兩種羽葉菊屬植物（菊科：千里光族）的細(xì)胞學(xué)研究及其系統(tǒng)學(xué)意義

王龍遠(yuǎn)　唐明

摘要： 該研究首次報道了滇羽葉菊和臺灣劉寄奴的染色體數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：兩者的染色體數(shù)量都為48，核型公式均為2n=2x=36m + 10sm + 2st，與前人報道的刻裂羽葉菊的核型稍有不同。兩者的染色體形態(tài)均由大到小逐漸變化，核型二型性不明顯，但前者染色體明顯比后者大。這說明羽葉菊屬染色體基數(shù)確實應(yīng)為x=24，且染色體大小在種間有較大差異。細(xì)胞學(xué)證據(jù)表明，該屬與蒲兒根屬中染色體基數(shù)為x=24的類群以及狗舌草屬確實近緣。

關(guān)鍵詞： 染色體基數(shù)， 菊科， 細(xì)胞學(xué)， 核型， 羽葉菊屬

中圖分類號： Q944

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

文章編號： 10003142（2017）10133005

羽葉菊屬 [Nemosenecio（Kitamura）B. Nord.] 是菊科千里光族狗舌草亞族（Compositae SenicioneaeTephroseridinae）的一個小屬，原為千里光屬中的一個組，Norderstam（1978）因其葉形態(tài)，總苞片形態(tài)和花部微形態(tài)特征與千里光屬不同而將其提升為屬。該屬共6個種，僅分布于中國和日本。中國包括5個種，其中4種集中分布于中國西南和中部地區(qū)，即刻裂羽葉菊[N. incisifolius（J. F. Jeffrey）B. Nord.]，滇羽葉菊（N. yunnanensis B. Nord.），茄狀羽葉菊[N. solenoids（Dunn）B. Nord.]和裸果羽葉菊[N. concinus（Franch.）C. Jeffrey & Y. L. Chen]，臺灣地區(qū)一個種，即臺灣劉寄奴[N. formosanus（Kitam.）B. Nord.]。日本僅有一個種，即日本羽葉菊[N. nikoensis（Miq.） B. Nord.]（Jeffrey & Chen， 1984； Chen， 1999； Nordenstam， 2007； Chen et al， 2011）。

細(xì)胞學(xué)資料在分類學(xué)和系統(tǒng)學(xué)研究中具有極為重要的價值，在菊科千里光族中尤為重要（Nordenstam et al， 2009； Liu， 1999； Ren & Yuan， 2010； Liu & Yang， 2011； Tang et al， 2013a， b； Tang et al， 2014； Tong et al， 2017； Tang， 2014）。羽葉菊屬迄今已有兩個種的細(xì)胞學(xué)報道，即Nemosenecio nikoensis（Ishikawa， 1916； Arano， 1962， 1970； Taniguchi et al， 1975）和N. incisifolius（Liu & Yang， 2011）。N. nikoensis的染色體基數(shù)有n=5、n=10、n=20和n=24等（Nordenstam， 2007）， 但Koyama（1965）和Coundry et al（1980）指出關(guān)于該種的染色體數(shù)目n=10和2n=40應(yīng)該為錯誤報道，因為他們通過實驗發(fā)現(xiàn)該種的染色體數(shù)目穩(wěn)定，都為2n=48。Taniguchi et al（1975）關(guān)于該種染色體基數(shù)為2n=10應(yīng)該也屬于錯誤計數(shù)（Liu， 2010）。Liu & Yang（2011）報道了N. incisifolius的染色體數(shù)目，也為2n=48，因此他們推測該屬的染色體基數(shù)為x=24是比較可靠的。此外，他們還報道了該種的核型為2n=32m + 16sm，為該屬植物核型的首次報道。

需要注意的是，染色體數(shù)目在屬內(nèi)也可能具有變化，這一特征在菊科千里光族植物中也很常見（Nordenstam et al， 2009； Liu， 2010； Liu et al， 2011； Ren， 2012）。本研究首次報道了Nemosenecio yunnanensis和N. formosanus的染色體資料，以期進(jìn)一步驗證羽葉菊屬的染色體數(shù)目是否穩(wěn)定，并探求其在羽葉菊屬屬內(nèi)以及羽葉菊屬和近緣的狗舌草屬和蒲兒根屬間的分類學(xué)和系統(tǒng)學(xué)價值。

1材料與方法

在貴州納雍采集到滇羽葉菊的一個居群，并將其活體材料移栽于中國科學(xué)院華南植物園。收集了臺灣劉寄奴的種子，并在中國科學(xué)院華南植物園進(jìn)行培育使其生根發(fā)芽。染色體標(biāo)本制備主要按照Tang et al（2003a，b）的方法。分別取兩個種各約1 cm長的新鮮根尖，清水洗凈，首先置于0.1%秋水仙素溶液中2.5 h，之后取出根尖并置于卡諾氏固定液（無水乙醇∶冰醋酸=3∶1）中進(jìn)行固定2.5 h，然后置于清水中漂洗3次，再將其置于10% HCl溶液和45%冰醋酸混合溶液（1∶1）中，37 ℃水浴解離45 min后，清水漂洗3次，改良苯酚品紅染色4 h，再采取根尖壓片法壓片并鏡檢。

每個種的核型分析結(jié)果均基于5個中期細(xì)胞染色體顯微拍照后的測量數(shù)據(jù)。染色體分類標(biāo)準(zhǔn)參考Levan et al（1964）： 中部染色體（m）=染色體長臂與短臂比值為1.0～1.7；近中部染色體（sm）=染色體長臂與短臂比值為1.7～3.0；近端部染色體（st）=染色體長臂與短臂比值為3.0～7.0。核型分類標(biāo)準(zhǔn)參考Stebbins（1971），染色體不對稱指數(shù)測量方法參考Romero（1986）。憑證標(biāo)本存于中國科學(xué)院華南植物園（IBSC）。

2結(jié)果與分析

如圖版Ⅰ和表1所示，研究的滇羽葉菊（Nemosenecio yunnanensis）和臺灣劉寄奴（N. formosanus）的染色體數(shù)量一致且穩(wěn)定，均為2n=48。兩個種都只有大量中部染色體和近中部染色體，少量近端部染色體，未觀察到隨體和B染色體。染色體都由大到小均勻變化，二型性不明顯，核型均為2n=2x=36m + 10sm + 2st。N. yunnanensis的染色體長度為1.79～4.42 μm，總長度為129.52 μm，染色體間不對稱指數(shù)（A1）=0.25，染色體內(nèi)不對稱指數(shù)（A2）=0.33；N. formosanus的染色體明顯更小，長度為1.05～2.00 μm，總長度為71.72 μm，染色體間不對稱指數(shù)（A1）=0.22，染色體內(nèi)不對稱指數(shù)（A2）=0.24。按Stebbins（1971）的核型分類標(biāo)準(zhǔn)， 這兩個種的核型均為2B型。

3討論與結(jié)論

3.1 染色體數(shù)目和染色體基數(shù)

前人已經(jīng)初步論證了該屬的Nemosenecio nikoensis和N. incisifolius 2個種染色體數(shù)目為2n=48，并指出有關(guān)前種的報道染色體數(shù)目n=5、n=10、n=20是錯誤的（Koyama， 1965； Coundry et al， 1980； Liu， 2010； Liu & Yang， 2011），但研究的種類還是偏少。本研究首次對N. yunnanensis和N. formosanus的細(xì)胞學(xué)研究結(jié)果表明這兩個種的染色體數(shù)量也為2n=48。到目前為止，羽葉菊屬細(xì)胞學(xué)研究所取材料涵蓋本屬植物整個分布區(qū)和多數(shù)種類（日本的N. nikoensis，中國臺灣的N. formosanus及大陸的N. incisifolius和N. yunnanensis）。因此，該屬染色體基數(shù)為x=24應(yīng)該沒有問題。由于目前尚未發(fā)現(xiàn)該屬有多倍化現(xiàn)象，說明染色體多倍化在該屬的起源和進(jìn)化上可能并未起到作用，同時也說明該屬的染色體數(shù)量很可能也僅有2n=48這一種。

3.2 核型

Liu & Yang（2011）報道了Nemosenecio incisifolius的核型為2n=2x=32m + 16sm，無st染色體，而根據(jù)本研究，N. yunnanensis和N. formosanus的核型均為2n=2x=48=36m + 10 sm + 2st，具有2條st染色體，與Liu & Yang（2011）的報道稍有不同。

羽葉菊屬和蒲兒根屬（Sinosenecio）均屬于狗舌草亞族，前者以葉片常深羽狀裂而與后者容易區(qū)別。Liu & Yang（2011）指出從植物地理學(xué)、染色體數(shù)目和核型來看，蒲兒根屬中某些染色體基數(shù)為x=24的類群與羽葉菊屬親緣關(guān)系很近，他們還發(fā)現(xiàn)Nemosenecio incisifolius的幼株葉片與蒲兒根屬耳柄蒲兒根（Sinosenecio euosmus）的葉片極為相似，因此建議將這群染色體基數(shù)為x=24的蒲兒根屬植物移至羽葉菊屬。鑒于Liu & Yang（2011）所研究的17種和1變種的蒲兒根屬植物中染色體基數(shù)為x=24的類群中16種均具有st染色體（2～8條），本研究兩個種的羽葉菊也有兩條st染色體，而核型在屬內(nèi)一般較穩(wěn)定，因此認(rèn)為羽葉菊屬應(yīng)具有st染色體。

值得注意的是，運(yùn)用任何染色體分類系統(tǒng)都必須明確著絲粒變動是連續(xù)的量的變異，任何劃分都是相對的（Hong， 1990）。Levan（1964）設(shè)置的染色體分類系統(tǒng)因具有數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)而廣泛應(yīng)用，但由于m和sm染色體之間以及sm和st染色體之間均有臨界值，即使是同一條處于臨界值附近的染色體，由于材料處理時間尤其是測量方法（不論是軟件測量或者手工測量）的原因，均會產(chǎn)生一定誤差，從而產(chǎn)生兩組不同數(shù)據(jù)進(jìn)而將其歸于不同的染色體類型。為了減少誤差，依據(jù)Levan（1964）的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核型分析能夠做到的就是多次測量且取平均值。Liu & Yang（2011）得到的核型分析結(jié)果中無st染色體，很可能是對臨界點的染色體臂長測量出現(xiàn)了偏差，從而導(dǎo)致將原本的st染色體計算后歸類為sm染色體。

3.3 染色體大小

迄今只有Nemosenecio incisifolius、N. yunnanensis和N. formosanus三個種進(jìn)行過核型分析，染色體大小與三者的形態(tài)特征與地理分布具有明顯的相關(guān)性。如前所述（表1），本研究的Nemosenecio yunnanensis的染色體明顯比N. formosanus的大，前者染色體大小與N. incisifolius非常相近（Liu & Yang， 2011）。N. yunnanensis主要分布于云南東部、貴州西部，N. incisifolius主產(chǎn)云南，兩者的地理分布有重疊。N. yunnanensis和N. incisifolius的形態(tài)也極為相似，前者僅以羽狀葉小裂片更多（6～10 vs 4～6）、小裂片具少量齒而與后者相區(qū)別（1～3 vs 3～5）（Jeffrey & Chen， 1984； Chen， 1999）。N. formosanus僅產(chǎn)臺灣，其葉裂片明顯更少（3或4），頭狀花序也更?。偘鷮?～3 mm）。從染色體大小來看，也很容易將N. formosanus與前兩種區(qū)分開。

3.4 系統(tǒng)學(xué)意義

羽葉菊屬原為千里光屬下的一個組。本研究對Nemosenecio yunnanensis和N. formosanus的細(xì)胞學(xué)研究結(jié)果印證了羽葉菊屬染色體基數(shù)為x=24，且具有一對st染色體，而千里光屬的染色體基數(shù)為x=5或10（Nordenstam et al，2009）；核型完全不同，僅含極少的sm染色體，無st染色體（Tang， 2014）。因此，細(xì)胞學(xué)證據(jù)表明將羽葉菊屬從千里光屬中分出并獨立為屬是合適的。從細(xì)胞學(xué)證據(jù)來看，羽葉菊屬與蒲兒根屬中染色體基數(shù)為x=24的類群及狗舌草屬應(yīng)該近緣（Liu，2010； Liu & Yang，2011）。Liu（2010）指出蒲兒根屬植物的染色體資料與一些花部微形態(tài)性狀如花藥內(nèi)壁細(xì)胞壁增厚方式、柱頭區(qū)構(gòu)型及花藥大小有明顯的相關(guān)性。其中，染色體基數(shù)為x=24（稀x=13）的類群具有極化和周緣型的增厚方式、分離的柱頭區(qū)和較小的花藥。羽葉菊屬花藥內(nèi)壁細(xì)胞壁增厚方式與這群蒲兒根屬植物一致（Jeffrey & Chen，1984； Chen，1999），但柱頭區(qū)構(gòu)型及花藥大小等特征是否與這些類群一致尚待研究。

致謝感謝劉瑩博士提供了部分實驗材料和數(shù)據(jù)，任琛博士在野外采樣中提供了幫助，感謝中國科學(xué)院華南植物園楊親二研究員領(lǐng)導(dǎo)的種子植物分類學(xué)研究組提供了實驗上的便利。

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