8個德國鳶尾栽培品種的核型分析

路 斐，趙小杰，高 博，王 超

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北保定 071001）

德國鳶尾為鳶尾屬（Iris）的多年生草本植物，因其花朵姿態(tài)優(yōu)美、色彩豐富，并兼具花葉雙觀、耐寒、耐旱、耐瘠薄等特性，在世界各地廣為栽種。德國鳶尾品種繁多，我國從20世紀(jì)90年代開始引種栽培，目前德國鳶尾的研究多集中于栽培方法、組織培養(yǎng)及抗逆性等方面[1-5]，而關(guān)于品種間親緣關(guān)系分析和種質(zhì)資源分類的報道較少。德國鳶尾主要親本為黃褐鳶尾（I.variegata）和香根鳶尾（I.pallida），在育種過程中，來自于特洛伊鳶尾（I.trojana）、中東鳶尾（I.mesopotamica）與浦路斯鳶尾（I.cypriana）的優(yōu)良形狀的融入，對改良德國鳶尾新品種花朵觀賞特性和植株生長特性具有重要作用，亦使得德國鳶尾品種的親緣關(guān)系和遺傳基礎(chǔ)變得極為復(fù)雜[6]，根據(jù)植物的形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)等方式對德國鳶尾的種質(zhì)資源進(jìn)行分類鑒定不夠準(zhǔn)確。生物的染色體核型是相當(dāng)固定的，因此核型分析在判斷和分析物種間親緣關(guān)系等方面具有重要作用[7-8]。目前，關(guān)于德國鳶尾的核型特征研究較少，而且已有的關(guān)于德國鳶尾的核型報道結(jié)果存在差異。例如，毛節(jié)琦報道德國鳶尾的染色體數(shù)目為2n=28[9]，而余小芳的研究結(jié)果則表明德國鳶尾的核型公式為2n=40[10]。本研究對8個德國鳶尾栽培品種的染色體核型進(jìn)行分析比較，旨在為德國鳶尾常見栽培品種的種質(zhì)鑒定及雜交育種親本選配提供必要的細(xì)胞遺傳學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料中的8個德國鳶尾栽培品種（SH1701、SH1706、SH1707、SH1731、SH1742、SH1753、SH1755、SH1756），除SH1753引自河北省林業(yè)科學(xué)研究院外，其余7個品種均引自美國，現(xiàn)栽種于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)苗圃，材料詳細(xì)信息見表1。

1.2 方法

選取生長旺盛的植株個體，取其根尖，用蒸餾水沖洗干凈后置于4℃條件預(yù)處理24h，之后用卡諾固定液（冰乙酸∶無水乙醇=1∶3）在4℃條件下固定24h，常規(guī)壓片法制片。根尖用1 mol/L HCl于60℃水浴軟化8min，蒸餾水沖洗4～5次，改良的卡寶品紅溶液進(jìn)行染色，使用Olympus BH2光學(xué)顯微鏡觀察。選擇染色體形態(tài)清晰，分散而不重疊的分裂中期相在100倍鏡下拍照并保存。染色體計(jì)數(shù)和核型分析參照李懋學(xué)等的[11]分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，染色體類型分析按照Levan等[12]的分類系統(tǒng)，核型分類采用Stebbins[13]的標(biāo)準(zhǔn)。核型不對稱系數(shù)參照Arano[14]的方法進(jìn)行計(jì)算。

表1 8個德國鳶尾栽培品種的特征及來源

2 結(jié)果與分析

2.1 染色體的數(shù)目及核型

染色體數(shù)目鑒定表明，8個栽培品種均為二倍體，但品種間的染色體數(shù)目差別較大（表2），其中SH1701為 2n=36，SH1756 為 2n=40，SH1742 和 SH1701 為2n=42，SH1701，SH1731 和 SH1753 為 2n=44，SH1706為2n=46，SH1707為2n=48。8個品種的平均臂比值在1.74～2.97之間（表2），其中SH1742的臂比均值最大，為2.97,SH1707的臂比均值最小，為1.74。核型公式可以直觀地表現(xiàn)出染色體組的整體特征，主要表現(xiàn)不同類型染色體所占比例。本研究中SH1701、SH1706、SH1707、SH1731、SH1753、SH1755 和 SH1756 的大多數(shù)染色體為中部（m）或者亞中部（sm）著絲點(diǎn)染色體，少量為亞端部著絲點(diǎn)染色體（st），而SH1742的染色體中亞端部著絲點(diǎn)染色體占多數(shù)，在本研究中未發(fā)現(xiàn)具有隨體的染色體（圖1、表2）。

2.2 核型比較

8個品種的最長與最短染色體的比值在1.71～3.5之間，SH1701、SH1707和SH1755屬于2A核型類別，SH1753和SH1756屬于2B核型類別，SH1742屬于3A核型類別，SH1731和SH1706屬于3B核型類別（表2）。臂比均值和核型不對稱系數(shù)表現(xiàn)的是一個核型內(nèi)所有染色體整體的不對稱性。本研究中，8個品種的核型不對稱系數(shù)介于62.35%～72.38%之間（表2、圖2），一般認(rèn)為核型變異由對稱向不對稱發(fā)展，進(jìn)化水平較高的物種常常具有相對不對稱的核型[15-17]，因此本研究中的德國鳶尾品種屬于進(jìn)化程度較高的類型。

圖1 8種德國鳶尾栽培品種的染色體形態(tài)和核型圖A:SH1701；B:SH1706；C:SH1707；D:SH17031；E:SH17042；F:SH17053；G:SH17055；H:SH1756.

圖2 8種德國鳶尾栽培品種的核型模式圖A:SH1701；B:SH1706；C:SH1707；D:SH17031；E:SH17042；F:SH17053；G:SH17055；H:SH1756.

表2 8種德國鳶尾栽培品種的主要核型特征

3 討論

本研究報道的8個德國鳶尾栽培品種的染色體數(shù)目與核型，均為首次詳細(xì)報道。8個品種均為二倍體，但是染色體基數(shù)差別較大。德國鳶尾育種歷史悠久，現(xiàn)代栽培德國鳶尾品種除含有來自主要親本為黃褐鳶尾和香根鳶尾的遺傳基礎(chǔ)，在育種過程中亦融入了特洛伊鳶尾、中東鳶尾與浦路斯鳶尾的血緣，連續(xù)的種內(nèi)和種間雜交使得德國鳶尾品種間染色體數(shù)目變化較大[18]。本研究的8個德國鳶尾品種除具有m和sm類型著絲點(diǎn)染色體外，均含有不同數(shù)量的st著絲點(diǎn)染色體。鳶尾屬中的馬藺、野鳶尾和有髯鳶尾類的粗根鳶尾種只具有m和sm類型著絲點(diǎn)染色體[19-21]，中亞鳶尾同時具有m、sm和st 3種著絲點(diǎn)[22]，由此可見鳶尾屬內(nèi)各種之間進(jìn)化程度不盡相同。本研究中，不同品種的核型類型也表現(xiàn)出了多樣性，出現(xiàn)了 4種核型類型：2A、2B、3A、3B 型，但并未出現(xiàn)極對稱和極不對稱的類型，說明德國鳶尾品種總體上是一個核型類型對稱的群體[23]。綜上所述，本研究所提供的染色體數(shù)目和核型數(shù)據(jù)，將為德國鳶尾雜交親本選配、品種分類及親緣關(guān)系鑒定提供細(xì)胞遺傳學(xué)依據(jù)。