不同種源卷丹染色體數(shù)目變異1)

唐 彪 楊利平 侯 菲

(長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶，408100)

責(zé)任編輯:任 俐。

卷丹(Lilium lancifolium Thunb.)分布極廣，自俄羅斯的西伯利亞到我國(guó)的西北、東北、華北、華中、華東和西南等地，日本、朝鮮也有分布［1］。研究認(rèn)為，卷丹在日本、朝鮮半島和中國(guó)東北的自然界有天然多倍體存在［2－7］。Noda［6］認(rèn)為，日本多倍體卷丹是由二倍體卷丹和大花卷丹(L.maximowiczii)形成的異源三倍體，而分布在韓國(guó)的多倍體卷丹有同源三倍體居群存在［7］。在韓國(guó)的卷丹居群調(diào)查表明，二倍體集中分布西部東南方向沿岸和島嶼的懸崖峭壁，三倍體則集中分布于內(nèi)陸地區(qū)［7］，而日本對(duì)馬島的二倍體和三倍體共同存在，且二倍體珠芽形態(tài)與三倍體極為相似［5］。Hwang［8］利用FISH 技術(shù)對(duì)二倍體與三倍體卷丹染色體組進(jìn)行精準(zhǔn)定位，明確二者之間的染色體對(duì)應(yīng)關(guān)系。中國(guó)產(chǎn)卷丹幾乎都是三倍體［9－13］，陜西漢中種源地卷丹為同源三倍體［14］。但中國(guó)植物志中有關(guān)卷丹有果實(shí)的描述，又給研究者對(duì)中國(guó)產(chǎn)卷丹是否存在二倍體或其他情況提供更多的思考［1］。卷丹在我國(guó)廣為栽培，不僅是我國(guó)百合藥材的主要來(lái)源，也是三大食用百合之一，同時(shí)作為球根花卉在園林中普遍應(yīng)用［15－17］。有證據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的栽培和民間選育，卷丹已經(jīng)出現(xiàn)遺傳分化，如宜興百合和南京紫金山百合都是卷丹的栽培變種，但其染色體變化未見(jiàn)報(bào)道［18－19］。目前，對(duì)廣泛分布卷丹染色體一些有限的研究報(bào)道，還遠(yuǎn)不能全面揭示該物種染色體數(shù)目變異全部信息和在我國(guó)的分布狀態(tài)，因此，對(duì)不同種源產(chǎn)地卷丹種質(zhì)染色體倍性研究分析，可為該物種有效保護(hù)和育種應(yīng)用提供更加豐富的遺傳背景資料。

1 材料與方法

試驗(yàn)所用卷丹分別來(lái)自江蘇省宜興(JD －Y)、重慶市武隆(JD－W)、黑龍江省齊齊哈爾(JD－Q)、黑龍江省哈爾濱(JD－H)和江西省廬山(JD－L)。

采用植物染色體常規(guī)壓片法觀察染色體數(shù)目［20］。將無(wú)菌苗25 ℃恒溫生根培養(yǎng)，至根長(zhǎng)1 cm左右，切取根尖放入0.2%秋水仙素溶液中，預(yù)處理24 h，卡諾固定液(V(95%乙醇)∶ V(冰醋酸)=3∶1)固定6 h，1 mol·L－1鹽酸60 ℃恒溫水浴解離6 min，卡寶品紅染色8 min 后壓片。顯微鏡下鏡檢，每種源統(tǒng)計(jì)30 個(gè)以上清晰分裂相的細(xì)胞染色體數(shù)目，并拍照。

2 結(jié)果與分析

宜興種源卷丹的染色體數(shù)目變異范圍為28～40，其中36 條染色體細(xì)胞數(shù)占37.21%，37 條染色體細(xì)胞數(shù)占18.60%，35 條染色體細(xì)胞數(shù)占13.95%，其他染色體數(shù)目所占比例較小;重慶市武隆種源卷丹的染色體數(shù)目變異范圍為27～39，其中36條染色體細(xì)胞數(shù)占37.10%，35 條染色體細(xì)胞數(shù)占22.58%，34 和38 條染色體細(xì)胞數(shù)所占比例接近10%;黑龍江省齊齊哈爾種源卷丹的染色體數(shù)目變異范圍為32～39，其中36 條染色體細(xì)胞數(shù)占39.58%，34、35 和37 條染色體細(xì)胞數(shù)所占比例都超過(guò)10%;黑龍江省哈爾濱種源卷丹的染色體數(shù)目變異范圍為28～36，其中36 條染色體細(xì)胞數(shù)占54.76%，34 條染色體細(xì)胞數(shù)所占比例接近20%，其他染色體數(shù)目的比例較小;江西省廬山種源卷丹的染色體數(shù)目變異范圍為24～38，其中36 條染色體細(xì)胞數(shù)占32.81%，35 條染色體細(xì)胞數(shù)所占比例為26.56%，34、37 和38 條染色體細(xì)胞數(shù)所占比例接近或超過(guò)10%，其他染色體數(shù)目的比例較小，包括1.56%的二倍體細(xì)胞(2n=24)(表1，圖1)。

表1 卷丹體細(xì)胞染色體數(shù)目及所占比例

按著李懋學(xué)等［21］的標(biāo)準(zhǔn)，85%以上的細(xì)胞具恒定一致的染色體數(shù)，即可認(rèn)為是該植物的染色體數(shù)目。如果觀察材料系混倍體，則應(yīng)如實(shí)記錄其染色體數(shù)的變異范圍和各類細(xì)胞的數(shù)量或百分比。在對(duì)卷丹的根尖細(xì)胞染色體數(shù)目統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，5 個(gè)種源中，2n=3x =36 細(xì)胞比例雖然占有絕對(duì)的多數(shù)，但都沒(méi)有超過(guò)85%，個(gè)體染色體數(shù)目成單個(gè)或幾個(gè)的增添或減少，因此，所觀察的5 個(gè)種源的卷丹都不能稱為三倍體或整倍體，應(yīng)該為整倍與非整倍的混倍體。

3 結(jié)束語(yǔ)

通常在植物界的某些屬甚至某些科往往具有同一染色體基數(shù)，而在種內(nèi)染色體數(shù)目具有相對(duì)的穩(wěn)定性。以往的研究中已經(jīng)確認(rèn)百合屬的染色體基數(shù)為n=12，多數(shù)種類2n=2x=24，只有卷丹有二倍體(2n=2x=24)和三倍體(2n =3x =36)兩種染色體數(shù)目形態(tài)［6－7，22］。近年有研究者觀察到，東北產(chǎn)3個(gè)居群卷丹中同時(shí)存在非整倍性變異和整倍性變異，觀察到有單倍體細(xì)胞，但36 條染色體細(xì)胞占89%，該居群仍為三倍體［12］。研究者在對(duì)中國(guó)產(chǎn)百合52 個(gè)居群的30 個(gè)分類群調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，所有居群染色體基數(shù)為12，為二倍體，卷丹為三倍體，首次發(fā)現(xiàn)有一個(gè)居群的淡黃花百合(L.sulphureum)為非整倍體(2n=23)［13］。

筆者從事野外考察工作中，遇到的卷丹三倍體幾乎不是在路旁，就是在寺廟旁，而且其中個(gè)體數(shù)量不大［11］，這與Kim et al.［7］同源三倍體集中分布于內(nèi)陸地區(qū)的路旁、田頭和丘陵荒地的結(jié)論基本相符。在東北林業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所、中國(guó)科學(xué)院北京植物研究所和東北師范大學(xué)植物標(biāo)本館查閱百合屬標(biāo)本時(shí)也發(fā)現(xiàn)，該屬其他種類生長(zhǎng)在野生環(huán)境，只有卷丹的生境為村莊旁、小路旁或寺廟旁等與人類活動(dòng)及其相關(guān)的地點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)對(duì)卷丹野外調(diào)查、栽培地實(shí)地考察和標(biāo)本館查閱同時(shí)發(fā)現(xiàn)，卷丹的形態(tài)特征變化極大，包括株高、莖的顏色(紫色或綠色)、莖上有無(wú)棱或毛、節(jié)間長(zhǎng)短、葉形(長(zhǎng)披針形或闊披針形)、珠芽大小及形態(tài)等。目前，卷丹的形態(tài)分化、遺傳分化及形態(tài)與染色體的相關(guān)性等研究還未見(jiàn)報(bào)道，但可以初步推斷產(chǎn)生卷丹多樣性變異的幾種可能:以卷丹為親本衍生出的品種很多［23－24］，人類活動(dòng)將卷丹的不同品種從不同途徑帶到我國(guó)各地，由于卷丹及其品種的適應(yīng)性很強(qiáng)，有些變成逸出種(半野生種)，慢慢形成了現(xiàn)在的卷丹如此多樣化的局面;或是卷丹長(zhǎng)期生長(zhǎng)在異質(zhì)生境中，形成了遺傳和形態(tài)較為豐富的生態(tài)類型;或長(zhǎng)期的栽培和民間選育出現(xiàn)的遺傳分化［18］。

三倍體卷丹不結(jié)實(shí)，自然條件下依靠地下鱗莖周圍生出的小鱗莖或地上莖上部葉腋處的珠芽來(lái)進(jìn)行無(wú)性繁殖，因此，混倍體群體或個(gè)體可以無(wú)性方式延續(xù)種群。染色體結(jié)構(gòu)變異為百合屬進(jìn)化的一條主要途徑，多倍化是其進(jìn)化的一條支線［12］，而非整倍 化也可以成為百合屬中的一種進(jìn)化途徑。

圖1 卷丹根尖染色體數(shù)目

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