‘棉梨’染色體倍性鑒定

李春蘭　牛瑩瑩　吳玉霞　周奧特　宋金龍　曾甜　何天明

摘要：以‘庫爾勒香梨、‘黑酸梨、‘沙梨01號為對照，利用流式細胞儀和根尖壓片法對‘棉梨的染色體倍性進行鑒定，以期為梨種質(zhì)資源的創(chuàng)新和利用提供參考。結(jié)果表明：根尖壓片得出‘庫爾勒香梨、‘黑酸梨、‘沙梨01號以及‘棉梨的染色體數(shù)目分別為34、51、68以及34，‘棉梨的染色體數(shù)目與二倍體的‘庫爾勒香梨相同;利用流式細胞儀得出‘庫爾勒香梨、‘黑酸梨、‘沙梨01號以及‘棉梨均出現(xiàn)了一個峰，且峰值比為1.0∶1.5∶2.0∶1.0，即各梨品種葉片細胞中DNA相對含量為 2C∶3C∶4C∶2C。綜上可得：‘棉梨的染色體數(shù)目為2n=2X=34，為單純的二倍體。

關(guān)鍵詞：棉梨;流式細胞儀;染色體倍性;根尖壓片法

中圖分類號：S661.201文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）05-0016-05

Abstract With pear varieties Korla Fragrant Pear， Heisuanli and Shali 01 as internal reference standards， the ploidy of Mianli （Pyrus sinkiangensis） was identified by flow cytometry and root-tip squashing methods. The objective was to provide references for the innovation and utilization of pear germplasm resources. The results showed that the chromosome numbers of Korla Fragrant Pear， Heisuanli， Shali 01 and Mianli were 34， 51， 68 and 34， and the chromosome number of Mianli was the same as that of Korla Fragrant Pear. In addition， one peak was obtained in Korla Fragrant Pear， Heisuanli， Shali 01 and Mianli by flow cytometry， and the peak ratio was 1.0∶1.5∶2.0∶1.0， that was， the relative DNA content in the leaf cells of each pear variety was 2C∶3C∶4C∶2C. In conclusion， the chromosome number of Mianli was 2n=2x=34， a simple diploid.

Keywords Mianli; Flow cytometry; Chromosome ploidy; Root-tip squashing method

新疆是我國重要的梨產(chǎn)區(qū)，也是世界梨種質(zhì)資源的富集區(qū)[1]，擁有許多珍貴的梨種質(zhì)資源，如聞名中外的商業(yè)化栽培良種‘庫爾勒香梨[2]，罕見的三倍體梨品種‘杏葉梨（Pyrus armeniacaefolia）[3]和具雄性不育特性的有性雜交新品種‘新梨7號[4]。另外，新疆境內(nèi)廣泛分布的新疆梨（Pyrus sinkiangensis Yu）品種群分屬我國五大栽培梨系統(tǒng)之一[2]。

近年，本課題組在新疆梨普查中發(fā)現(xiàn)了具單性結(jié)實特性的新種質(zhì)——‘棉梨，初步的田間授粉試驗表明該品種具無融合生殖特性。具無融合生殖特性的種質(zhì)可產(chǎn)生與母本基因型相同的無性種子，作為優(yōu)良砧木利用潛力巨大，前景廣闊，所以對‘棉梨這一特殊的生殖特征進行深入研究十分必要。然而，學(xué)術(shù)界對梨無融合生殖研究甚少，僅見前蘇聯(lián)學(xué)者的一篇報道[5]。但人們對蘋果屬植物的無融合生殖研究已較為深入，這無疑對同為薔薇科的梨屬植物無融合生殖研究頗具參考價值[6-8]。在蘋果屬中，具無融合生殖的皆為多倍體野生種[9]。許多學(xué)者認為，植物的無融合生殖與其多倍性相關(guān)[10，11]。所以，要探究‘棉梨無融合生殖遺傳特性，先行鑒定其染色體倍性是很有必要的。

植物倍性鑒定是倍性育種及其應(yīng)用的重要一環(huán)，如何簡便、準確地鑒定出植株倍性水平，從而大大減少育種的工作量及盲目性，降低成本，加速育種進程，在農(nóng)作物倍性育種中具有重要意義。目前，最常用的植物倍性鑒定方法仍是分子水平的鑒定和直接染色體計數(shù)，即流式細胞計數(shù)法和常規(guī)壓片法。染色體計數(shù)是傳統(tǒng)的、最直接的確定植物倍性的方法[12]，此法能直觀鮮明地觀察染色體形態(tài)和數(shù)量，但對于染色體小且數(shù)目較多的屬下種而言，染色體計數(shù)較為困難，需借助其他方法[13]。20世紀80年代以來，流式細胞儀問世，以能夠快速鑒定植物的染色體倍性水平，特別適用于樣品較多時的倍性檢測分析[14]，不受植物取材部位和細胞所處時期限制，而且可以直接觀測嵌合體和混倍體圖像等優(yōu)勢，很快在植物遺傳和育種中得到了廣泛應(yīng)用，但其缺點是無法直接觀測到染色體的數(shù)量及形態(tài)特征[15]。鑒于此，本研究將流式細胞儀檢測法與根尖壓片法相結(jié)合，以倍性已知的新疆梨二倍體品種‘庫爾勒香梨[16]、四倍體品種‘沙梨01號[17-19]和三倍體品種‘黑酸梨[20]為內(nèi)參，對‘棉梨的染色體倍性進行了系統(tǒng)研究， 旨在為今后探討‘棉梨無融合生殖的遺傳機制和鑒定雜交后代倍性提供必要的技術(shù)支持和本底資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究于2017—2019年在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹生物學(xué)研究中心完成。供試梨種質(zhì)為‘棉梨、二倍體‘庫爾勒香梨、三倍體‘黑酸梨、四倍體‘沙梨01號，選取其經(jīng)種子培育而成的實生苗及新疆輪臺國家果樹資源圃保存的20年生成齡梨樹種子，用流式細胞儀和根尖壓片法測定染色體倍數(shù)。供試品種的砧木均為杜梨，果園管理水平中等。

流式細胞儀分析法作為一種生物染色體間接鑒定方法，可檢測植物嵌合體或混倍體的存在，缺點是無法直接觀測到染色體的數(shù)量和形態(tài)[13，32]。如田路明等[20]以葉片為材料，運用流式細胞儀測得的結(jié)果是‘沙梨01號為二倍體與四倍體的嵌合體;而黃禮森等[17]以根尖為材料用去璧低滲法鑒定出‘沙梨01號是純四倍體， Lin 和 Fang[18]也用同法鑒定出‘沙梨01號是純四倍體。本研究用壓片法和流式細胞儀相結(jié)合也鑒定出‘沙梨01號為純四倍體。但‘沙梨01號是否存在二倍體與四倍體嵌合的現(xiàn)象尚待確證。在本試驗中，‘沙梨01號僅作為四倍體梨的內(nèi)參標樣，其倍性爭議對靶標二倍體品種‘棉梨的倍性鑒定結(jié)果并無實質(zhì)性影響，但作為一個有爭議的四倍體，對其染色體倍性進行深入研究很有必要。

用流式細胞儀測得‘黑酸梨與二倍體‘庫爾勒香梨峰值比為1.5∶1.0，即‘黑酸梨葉片細胞C值水平為3C，用根尖壓片法觀測得出‘黑酸梨染色體數(shù)目為51，兩種方法均得出其細胞倍性為三倍體。這與田路明等[20]以葉片為材料用流式細胞儀檢測出‘黑酸梨為三倍體的結(jié)果一致。

4 結(jié)論

本研究以具有代表性倍性值的新疆地方梨品種‘庫爾勒香梨、‘黑酸梨、‘沙梨01號為對照，利用流式細胞儀和根尖壓片法對具有特殊生殖方式的‘棉梨進行染色體倍性鑒定，其結(jié)果一致，均顯示‘棉梨染色體數(shù)為34，是單純的二倍體，不存在嵌合體等特別的存在。綜合得出：‘棉梨染色體數(shù)目為2n=2X=34，二倍體。在今后的研究中，我們將以此為標準，快速檢測‘棉梨自然雜交后代和人工雜交后代染色體的倍性，以進一步探討‘棉梨無融合生殖的遺傳學(xué)特性。

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