8個LA百合品種的核型分析

霍辰思，白錦榮，竇曉瑩，郎利新，孔瀅，尚宏忠

(1.山西省農業(yè)科學院 果樹研究所，山西 太原 030031； 2.北京市輻射中心，北京 100875)

百合是百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)植物的總稱，其花大色艷，姿態(tài)優(yōu)美，品種繁多，是國內外花卉市場上五大鮮切花之一。百合主要有亞洲百合雜種系(Asiatic hybrids)，東方百合雜種系(Oriental hybrids)，喇叭百合雜種系(Trumet hybrids)，麝香百合雜種系(Longiflorum hybrids)及LA(亞洲百合與麝香百合雜種系間的雜交種)、OA(東方百合雜種系與亞洲百合雜種系間的雜交種)、OT(東方百合雜種系與喇叭百合雜種系間的雜交種)等系間雜種系[1，2]。LA系列在栽培和觀賞方面優(yōu)勢突出[3]，繼承了麝香百合的喇叭花型、強壯的花莖，又遺傳了亞洲百合的柔和色調和堅挺的花被，受到市場的廣泛歡迎。

植物核型的研究有助于揭示物種間的親緣關系及遺傳進化規(guī)律，為新品種選育提供可靠的細胞學依據(jù)[4～7]。目前百合屬的細胞學研究主要集中于野生種和部分品系中[8～12]。由于面世較晚，LA百合品系的研究相比于其他百合品種較匱乏，對其染色體核型文獻報道較少。本研究選取8個LA百合品種作為研究對象，對其染色體數(shù)目及核型進行分析，旨在從細胞學層面分析LA百合品系的遺傳特點，為百合遺傳育種中親本選擇和后代鑒定提供可靠的染色體信息。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料共8份LA百合，分別為：‘Cilesta’、‘Couplet’、‘Eyeliner’、‘Menorca’、‘Serrada’、‘Donau’、‘Desiderio’和‘White sound’，所有品種均購自于荷蘭，保存于北京市輻射中心育種資源圃。

1.2 方法

染色體制片采用常規(guī)壓片法。于2014年4月上午9：00-11:00，取生長旺盛的根尖，蒸餾水洗凈后，用放線菌酮(200 mmol·L-1)在室溫下暗處理7～8 h。將預處理8 h 的材料用卡諾氏固定液(無水乙醇∶冰醋酸=3∶1)固定過夜，4 ℃保存?zhèn)溆?，若長期保存可將材料置于70%酒精中4 ℃下保存。將固定好的根尖用纖維素酶與果膠酶混合液在37 ℃恒溫水浴中解離1 h，用蒸餾水沖洗材料后，2%卡寶品紅染液進行染色。壓片后用Olympus (BX-51) 顯微鏡進行鏡檢[13，14]。

每個品種觀察20～25個細胞以確定染色體的數(shù)目，選擇5個分散好、形態(tài)清晰的中期分裂相進行染色體分析測量，得到相對應的核型數(shù)據(jù)。同一條染色體重復3次，求其平均值。核型的分析按照李懋學制定標準進行[15]。染色體的相對長度、臂比以及類型參照Levan等命名系統(tǒng)[16]。核型的類型根據(jù)Stebbins的分類標準進行劃分[17]，核型不對稱系數(shù)按Arano的方法進行計算[18]。

2 結果與分析

對8個LA百合進行染色體數(shù)目及核型分析，染色體參數(shù)和核型類型見表1。中期染色體照片、核型圖與核型模式圖見圖1。結果表明，供試的8個LA百合品種均為三倍體，2n=3x=36，其中，7個品種染色體核型類型為3B型，只有‘Serrada’核型類型為3A型。

表1 8個LA百合品種的核型分類及相關參數(shù)Table 1 The comparison of karyotype on 8 LA hybrids

2.1 ‘Cilesta’的核型分析

‘Cilesta’的核型公式為2n=3x=36=6m+6sm(6SAT)+15st(6SAT)+9t。相對長度的范圍為4.94%～12.57%，平均臂比為4.488，最長的與最短的染色體長度比為2.54，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為75.8%，屬于3B型(表1)。第1、2對染色體著絲點位置在中部(m)，第3、6對染色體著絲點位置在近中部(sm)，其余為近端部(st)或端部(t)著絲點染色體。編號3、4、7、8染色體短臂上有次縊痕，編號9染色體長臂端部具次縊痕(圖1,a)。

2.2 ‘Couplet’的核型分析

‘Couplet’的核型公式為2n=3x=36=6m+6sm(6SAT)+18st(12SAT)+6t。相對長度范圍為5.42%～13.02%，平均臂比為4.647，最長的與最短的染色體長度比為2.4，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為76.32%，屬于3B型(表1)。第1、10對染色體是近中部(sm)著絲點染色體，第2、8對染色體是中部著絲點染色體(m)，其余均為近端部(st)或端部(t)著絲點染色體。編號1、3、5、6、9、10染色體短臂端部有次縊痕(圖1，b)。

2.3 ‘Eyeliner’的核型分析

‘Eyeliner’的核型公式為2n=3x=36=9m(3SAT)+3sm(3SAT)+18st(12SAT)+6t。相對長度范圍為5.70%～13.73%，平均臂比為4.778，最長的與最短的染色體長度比為2.42，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為75.31%，屬于3B型(表1)。第1、2、7對著絲點位置在中部(m)，第3對著絲點位置為近中部(sm)，其余均為近端部(st)或端部(t)著絲點染色體。編號3、5染色體長臂上有次縊痕，編號8、9染色體短臂端部有一條次縊痕(圖1，c)。

圖1 8個LA百合品種中期染色體形態(tài)圖Fig.1 Metaphase chromosomes of 8 LA hybrids 注：a.‘Cilesta’；b.‘Couplet’；c.‘Eyeliner’；d.‘Menorca’；e.‘Serrada’；f.‘Donau’；g‘Desiderio’；h.‘White sound’Note: a.‘Cilesta’；b.‘Couplet’；c.‘Eyeliner’；d.‘Menorca’；e.‘Serrada’；f.‘Donau’；g‘Desiderio’；h.‘White sound’

2.4 ‘Menorca’的核型分析

‘Menorca’的核型公式為2n=3x=36=9m(3SAT)+6sm(6SAT)+12st(9SAT)+9t。相對的長度范圍為5.42%～14.33%，平均臂比為4.238，最長的與最短的染色體長度比為2.64，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為73.69%，屬于3B型(表1)。第3、9對為近中部(sm)著絲點染色體，第1、2、8對染色體為中部(m)著絲點染色體，其余為近端部(st)或端部(t)著絲點染色體。編號3長臂上有次縊痕，編號2、5、7染色體短臂端部有次縊痕(圖1，d)。

2.5 ‘Serrada’的核型分析

‘Serrada’的核型公式為2n=3x=36=6m(3SAT)+9sm(3SAT)+12st(6SAT)+9t。相對長度范圍為6.52%～12.8%，平均臂比為4.312，最長的與最短的染色體長度比為1.97，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的83.3%，核型不對稱系數(shù)為74.82%，屬于3A型(表1)。第3、4、6對染色體為近中部(sm)著絲點染色體，第1、2對染色體為中部(m)著絲點染色體，其余均為近端部(st)或端部(t)著絲點染色體。編號2、11染色體短臂上有次縊痕，編號為4、5的長臂上有次縊痕(圖1，e)。

2.6 ‘Donau’的核型分析

‘Donau’的核型公式為2n=3x=36=9m(6SAT)+9sm(6SAT)+12st(3SAT)+6t。相對長度范圍為5.58%～14.82%，平均臂比為4.43，最長的與最短的染色體長度比為2.66，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為73.88%，屬于3B型(表1)。第1、2、8對染色體為中部(m)著絲點染色體，第3、5、6對染色體為近中部(sm)著絲點染色體，其余均為端部(t)或近端部(st)著絲點染色體。編號2、3、5染色體的短臂上有次縊痕，編號8、10的長臂上有次縊痕(圖1，f)。

2.7 ‘Desiderio’的核型分析

‘Desiderio’的核型公式為2n=3x=36=9m(3SAT)+6sm+15st(9SAT)+6t(3SAT)。相對長度范圍為5.42%～14.4%，平均臂比為4.194，最長的與最短的染色體長度比為2.65，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為73.42%，屬于3B型(表1)。第3、6對染色體為近中部(sm)著絲點染色體，第1、2、8對染色體為中部(m)著絲點染色體，其余均為端部(t)或近端部(st)著絲點染色體。編號4、5的染色體長臂上有次縊痕，9號染色體具有居間隨體，編號1、10的染色體短臂上有次縊痕(圖1，g)。

2.8 ‘White sound’的核型分析

‘White sound’的核型公式為2n=3x=36=9m(3SAT)+9sm(9SAT)+15st(6SAT)+3t。相對長度范圍為3.43%～13.68%，平均臂比為3.695，最長的與最短的染色體長度比為3.98，臂比值大于2的染色體占總數(shù)的75%，核型不對稱系數(shù)為71.83%，屬于3B型(表1)。第7、8對染色體為中部(m)著絲點染色體，第1、2、3、11對染色體為近中部(sm)著絲點染色體，其余均為端部(t)或近端部(st)著絲點染色體。編號2、5、8、11的染色體短臂具次縊痕，編號3、9的染色體長臂具次縊痕(圖1，h)。

3 討論與結論

百合屬野生資源大部分為二倍體，僅有卷丹、川百合等少數(shù)種為三倍體[19，20]，部分品種也有三倍體。三倍體是由于來自親本的組間雜交F1代產生未減數(shù)分裂的2n配子，從而產生三倍體回交一代有性多倍化的過程[21]。

LA百合雜種系為麝香百合與亞洲百合遠緣雜交一代后與亞洲百合回交的品種，大部分為異源三倍體。本試驗確定供試的8個LA百合品種均為三倍體(2n=3x=36)。百合屬的染色體核型多為穩(wěn)定的3B型[22]，少數(shù)種類為3A或4B型[23]，本研究試驗結果與此結論相符。戴小紅等發(fā)現(xiàn)百合品種‘Pollyanna’為3A型[8]。本試驗中除‘Serrada’核型類型為3A型外，其余7個品種染色體核型類型是3B型。

研究表明，對育種親本的核型背景進行分析，可以為雜交親本的選配和后代鑒定提供一定的細胞學依據(jù)。染色體的隨體、次縊痕的特征可做為雜交后代早期鑒定的依據(jù)[24]。LA百合雜種系的親本為亞洲百合和麝香百合，其中，麝香百合多為二倍體，而亞洲百合倍性比較復雜，多數(shù)為二倍體，也有三倍體、四倍體以及非整倍體[25]。周桂雪等在對5個亞洲百合品種進行倍性鑒定時，發(fā)現(xiàn)‘Brunello’和‘ValdiSole’為四倍體(2n=4x=48)，并對這些四倍體百合與二倍體百合進行雜交，結合胚拯救技術，得到少量的三倍體雜交后代[26]。國內外學者利用核型分析中次縊痕的有無對百合雜種進行早期鑒定，如李衛(wèi)民等報道的福建麝香百合(L.longiflorumThumb.)第6條染色體的短臂上具有次縊痕，核型為3A型[27]。LA百合品系染色體較其親本染色體比例大，個數(shù)多，次縊痕也較其親本明顯。本試驗中的8個LA百合品種，除了在其短臂上存在次縊痕，各個品種長臂上也有次縊痕，而其親本次縊痕多數(shù)存在于染色體短臂上?！甋errada’4、5號染色體長臂上有次縊痕，進一步證明LA百合雜種系較其親本更加進化。目前，栽培品種的核型分析并不能夠完整反映出不同系列百合品種的共同遺傳特征，通過核型分析可以得到共性特征，尤其能夠找到相似程度較高的帶有次縊痕的染色體，這對于種群與種間雜種后代的鑒定以及親緣關系研究具有十分重要的意義。

Stebbins認為，高等植物核型進化的基本趨勢應該是由對稱向不對稱的方向發(fā)展，核不對稱系數(shù)越高說明其進化程度越高[17]。百合屬植物的染色體較大且基數(shù)多，本試驗對8種LA百合核不對稱系數(shù)進行分析，結果表明其核型不對稱系數(shù)均在70% 以上，屬于較進化類型，這也是人為干預選擇的結果。百合三倍體雄性不育，但是以三倍體LA百合為母本，與二倍體或者四倍體進行雜交授粉，將增加2n配子變異程度，通過百合種質滲入育種，提高后代篩選的機會[26]。大多數(shù)LA百合雜種系都含有基因組重組染色體，減數(shù)分裂產生2n配子的同時也可以產生其他重組染色體，這些重組染色體對育種研究有重大潛力，研究者可以利用這些非整倍體在雜交后代中篩選出目標性狀優(yōu)良的植株，培育更有經濟價值的百合新種質。

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