不同類(lèi)型葉用芥菜核型分析

方平，陳發(fā)波，姚啟倫，汪靈

（長(zhǎng)江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶，408100）

不同類(lèi)型葉用芥菜核型分析

方平，陳發(fā)波，姚啟倫，汪靈

（長(zhǎng)江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶，408100）

采用根尖染色體壓片技術(shù)對(duì)大葉芥、小葉芥和白花芥的染色體核型進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，大葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=14m+18sm+4st，核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為66.33%，屬于“3B”型；小葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=30m+4sm+2st，核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為58.21%，屬于“2B”型；白花芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=22m+12sm+2st，核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為61.61%，屬于“2B”型。3種不同類(lèi)型葉用芥菜沒(méi)有出現(xiàn)染色體數(shù)目的變化，都屬于小染色體，多數(shù)染色體為中部著絲點(diǎn)，只有在染色體長(zhǎng)度、著絲點(diǎn)位置、核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)等核型組成上出現(xiàn)了細(xì)微的差異，說(shuō)明3種不同類(lèi)型葉用芥菜間具有相似的遺傳特性。核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)，大葉芥＞白花芥＞小葉芥，在進(jìn)化關(guān)系上，小葉芥屬于相對(duì)原始的類(lèi)型，大葉芥和白花芥進(jìn)化程度更高。

葉用芥菜；染色體；核型分析

染色體核型分析是指對(duì)細(xì)胞染色體的數(shù)目、形態(tài)、長(zhǎng)度、帶型和著絲粒位置等內(nèi)容的分析研究。一種生物的染色體核型是相對(duì)固定的，因此可將它作為植物學(xué)分類(lèi)及遺傳研究的一個(gè)重要參考指標(biāo)。種與種之間的差異可以從細(xì)胞學(xué)水平來(lái)鑒定，為物種間的遺傳距離、親緣關(guān)系和進(jìn)化研究提供客觀依據(jù)[1]。芥菜（Brassica junceaCzern.et Coss.）為十字花科蕓薹屬一年或二年生草本植物。中國(guó)是芥菜類(lèi)蔬菜種質(zhì)資源最豐富的國(guó)家之一，具有根芥、莖芥、葉芥和薹芥等類(lèi)型[2]。大葉芥、小葉芥、白花芥均屬于葉用芥菜，以其肥大的葉片、葉柄或葉球?yàn)楫a(chǎn)品器官，可以供腌制、鮮食或飼料。芥菜的起源、分類(lèi)、花粉形態(tài)、生理特性和遺傳多樣性方面已有較多報(bào)道[3~7]。在染色體核型方面，童南奎[5]對(duì)芥菜的6個(gè)變種、王建波等[8]對(duì)大頭芥等7個(gè)變種進(jìn)行了分析，但將葉用芥菜核型進(jìn)行比較分析鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究采用根尖染色體壓片技術(shù)對(duì)不同類(lèi)型葉用芥菜的染色體核型進(jìn)行分析，探討不同類(lèi)型葉用芥菜的遺傳差異，以期為葉用芥菜種質(zhì)資源的研究與利用提供細(xì)胞學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為DY10（大葉芥，來(lái)源于云南省彌渡縣）、X2（小葉芥，來(lái)源于四川省瀘州市）和 BH2（花葉芥，來(lái)源于湖北省鄂州市）。

1.2 試驗(yàn)方法

取飽滿種子，經(jīng)浸種后播在鋪有濕濾紙的培養(yǎng)皿中，25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，待根尖長(zhǎng)0～1.5 cm時(shí)，剪取根尖，置飽和α-溴萘溶液中預(yù)處理4 h，再置于卡諾氏固定液Ⅱ（乙醇∶氯仿∶冰乙酸=6∶3∶1）中固定24 h，取出根尖用蒸餾水沖洗，用1 mol/L鹽酸在60℃水浴鍋中解離6～8 min，將根尖用蒸餾水清洗2次，然后將材料置于席夫試劑中染色，待根尖染成紅色時(shí)將其取出，切取根尖分生組織2 mm左右，加1滴卡寶品紅后壓片觀察。

染色體形態(tài)命名參照國(guó)際通用的Levan等[9]1964年的標(biāo)準(zhǔn)，染色體類(lèi)型按照Stebbins[10]1971年提出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，以核型中染色體形態(tài)、著絲點(diǎn)位置、長(zhǎng)度及臂比等主要特征進(jìn)行分類(lèi)。核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)計(jì)算用Arano[11]1956年的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 大葉芥的核型分析

大葉芥的染色體、核型和核型模式見(jiàn)圖1~3，核型參數(shù)見(jiàn)表1。分析得到大葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為 2n=4x=14m+18sm+4 st，根據(jù) Levan 等[9]的染色體分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，第 5，6，7，8，16，17和18號(hào)染色體為中間著絲粒染色體 （m），第1，2，3，9，10，11，13，14 和 15 號(hào)染色體為亞中間著絲粒染色體（sm），第4和12號(hào)染色體為亞端著絲粒染色體（st）。 染色體總長(zhǎng)度為 24.95 μm，長(zhǎng)度變化范圍為0.83～2.15 μm，染色體相對(duì)長(zhǎng)度變化范圍為3.31%～8.62%，最長(zhǎng)染色體與最短染色體比值為2.59，臂比值在 1.10～4.25。核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為66.33%，染色體長(zhǎng)度比為2.59，按照Stebbins[10]（1971）的核型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，大葉芥的染色體核型在遺傳進(jìn)化上屬于“3B”型。

2.2 小葉芥的核型分析

圖1 大葉芥有絲分裂中期染色體（2n=36）

圖2 大葉芥染色體核型

圖3 大葉芥染色體核型模式

表1 大葉芥的染色體參數(shù)

小葉芥的染色體、核型和核型模式見(jiàn)圖4~6，核型參數(shù)見(jiàn)表2。分析得到小葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=30m+4sm+2st，根據(jù) Levan 等[9]的染色體分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，第 1，4，5，6，7，8，9，10，11，12，14，15，16，17 和 18 號(hào)染色體為中間著絲粒染色體，第3和13號(hào)染色體為亞中間著絲粒染色體，第2號(hào)染色體為亞端著絲粒染色體。染色體總長(zhǎng)度為27.15 μm，長(zhǎng)度變化范圍為0.73～1.85 μm，染色體相對(duì)長(zhǎng)度變化范圍為 3.33%～8.51%，最長(zhǎng)染色體與最短染色體比值為2.53，臂比值1.06～3.79。核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為58.21%，染色體長(zhǎng)度比為 2.53，按照 Stebbins[10]（1971）的核型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，小葉芥的染色體核型在遺傳進(jìn)化上屬于“2B”型。

2.3 白花芥的核型分析

白花芥的染色體、核型和核型模式見(jiàn)圖7~9，核型參數(shù)見(jiàn)表3。分析得到白花芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為 2n=4x=22m+12sm+2st，根據(jù) Levan 等[9]的染色體分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，第 4，5，8，9，11，13，14，15，16，17 和 18 號(hào)染色體為中間著絲粒染色體，第 1，2，3，6，10 和 12 號(hào)染色體為亞中間著絲粒染色體，第7號(hào)染色體為亞端著絲粒染色體。染色體總長(zhǎng)度 19.43 μm，長(zhǎng)度變化 0.65～1.83 μm之間，染色體相對(duì)長(zhǎng)度變化范圍為3.35%～9.40%，最長(zhǎng)染色體與最短染色體比值為2.85，臂比值1.10～3.18。核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為61.61%，染色體長(zhǎng)度比為2.82，按照Stebbins[10]（1971）的核型分類(lèi)系統(tǒng)，白花芥的染色體核型在遺傳進(jìn)化上屬“2B”型。

圖4 小葉芥有絲分裂中期染色體（2n=36）

圖5 小葉芥染色體核型

圖6 小葉芥染色體核型模式

3 討論與結(jié)論

芥菜染色體較小，試驗(yàn)中應(yīng)注意幾個(gè)關(guān)鍵因素。首先，最重要的是解離的時(shí)間，本研究中采用的是酸解離法，若解離時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)破壞染色體，最后難以找到清晰的染色體，解離時(shí)間過(guò)短，根尖不夠軟，會(huì)影響壓片結(jié)果，最終染色體不分散，難以看清楚染色體。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)解離時(shí)間在6～8 min效果最好，具體要根據(jù)根尖的情況。其次，是取材時(shí)根尖的長(zhǎng)度，通過(guò)多次試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，根尖長(zhǎng)度在1 cm左右，取比較粗壯的根尖，壓片效果更好，更易觀察到中期染色體，若根尖過(guò)長(zhǎng)，則不易解離，壓出的根尖中期細(xì)胞較少，且染色體不分散，數(shù)不清條數(shù)。再次，取材的時(shí)間也很重要，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在9：00~11：00 和 15：00~17：00 這 2 個(gè)時(shí)間段取材的根尖中期細(xì)胞更多，而其他時(shí)間取材的根尖處于中期的染色體較少。最后是染色試劑，采用了2種試劑對(duì)比，將根尖分成2組，一組加1滴卡寶品紅后壓片，另一組置于醋酸洋紅中染色，經(jīng)多次比較發(fā)現(xiàn)，用卡寶品紅染色的根尖更容易觀察到染色體，且染色更深。

本試驗(yàn)研究了小葉芥、大葉芥和白花芥染色體的核型，結(jié)果表明，這3種葉用芥菜的染色體的數(shù)目均為2n=36，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)倍性變異和非整倍性變異，說(shuō)明芥菜的染色體數(shù)目是比較穩(wěn)定的。分析3個(gè)變種的核型組成可以看出，它們大多數(shù)的染色體為中間著絲粒染色體 （m）和亞中間著絲粒染色體（sm），小葉芥和白花芥各有1對(duì)亞端部著絲粒染色體（st），大葉芥有 2 對(duì)亞端部著絲粒染色體（st），其中小葉芥的核型類(lèi)型為“2B”，大葉芥的核型類(lèi)型為“3B”，白花芥的核型類(lèi)型為“2B”。本試驗(yàn)結(jié)果與童南奎[5]和王建波等[8]的研究結(jié)果基本一致。

著名植物分類(lèi)和進(jìn)化學(xué)家 Stebbins[10]（1971）認(rèn)為，高等植物核型進(jìn)化的基本趨勢(shì)是由對(duì)稱(chēng)向不對(duì)稱(chēng)方向發(fā)展的，系統(tǒng)演化上處于比較古老或原始的植物，往往具有較對(duì)稱(chēng)的核型，不對(duì)稱(chēng)的核型通常出現(xiàn)在較進(jìn)化或特化的植物中。而根據(jù)童南奎[5]和王建波等[8]的研究認(rèn)為，在芥菜中，核型進(jìn)化的基本趨勢(shì)是由不對(duì)稱(chēng)向?qū)ΨQ(chēng)發(fā)展。本研究中，小葉芥、大葉芥和白花芥的核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)分別為58.21%、66.33%和61.61%，亦即大葉芥＞白花芥＞小葉芥，表明大葉芥的核型比白花芥和小葉芥的核型不對(duì)稱(chēng)性強(qiáng)。據(jù)歷史記載，大葉芥的栽培歷史最短，小葉芥是較原始芥菜品種。因此，本研究支持童南奎[5，12]、王建波等[8]和付杰等[13]的觀點(diǎn)，認(rèn)為小葉芥是比較原始的芥菜品種，而大葉芥和白花芥相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較進(jìn)化的品種，由此可以推斷大葉芥和白花芥可能是由小葉芥進(jìn)化而來(lái)。

表2 小葉芥的染色體參數(shù)

圖7 白花芥有絲分裂中期染色體（2n=36）

圖8 白花芥染色體核型

圖9 白花芥染色體核型模式

表3 白花芥的染色體參數(shù)

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Karyotypic Analysis on Three Types of Leaf Mustard(Brassica juncea)

FANG Ping,CHEN Fabo,YAO Qilun,WANG Ling
(Department of Life Sciences,Yangtze Normal University,Chongqing 408100)

In this study,we investigated the karyotypic characteristics of three leaf mustard(Brassica juncea)by observing the morphology of metaphase chromosomes of the root tips.The results showed that the karyotypic formula ofB.junceavar.rugosawas 2n=4x=14m+18sm+4st,and the chromosomal asymmetry index was 66.33%,which belonged to 3B type.The karyotypic formula ofB.junceavar.foliosawas 2n=4x=30m+4sm+2st,and the chromosomal asymmetry index was 58.21%,which belonged to 2B type.The karyotypic formula ofB.junceavar.leucanthuswas 2n=4x=22m+12sm+2st,and the chromosomal asymmetry index was 61.61%,which belonged to 2B type as well.The three types of leaf mustard had the same chromosome number,but their karyotype was variable in total chromosome length,relative chromosome length,arm ratio and ratio between the longest and shortest chromosome,which indicated that the three different types of leaf mustard had similar genetic traits.According to the chromosomal asymmetry index,we found out thatB.junceavar.foliosabelonged to comparatively primitive type compared to the other two.

Leaf mustard;Chromosome;Karyotypic analysis

S637

A

1001-3547（2014）12-0013-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.12.004

重慶市教委科技計(jì)劃項(xiàng)目（KJ131324）；重慶市教委科技計(jì)劃項(xiàng)目（KJ121304）

方平（1965-），男，本科，副教授，主要從事作物遺傳育種研究，E-mail：chenfabo963@aliyun.com

陳發(fā)波（1981-），男，通信作者，博士，副教授，主要從事作物遺傳育種研究，電話：13983320701，

E-mail：chenfabo963@126.com

2014-02-09