橫斷山區(qū)隱瓣蠅子草四個(gè)居群的核型分析

饒培瑜， 胡伸萌， 蘇富明， 孫文光， 李志敏

(1.云南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,云南 昆明 650500；2.云南師范大學(xué) 生物能源持續(xù)開發(fā)利用教育部工程研究中心，云南 昆明 650500)

石竹科(Caryophyllaceae)蠅子草屬(SileneL.)隱瓣蠅子草(Silenegonosperma)是多年生草本，主要分布于甘肅、青海、新疆、西藏、山西和河北等省區(qū)，國外中亞地區(qū)也有分布.主要分布于3 000～4 400 m海拔的高山草甸地區(qū).蠅子草屬約600種，是石竹科中數(shù)量比較多的屬，而在我國約有110余種，以西北干旱草原荒漠地區(qū)和西南山區(qū)最為集中[1].在橫斷山區(qū)該屬有49種，2變種，是蠅子草屬的分布和分化中心[2].蠅子草屬在中國分布的100余種中，僅有11種有細(xì)胞核型報(bào)道，而其余種的細(xì)胞學(xué)報(bào)道方面還有大量的空白.蠅子草屬中的許多物種在系統(tǒng)學(xué)以及進(jìn)化生物學(xué)中都作為模式類群被加以研究[3]，因此本文對(duì)隱瓣蠅子草的細(xì)胞學(xué)進(jìn)行了研究，除了對(duì)蠅子草屬提供染色體的資料外，還為生物進(jìn)化學(xué)等方面提供研究基礎(chǔ).

1 材料和方法

材料來源：隱瓣蠅子草分布于橫斷山高海拔地區(qū)，實(shí)驗(yàn)材料采自云南西北部的德欽縣及四川西部的九龍縣、小金縣及松潘縣(詳見表1)，憑證標(biāo)本在中國科學(xué)院昆明植物研究所標(biāo)本館中(KUN)保存.

表1 橫斷山地區(qū)隱瓣蠅子草四個(gè)居群的來源

研究方法：本研究采用國內(nèi)外通用的植物染色體常規(guī)壓片法，并參考了洪德元[4]以及劉永安[5]的實(shí)驗(yàn)方法.首先選取飽滿的種子放置在培養(yǎng)基中，于20 ℃的培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)，并給予適當(dāng)?shù)墓庹?；一?～7 d左右萌發(fā)；取萌發(fā)長度為0.5～1 cm的根尖，將根尖置于濃度為0.03 mol/L的8-羥基喹啉中進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理時(shí)間為3 h.將預(yù)處理后的根尖用蒸餾水清洗三次后加入卡諾氏固定液(無水乙醇∶冰乙酸 = 3∶1)，放進(jìn)4 ℃冰箱中固定24 h；固定后的根尖用蒸餾水清洗三遍后，用1 mol/L的KCl進(jìn)行低滲處理6 h.低滲處理后的根尖用蒸餾水清洗3遍，之后加入預(yù)熱到60 ℃的1 mol/L的HCl，在60 ℃的恒溫水浴鍋中解離12 min；解離后的根尖用蒸餾水清洗三次后加入卡寶品紅染液染色12 h以上；采用常規(guī)壓片法進(jìn)行鏡檢，挑取形態(tài)較好，較分散的中期細(xì)胞進(jìn)行染色、觀察和拍照.

計(jì)數(shù)和測(cè)量：根據(jù)李懋學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)[6]，計(jì)數(shù)細(xì)胞在30個(gè)以上，選取6個(gè)以上的測(cè)量細(xì)胞，用KaryoType-2.0對(duì)染色體進(jìn)行測(cè)量與分析[7].計(jì)算染色體的長短臂比以及確定染色體類型，依據(jù)Levan的標(biāo)準(zhǔn)確定著絲粒的位置[8]，按照Stebbins對(duì)稱性來進(jìn)行核型分析[9]，根據(jù)Peruzzi等的檢測(cè)方法檢測(cè)核型不對(duì)稱性[10-11]，按Tanaka的關(guān)于間期核形態(tài)和分裂前期異染色質(zhì)收縮方式的分類對(duì)四個(gè)居群的間期以及前期進(jìn)行分類[12].

2 結(jié) 果

隱瓣蠅子草的染色體的數(shù)目和核型為首次報(bào)道.其四個(gè)居群的間期核形態(tài)、前期核形態(tài)以及中期細(xì)胞形態(tài)及模式圖如圖1所示，四個(gè)居群的中期染色體配對(duì)圖如圖2所示，其染色體參數(shù)如表2所示.

表2 隱瓣蠅子草四個(gè)居群的核型參數(shù)

a-d：九龍居群；e-h：德欽居群；i-l：松潘居群；m-p：小金居群；標(biāo)尺5 μm

Fig.1 The interphase nucleus,prophase nucleus,the chromosomes of metaphase and the mode pattern of four populations

Ⅰ：九龍居群；Ⅱ:德欽居群；Ⅲ：松潘居群；Ⅳ:小金居群；標(biāo)尺5 μm

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采自四川省九龍縣雞丑山的居群為四倍體居群，此居群的間期核類型為簡單染色中心型，前期核類型是中間型，核型公式為2n = 4x = 48 = 48m，核型不對(duì)稱類型都為Stebbin′s-1A(見表2)；云南省德欽縣白馬雪山頂?shù)木尤簽樗谋扼w居群，此居群的間期核類型為簡單染色中心型，前期核類型是中間型，核型公式為2n = 4x = 48 = 48m，核型不對(duì)稱類型都為Stebbin′s-1A(見表2)；四川省松潘縣主寺雪寶頂?shù)木尤旱拈g期核類型是簡單染色中心型，前期核類型為中間型，此居群為四倍體居群，核型公式為2n = 4x = 48 = 48m，核型不對(duì)稱類型都為Stebbin′s-1A(見表2)；小金縣巴郎山居群的間期核類型是復(fù)雜染色中心型，前期核類型為中間型，為四倍體居群，核型公式為2n = 4x = 48 = 48m，核型不對(duì)稱類型都為Stebbin′s-1A(見表2).四個(gè)居群的細(xì)胞學(xué)分析表明，居群間未出現(xiàn)染色體數(shù)目的變化，核型公式一致.

3 討 論

隱瓣蠅子草四個(gè)居群均位于海拔3 500 m以上的高海拔流石灘地區(qū)，該區(qū)域環(huán)境較為惡劣，晝夜溫差極大，紫外線輻射強(qiáng)烈，常年大風(fēng)，造成生理性干旱[13]，在這樣的極端生境下,隱瓣蠅子草植株表現(xiàn)出一些形態(tài)適應(yīng)特征如普遍低矮，根粗壯，莖、葉、花梗被短柔毛等[14]，短柔毛可以反射紫外線并且減少水分的蒸發(fā)以及保溫[15]；本研究所采集的隱瓣蠅子草的四個(gè)居群均為四倍體，可能是通過形成多倍體來適應(yīng)極端的高山環(huán)境.

從核型特征上看，這四個(gè)居群核型均屬于1A型，核型變異很小，同源染色體臂比以及核型不對(duì)稱系數(shù)等有一定的差異以及分化，或許暗示著居群間核型上已經(jīng)產(chǎn)生了分化.

從染色體配對(duì)結(jié)果來看隱瓣蠅子草的四個(gè)居群都可能為同源多倍體，而同源多倍化的原因有很多，如合子的染色體加倍，分生組織的染色體加倍以及染色體未減數(shù)的配子等原因.多倍體的生境通常受到氣候和地形變化影響[16]，多倍體一旦由它的二倍體祖先產(chǎn)生，可比二倍體祖先有更好的適應(yīng)性從而逐步取代二倍體個(gè)體在生境中存活下來[17].自然界中新產(chǎn)生并且能生存下來的同源多倍體不是本身的生存能力更強(qiáng)更能搶占二倍體還沒有全部占領(lǐng)的生境，就是和其二倍體祖先的生態(tài)要求不一樣從而在新的生境生存，而隱瓣蠅子草屬于哪一種情況，還需要更多居群的隱瓣蠅子草的核型數(shù)據(jù)以及分析其近緣類群進(jìn)一步研究后得知.

致謝:感謝中國科學(xué)院昆明植物研究所馬祥光、張建文和錢櫟屾在野外種子采集中的幫助.