斯菊染色體及核型更廣泛的研究。本研究對生長在海拔較高的塞罕壩地區(qū)的波斯菊染色體觀察、計數(shù)及核型分析，并與前人的研究進(jìn)行比較，旨在為波斯菊的種質(zhì)鑒定、起源演化及品種改良補(bǔ)充更有力的證據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 供試波斯菊種子于2010年9月采自河北省塞罕壩機(jī)械化林場，置于4℃冰箱，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法 取飽滿的種子，用蒸餾水浸泡12h后，在25℃恒溫箱中培養(yǎng)。當(dāng)幼根長約1cm時，選取根毛粗壯、根尖白嫩的幼根用0.002mol·L-1的8-羥基喹啉在20℃恒溫箱中預(yù)處理2h，然后轉(zhuǎn)入卡諾固定液20℃固定24h。取出根尖，用蒸餾水沖洗3～5遍后，放入1mol·L-1的HCl在60℃水浴中解離6min。取解離好的幼根分生組織放在載玻片中央，加1滴鐵礬-蘇木精染色劑，蓋蓋玻片，在酒精燈上加熱數(shù)秒，再輕壓使材料盡量分散。然后在Olympus BH22光學(xué)顯微鏡下觀察，選擇染色清晰、染色體分散而不重疊的分裂中期細(xì)胞進(jìn)行染色體數(shù)目統(tǒng)計并拍照［6］。

染色體計數(shù)和核型分析依據(jù)李懋學(xué)和陳瑞陽［7］的分析標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，統(tǒng)計分散較好的30個以上分裂中期細(xì)胞，以85%以上的細(xì)胞具有相同的染色體數(shù)作為該種的染色體數(shù)，并選取分散良好的5個中期分裂相進(jìn)行分析測量，取平均值計算核型數(shù)據(jù)。

核型類型分析參照Stebbins［8］的分類標(biāo)準(zhǔn)，染色體類型分析按照Levan等［9］的分類系統(tǒng)。核型不對稱系數(shù)按Arano［10］的方法計算，比值越大越不對稱。

2 結(jié)果與分析

2.1 波斯菊的染色體數(shù)目 選擇分散良好的30個中期分裂相的細(xì)胞計數(shù)，其中28個細(xì)胞染色體數(shù)目為24條（圖1），占計數(shù)細(xì)胞的93.3%。根據(jù)染色體的長度、臂比、著絲粒的位置、隨體的有無和位置等進(jìn)行同源染色體配對，每個細(xì)胞的24條染色體可配成12對，表明均為二倍體，染色體基數(shù)為n＝12。

2.2 波斯菊染色體核型分析 預(yù)處理及固定條件不同會直接影響染色體的短縮程度，所以即使是同一植物，不同研究所得到的絕對長度數(shù)值也會有明顯差異，而相對長度則是一組可比性更高的、穩(wěn)定的數(shù)值。因此，本研究通過精確測量5個分散良好的中期分裂相的細(xì)胞染色體的長臂、短臂的相對長度，并通過計算得到波斯菊染色體的核型參數(shù)。在波斯菊12對同源染色體中，第6、8和11號染色體的臂比在1.71～3.00，為近中著絲粒染色體（sm型），占染色體總數(shù)的25%；其余染色體的臂比在1.01～1.70，為中間著絲粒染色體（m型），占染色體總數(shù)的75%（表1）。本研究發(fā)現(xiàn)2對具有隨體的染色體，分別為6和12號，隨體在染色體短臂的近端部（圖2）。因此，可以確定波斯菊的染色體核型公式為2n＝2x＝24＝18m（1sat）＋6sm（1sat）。

圖1 波斯菊的染色體及核型Fig.1 Chromosome and karyotype of Cosmos bipinnatus

波斯菊染色體由14條中長染色體（M2）和8條中短染色體（M1）及2條短染色體（S）組成，染色體相對長度平均值在6.20%～9.06%（表1）。根據(jù)Stebbins［8］的“不對稱核型分析”分類標(biāo)準(zhǔn)，波斯菊最長與最短的染色體長度比值為1.46，臂比大于2∶1的染色體為2對，占染色體總數(shù)的16.7%，應(yīng)屬于“2A”型；核型不對稱系數(shù)為43.25%，對稱程度較高，為較對稱類型。

圖2 波斯菊的染色體核型模型圖Fig.2 Karyotype diagram of Cosmos bipinnatus

表1 波斯菊的核型參數(shù)Table 1 Karyotype index of Cosmos bipinnatus

3 討論

菊科秋英屬植物全世界約25種，我國常見栽培的有波斯菊和硫華菊（C.sulphureus）兩種［11］。國外有關(guān)該屬植物染色體數(shù)目報道的有10種左右，染色體基數(shù)分為24和12兩類［4］。本研究中波斯菊的染色體基數(shù)為12，與國外的報道一致，也與楊德奎和周俊英［5］研究報道的染色體數(shù)目相同，雖然以上研究取材的地點(diǎn)差異很大，但其染色體數(shù)目受環(huán)境影響較小，具有很高的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性，因此可以確定波斯菊為二倍體，有24條染色體。

本研究與楊德奎和周俊英［5］的報道一致，認(rèn)為波斯菊的核型類型為“2A”型，屬于較對稱類型。而與其同屬的硫華菊的染色體核型公式為2n＝24＝2sm＋22st，核型類型為“4B”型，是很不對稱的核型［12］。根據(jù)高等植物染色體的進(jìn)化理論［8］，可以確定波斯菊比同屬的硫華菊更原始。

山東地區(qū)的波斯菊的核型公式為2n＝24＝16m＋2m（sat）＋6sm，其染色體只有1對帶隨體［5］，而本研究取材于塞罕壩的波斯菊的染色體中有2對帶隨體，分別是中部著絲粒染色體（m）和近中部著絲粒染色體（sm），并且染色體的長度與前人報道也有一定差異。這可能與生境不同有關(guān)，在其他種的染色體研究中也有不同居群核型差異的報道［13-15］，要證實這一結(jié)論還需要擴(kuò)大取樣地點(diǎn)進(jìn)一步研究，甚至有必要結(jié)合分子生物學(xué)的手段進(jìn)行深入研究。另外，染色體長度在預(yù)處理過程中受藥劑種類、濃度及處理時間的影響較大，試驗中所采取的處理方法、觀察手段的差別，也可能是導(dǎo)致試驗結(jié)果不同的原因之一，在今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化方法，提高核型分析的精確度。

致謝：對河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院張成合老師在制片過程中給予的指導(dǎo)和幫助表示感謝！

［1］杜壽輝，徐濤，何素瑞，等.昆明地區(qū)波斯菊植物結(jié)實率及種子萌發(fā)特性研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（28）：15493-15494.

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