甘蔗近緣野生種云滇95-20的染色體及核型分析

林秀琴 ，毛 鈞 ，陸 鑫 ，馬 麗 ，劉洪博 ，蔡 青 ，2，3

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開遠(yuǎn) 661699；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源保存研究所，昆明 650223；3,云南大學(xué)生命科學(xué)院，昆明 650091）

滇蔗茅（Erianthus rockii Keng in Sinensia）是珍貴的甘蔗野生近緣屬-蔗茅屬（Erianthus）植物，產(chǎn)于四川、云南、西藏；多生于海拔500～2700m的干燥山坡草地[1]，具有耐旱、耐寒、抗銹病[2-3]等優(yōu)良特性，可作為品種改良中抗逆性和抗銹病基因的重要供體野生親本。通過誘導(dǎo)甘蔗屬熱帶種與滇蔗茅花期相遇進(jìn)行屬間遠(yuǎn)緣雜交，所獲得的F1代作為供體親本與甘蔗品種多次雜交，從而選育出在抗寒性和抗旱性表現(xiàn)優(yōu)良的含滇蔗茅血緣的品種，這對甘蔗產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義[4-5]。本研究對1份滇蔗茅材料云滇95-20進(jìn)行染色體計數(shù)及核型分析，以期為該親本的遠(yuǎn)緣雜交后代材料的鑒定和遺傳研究提供細(xì)胞學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為國家甘蔗種質(zhì)資源圃近緣屬區(qū)保存的近緣野生種云滇95-20，是甘蔗種質(zhì)創(chuàng)新利用中的重要親本材料之一。

1.2 方法

將材料栽種在10 L塑料桶中，底部放適量的珍珠巖，上面蓋一層土，待其長出嫩黃色根尖后進(jìn)行采樣。取甘蔗根尖材料用對二氯苯水飽和溶液與0.002 mol/L 8-羥基喹啉等體積混合液室溫預(yù)處理4 h，0.075 mol/L KCl低滲1 h（室溫），用現(xiàn)配的卡諾氏固定液I（無水乙醇∶乙酸=3∶1）于4℃冰箱固定24 h，雙蒸水洗2遍10 min，用70%乙醇溶液浸泡，放4℃冰箱保存?zhèn)溆?。根尖?5%乙酸和1N HCl等體積混合液于65℃水浴鍋解離8min，進(jìn)行常規(guī)壓片。制好的染色體玻片標(biāo)本在德國蔡司公司（ZEISS）顯微鏡（型號：Axioskop 2 plus）下鏡檢觀察，通過顯微鏡上CCD與微機(jī)連接，用IKaros圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行中期細(xì)胞圖片采集、分割染色體、測量染色體長度等，依照染色體大小相似，臂比相似，形態(tài)相似進(jìn)行同源配對，然后根據(jù)染色體從大到小，短臂向上，長臂向下，著絲點(diǎn)對齊在同一直線上進(jìn)行排序。當(dāng)染色體長度相等時，則短臂長的排在前面。共觀察75個細(xì)胞用于染色體數(shù)目統(tǒng)計鑒定，核型分析時取3個細(xì)胞的平均值。染色體分類（著絲點(diǎn)位置的命名）按Levan[6]的命名法，核型分析按李懋學(xué)等[7]建議的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，核型分類按Stebbins[8]的方法進(jìn)行。

核型分析有關(guān)參數(shù)按下列公式計算[7]：

2 結(jié)果與分析

2.1 染色體計數(shù)

對75個可以進(jìn)行染色體計數(shù)的有絲分裂中期細(xì)胞進(jìn)行觀察和計數(shù)，結(jié)果見表1。染色體數(shù)目2n=30條所占比例最高，為66.67%，根據(jù)以眾數(shù)計算染色體數(shù)目的原則，可確定該物種云滇95-20染色體數(shù)目2n=30條。圖1和圖2分別是云滇95-20根尖細(xì)胞染色體和核型圖。

表1 云滇95-20根尖細(xì)胞染色體計數(shù)

2.2 核型分析

云滇95-20的染色體核型參數(shù)如表2。全套染色體長度相差較大，染色體長度比（最長與最短染色體的長度之比）為2.78，染色體為中著絲粒染色體（m）或近中著絲粒染色體（sm）兩種類型；在所觀察的根尖細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)隨體染色體。該野生滇蔗茅的核型公式為：2n=30=14m＋16sm，染色體組型為“2B”類型，表明它是比較對稱的核型，進(jìn)化程度位于中間位置。

3 討論

甘蔗是我國主要的糖料作物，它的產(chǎn)量和品質(zhì)對于解決我國食糖問題是極其重要的。而近緣野生種滇蔗茅又具有多種甘蔗所不具備的優(yōu)良性狀，是甘蔗遺傳改良的重要種質(zhì)資源，能夠使滇蔗茅與甘蔗屬直接雜交成功，并從雜交后代中育成了一系列具有兼抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的資源和品系（種），這對甘蔗育種和生產(chǎn)具有重要意義[9-11]。利用云滇95-20與甘蔗屬熱帶種直接雜交已經(jīng)獲得成功，并獲得了真實(shí)雜交后代材料，其性狀表現(xiàn)優(yōu)良，具有良好的利用價值。另外，筆者已陸續(xù)對云滇95-20遠(yuǎn)緣雜交后代材料進(jìn)行了基因組熒光原位雜交分析和細(xì)胞學(xué)鑒定研究，這對我們深入了解滇蔗茅創(chuàng)新種質(zhì)的形成及進(jìn)化機(jī)制具有重要科學(xué)意義。

圖2 云滇95-20核型圖

表2 云滇95-20染色體核型分析參數(shù)

[1]鄭成木.甘蔗核型及其染色體數(shù)目變化的研究[J].熱帶作物學(xué)報，1993，14（1）：47-51.

[2]李文鳳，蔡青，黃應(yīng)昆，等.甘蔗野生資源對蔗茅柄銹菌的抗性鑒定[J].植物保護(hù)，2005，31（2）：51-53.

[3]李文鳳，蔡青，黃應(yīng)昆，等.甘蔗優(yōu)良親本及創(chuàng)新種質(zhì)對蔗茅柄銹菌的抗性鑒定[J].中國糖料，2007（4）：10-12.

[4]王麗萍，蔡青，陸鑫，等.甘蔗近緣屬野生種滇蔗茅（Erianthus rockii）的種質(zhì)創(chuàng)新利用[J].中國糖料，2008（2）：8-11.

[5]何紅.廣西甘蔗種屬間雜交現(xiàn)狀及問題[J].廣西甘蔗，1994（1）：13-17.

[6]Levan A.Nomenclature for centromere position in chromosome[J].Hereditas，1964，52（2）：201-220.

[7]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.

[8]Stebbins G L.Chromosome evolution in high plants[M].London Edward LTD，1971：87-90.

[9]劉新龍，蔡青，畢艷，等.中國滇蔗茅種質(zhì)資源遺傳多樣性的AFLP分析[J].作物學(xué)報，2009，35（2）：262-269.

[10]陸鑫，毛鈞，劉洪博，等.甘蔗野生種滇蔗茅種質(zhì)創(chuàng)新利用研究Ⅰ.甘蔗與滇蔗茅遠(yuǎn)緣雜交F1群體構(gòu)建與SSR分子標(biāo)記鑒定[J].植物遺傳資源學(xué)報，2012，13（2）：321-324.

[11]陸鑫，蘇火生，林秀琴，等.甘蔗野生種滇蔗茅種質(zhì)創(chuàng)新利用研究Ⅱ.滇蔗茅F1群體重要農(nóng)藝性狀的遺傳分析[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，38（2）：121-124.