川產(chǎn)貝母屬植物的染色體核型研究

摘要：采用根尖壓片法確定川產(chǎn)貝母的染色體數(shù)目，并分析其染色體核型，以探討其進(jìn)化趨勢和系統(tǒng)演化關(guān)系。結(jié)果表明，川產(chǎn)7種、2變種共10個(gè)居群貝母屬（Fritillaria L.）植物的染色體數(shù)目均為24條，核型公式如下：川貝母（Fritillaria cirrhosa D. DON）2n=24=2m+2sm+10st+10t；梭砂貝母（F. delavayi Franch.）2n=24=2m+2sm+10st+10t（SAT）；暗紫貝母（折多山居群，F(xiàn). unibracteata Hsiao K. C. Hsia）2n=24=4m+6st+14t（SAT）；暗紫貝母（茂縣居群）2n=24=2m+2sm+10st+10t（SAT）；瓦布貝母（Fritillaria wabunesis S. Y. Tang S. C. Yueh）2n=24=2m+2sm+8st+12t（SAT）；甘肅貝母（F. przewalskii Maxim. Batal.）2n=24=2m+2sm+6st+14t（SAT）；湖北貝母（F. hupehesis Hsiao K. C. Hsia）2n=24=2m+2sm+12st+8t（SAT）；康定貝母（F. cirrhosa D. DON var. ecirrhosa Franch.）2n=24=4m+12st+8t（2SAT）；長腺貝母（F. unibracteata Hsiao K. C. Hsia var. longinectarea S. Y. Tang S. C. Yueh）2n=24=4m+8st+12t（SAT）；短絲貝母（F. dajinensis S. C. Chen）2n=24=4m+6st+14t。其中6種（變種）染色體核型為首次報(bào)道。通過染色體核型分析，認(rèn)為該屬染色體核型向?qū)ΨQ性減弱的方向發(fā)展，推測系統(tǒng)演化上該地理分布的貝母屬植物比較原始。

關(guān)鍵詞：貝母屬（Fritillaria L.）；染色體；核型；四川省

中圖分類號(hào)：S567.23+1.2+2（271） 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）16-4224-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.039

貝母為百合科（Liliaceae）貝母屬（Fritillaria L.）多年生草本植物，全球有130種，主要分布在北半球南溫帶地區(qū)，尤以地中海沿岸、亞洲東部至中部和北美洲的種類為多；中國的四川省還具有一些保持較多原始性狀的種類[1]。近年來，中國發(fā)表了大量的貝母新種和新變種，這些新種的出現(xiàn)對中藥貝母的質(zhì)量控制和應(yīng)用等方面造成了困惑[2]。過去，有關(guān)貝母屬植物的分類學(xué)研究主要集中在形態(tài)解剖學(xué)[3，4]、化學(xué)分類學(xué)[5]、同工酶技術(shù)[6]等方面；在細(xì)胞學(xué)方面，也有學(xué)者對安徽省所產(chǎn)貝母、湖北省所產(chǎn)貝母和新疆維吾爾自治區(qū)所產(chǎn)貝母進(jìn)行過研究[7-11]，而對川產(chǎn)貝母細(xì)胞核型的報(bào)道較少[12，13]。染色體數(shù)目與核型是深入分析物種遺傳特點(diǎn)和系統(tǒng)進(jìn)化的基礎(chǔ)，為此，課題組收集了主要產(chǎn)于四川省的貝母物種，并對其核型進(jìn)行了分析，包括文獻(xiàn)[14]規(guī)定的4種川貝母藥材原植物種在內(nèi)的川產(chǎn)7種2變種10個(gè)居群的貝母材料，采用根尖壓片法確定其細(xì)胞染色體數(shù)目，通過分析其染色體核型來探討其進(jìn)化趨勢和系統(tǒng)演化關(guān)系，從而為川貝母種質(zhì)資源的鑒定和系統(tǒng)演化提供細(xì)胞學(xué)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

供試植物材料均采自成都恩威投資集團(tuán)有限公司甘孜藏族自治州折多山貝母基地，由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)植物教研室楊光輝老師鑒定，憑證標(biāo)本保存于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所標(biāo)本室（SAUT）；材料基本信息見表1。

1.2 方法

供試所用每個(gè)材料的根尖分別取自2～3個(gè)植株，每個(gè)植株分別取根尖5～8個(gè)，取新生材料的根尖，用飽和對二氯苯溶液預(yù)處理5 h后，轉(zhuǎn)入卡諾氏（冰醋酸∶乙醇=3∶1）固定液中固定24 h，然后在1 mol/L鹽酸里于60 ℃恒溫水浴中解離8 min，醋酸洋紅液染色、壓片。用Olympus BX51顯微鏡觀察，Spot Insight Color成像系統(tǒng)成像。以5個(gè)有絲分裂相分散狀況良好的細(xì)胞、按文獻(xiàn)[15]的方法計(jì)算核型平均值，核型不對稱系數(shù)（As.K%）按文獻(xiàn)[16]的方法計(jì)算，核型類型按文獻(xiàn)[17]的標(biāo)準(zhǔn)劃分。

2 結(jié)果與分析

川產(chǎn)7種2變種10個(gè)居群的貝母染色體核型形態(tài)分別見圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10，染色體核型比較見表2，染色體參數(shù)見表3。從圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、表2、表3可見，川產(chǎn)7種2變種10個(gè)居群的貝母染色體數(shù)均為二倍體；核型類型除暗紫貝母（茂縣居群）、甘肅貝母和長腺貝母外，其余種（變種）的核型均為3A型；川貝母、梭砂貝母和短絲貝母未見隨體染色體，其他均有隨體染色體；參試貝母材料的核型不對稱系數(shù)較高，為80.54%～82.58%。核型差異主要表現(xiàn)在染色體類型、次縊痕數(shù)目和位置、染色體臂比、平均臂比和不對稱系數(shù)等性狀上。此外，隨體染色體數(shù)目和位置等方面在種間也存在明顯差異，如僅在梭砂貝母第二對染色體長臂上發(fā)現(xiàn)有次縊痕，其他貝母此處沒有；康定貝母第一、第二對染色體短臂上均有隨體染色體，并且第12對“st”型同源染色體的長度不等，構(gòu)成了雜合現(xiàn)象等。

3 討論

試驗(yàn)觀察的川產(chǎn)7種和2變種10個(gè)居群的貝母屬植物的染色體數(shù)目均為2n=24，與已報(bào)道的貝母屬植物的染色體數(shù)目相同。此外，這些材料具有一些共同的核型結(jié)構(gòu)，即有2對具中部（m）或亞中部（sm）著絲點(diǎn)的較長染色體，其余10對稍短，并為具近端（st）至端部（t）著絲點(diǎn)染色體。染色體平均臂比范圍為6.06～7.59，最長染色體/最短染色體范圍為1.75～2.27，都具有較高的核型不對稱系數(shù)（80.54%～82.58%）。從核型類型來看，除暗紫貝母（茂縣居群）、甘肅貝母和長腺貝母的核型屬于3B核型外，其余種（變種）的核型均為3A型。曾有報(bào)道川貝母的核型公式為2n=24=2m+2sm+8st+12t[12]，本試驗(yàn)的川貝母核型公式、染色體長度比和不對稱系數(shù)與其研究結(jié)果也有一定相似性；說明川產(chǎn)7種和2變種貝母屬植物的核型具有一致性。

但川產(chǎn)7種和2變種貝母屬植物的核型也有一定的相異性，對川產(chǎn)7種和2變種的貝母屬植物核型進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，盡管其核型有一定的相似性，但是在sm、st和t染色體的增減、次縊痕數(shù)目及其位置、核型不對稱程度、最長染色體長度/最短染色體長度、核型構(gòu)成上各自還是存在一定的差異，甚至貝母屬同一植物種不同居群的核型也存在一定差異，盡管不同居群暗紫貝母的植株形態(tài)和生物學(xué)特性很相似，其6～12對染色體上均有次縊痕，但次縊痕的位置和數(shù)目存在一定的差異，核型類型也不同，表現(xiàn)出明顯的多態(tài)性。同時(shí)，謝曉陽等[12]曾報(bào)道川貝母的核型在第11和第12對染色體上具有次縊痕，為3B型；而本試驗(yàn)的川貝母出現(xiàn)了更多的次縊痕，核型類別也有差異。王淑芬等[13]報(bào)道了茂縣居群瓦布貝母在第六、第九、第十、第12對染色體上具有次縊痕，染色體長度比為2.39，不對稱系數(shù)為92.88%，為2B型，與本試驗(yàn)的瓦布貝母核型研究結(jié)果存在較大的差異。造成差異的原因可能與試驗(yàn)材料的來源、試驗(yàn)時(shí)生物個(gè)體的生理、生化狀態(tài)和試驗(yàn)所采用的方法以及試驗(yàn)誤差有關(guān)。為此，下一步將采集更多的川貝母資源進(jìn)行分析，并加以論證。

肖培根等[2]從進(jìn)化生物學(xué)角度考慮，認(rèn)為川貝母復(fù)合群體可能處在一個(gè)比較年輕的、并且處于激烈分化的物種形成階段。羅毅波等[18]提出，引種栽培使不同的貝母種植在一起，對這種兼以種子和鱗莖繁殖的植物來說，不同種間可能出現(xiàn)異花授粉結(jié)實(shí)，并會(huì)以營養(yǎng)繁殖的方式保存下來；對貝母屬植物的引種和栽培，將導(dǎo)致眾多變異個(gè)體的出現(xiàn)，栽培種與野生種染色體也就可能出現(xiàn)差異。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，康定貝母在核型分析時(shí)不能順利進(jìn)行人為的同源染色體配對，具有明顯的雜合性，這在一定程度上支持了上述觀點(diǎn)。

物種進(jìn)化的趨勢是生物體結(jié)構(gòu)體制的提高，從原始的生物類型逐漸發(fā)展到比較進(jìn)化的類型，從簡單到復(fù)雜，由低等到高等。這種變化趨勢聯(lián)系著染色體的數(shù)目、臂比、大小和形態(tài)的變化[19]。有學(xué)者認(rèn)為短臂上具小隨體是貝母屬中舊大陸種的特征之一[20]。本試驗(yàn)除川貝母、梭砂貝母和短絲貝母未見短臂上的隨體染色體外，其他的均在短臂上有隨體染色體。翟詩虹等[11]對新疆維吾爾自治區(qū)所產(chǎn)貝母屬植物核型進(jìn)行研究后認(rèn)為，貝母屬的核型結(jié)構(gòu)是高度不對稱的，它的進(jìn)一步變異可能是主要向相反的方向發(fā)展，即“增加核型對稱性”。而王影等[7]在對安徽省所貝母屬植物的研究中，比較了安徽省所產(chǎn)貝母的核型結(jié)果，發(fā)現(xiàn)每一種“t”染色體數(shù)目均明顯增加，核型不對稱系數(shù)在增大，不對稱性增加，認(rèn)為貝母屬的核型是朝著不對稱性的方向發(fā)展的。Stebbins[17]認(rèn)為最長染色體和最短染色體之間的長度比是衡量核型對稱程度的一個(gè)重要特征，本試驗(yàn)中最長染色體和最短染色體比值最高的是長腺貝母，為2.27；較低的是梭砂貝母和瓦布貝母，分別為1.75和1.82；可見長腺貝母的核型是更為不對稱的類型，而梭砂貝母和瓦布貝母的核型則相對對稱。梭砂貝母的莖較粗、葉片肥厚寬大，瓦布貝母下面葉通常對生，上面葉輪生兼互生，一般認(rèn)為是比較原始的類群；而長腺貝母莖生葉互生，少有對生，一般認(rèn)為是比較進(jìn)化的類群。長腺貝母和康定貝母的最長染色體和最短染色體的長度比均高于其對應(yīng)的原種暗紫貝母和川貝母，長腺貝母和康定貝母的核型不對稱性也高于其對應(yīng)的原種暗紫貝母和川貝母?？梢?，貝母屬的核型是朝著不對稱性的方向發(fā)展的；這與李玉峰等[21]運(yùn)用RAPD分析得到的與川貝母親緣關(guān)系較近的依次為康定貝母、瓦布貝母和梭砂貝母的結(jié)果是一致的。

翟詩虹等[11]所研究的新疆產(chǎn)7種貝母屬植物有3種為3A型，其他4種為3B型；而王影等[7]比較了9種安徽產(chǎn)貝母屬植物的染色體核型資料，發(fā)現(xiàn)除窄葉小貝母（F. xiaobeimu Y.K. Yang，J.Z.Shao et M.M.Fang）為3C型外，其他安徽產(chǎn)貝母屬植物的核型均為3B型。但張定成等[9]報(bào)道窄葉小貝母為3A型。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，川產(chǎn)貝母核型類型除暗紫貝母（茂縣居群）、甘肅貝母和長腺貝母屬于3B核型外，其余種（變種）的核型均為3A型。可見四川省所產(chǎn)貝母屬植物的對稱性較高，系統(tǒng)演化上處于比較古老的類群?？傊ㄟ^分析川產(chǎn)7種和2變種貝母屬植物的核型形態(tài)變化，認(rèn)為川產(chǎn)貝母屬染色體核型向著對稱性減弱的方向發(fā)展，推測系統(tǒng)演化上該地域分布的貝母屬植物比較原始。

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