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对比园艺风信子不同品种核型情况

2020-06-19 643 上传者：管理员

摘要：本研究采用常规根尖压片法对‘Pink pearl’‘,Gipsy Princess’‘,Blue pearl’3个二倍体风信子品种进行根尖染色体核型分析。结果显示，3个园艺风信子品种染色体组成较为一致，均由中部(m)、近中部(sm)及近端(st)着丝粒染色体组成，均含有1对随体，但不同类型染色体的数量分布存在一定差异。其核型公式分别为‘Pink pearl’2n=2x=16=6m+4sm+2sm (sat)+4st‘,Gipsy Princess’2n=2x=16=6m+4sm+2sm (sat)+4st，‘Blue pearl’2n=2x=16=6m+2m (sat)+6sm+2st。3个品种的核型不对称系数分别为59.85%、61.31%、59.76%‘,Pink pearl’核型类型为2C类型，其他两个品种为2B类型，核型类型显示‘Pink pearl’的进化程度最高。

关键词：
压片法
品种核型
园艺
林业大学
染色体
核型
比较分析
风信子
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风信子(Hyacinthus orientalis L.)为风信子科(Hyacinthaceae)风信子属(Hyacinthus)的秋植球根花卉，原产地中海东部沿岸及小亚细亚一带，花色丰富，花序端庄，是重要的园艺植物之一(Hu et al.,2011)。国内目前对风信子研究多集中于栽培繁殖(李风童等,2012)和花期调控(张鸽香和周丽琴,2013)等方面，关于染色体的研究仍处于初步阶段。

植物的染色体数目和核型是稳定的，具有自我复制能力，是决定物种繁衍的遗传物质载体(刘华敏等,2010;何丽娟,2016)。核型分析通过染色体数目和形态分析反应植物不同种或品种间的细胞学差异，研究种或品种间遗传变异、亲缘关系等(卫尊征等,2012)。国内已报道了百合(Lilium brownii)(杨雪珍等,2013)、萱草(Hemerocallis fulva)(卿秋静,2011)等多个百合科植物的核型分析。风信子起源简单，品种繁多，品种间遗传差异较小，尚未形成统一、科学的分类方法，开展核型分析工作是进行品种分类最直观和简便的研究方法(李霞和王顺利,2018)。本研究对3个不同色系风信子品种的染色体核型进行比较，分析其进化程度和不同品种间的血缘关系，以期为风信子品种选育工作及遗传多样性研究提供细胞学依据。

1、结果与分析

1.1‘Pink pearl’核型分析

风信子‘Pink pearl’的染色体相对长度变化在2.49%～10.85%之间，最长与最短染色体的比值为4.36，臂比大于2的染色体占染色体总数的37.5%，核型不对称系数为59.85%，染色体核型分类为2C。该品种的染色体相对长度组成为2n=6L+2M2+2M1+6S，核型公式：2n=2x=16=6m+4sm+2sm(sat)+4st(图1;表1)。

1.2‘Gipsy Princess’核型分析

风信子‘Gipsy Princess’的染色体相对长度变化在2.93%～10.28%之间，最长与最短染色体的比值为3.57，臂比大于2的染色体占染色体总数的50%，核型不对称系数为61.31%，染色体核型分类为2B。该品种的染色体相对长度组成为2n=6L+2M2+2M1+6S，核型公式：2n=2x=16=6m+4sm+2sm(sat)+4st(图1;表2)。

1.3‘Blue pearl’核型分析

风信子‘Blue pearl’的染色体相对长度变化在2.82%～10.68%之间，最长与最短染色体的比值为3.79，臂比大于2的染色体占染色体总数的37.5%，核型不对称系数为59.76%，染色体核型分类为2B。该品种的染色体相对长度组成为2n=6L+2M2+4M1+4S，核型公式：2n=2x=16=6m+2m(sat)+6sm+2st(图1;表3)。

2、讨论

植物染色体绝对长度值受多种因素影响变异较大，因此核型分析中常以相对长度值作为核型分析的重要参数(李懋学和陈瑞阳,1985)。本研究中3个品种的风信子染色体相对长度介于2.49%～10.85%，其中‘Pink pearl’的变化范围较广。Ved Brat(1967)报道‘Pink pearl’的染色体相对长度组成为2n=6L+2Ln+4M+4S，与本研究的结果有所差别，猜测可能是由于长时间的进化，中、长染色体出现缺失造成的，或者与种球来源有关。

本研究的3个风信子品种均含1对随体，其随体数与倍性相同，且都位于染色体的短臂上。胡凤荣等(2012,西北植物学报,32(10):2030-2034)发现，‘Pink pearl’虽可以完整配成8对同源染色体，但2条同源的随体染色体之间存在较大差异，在制片时1条随体极易脱离，其两条SAT染色体的起源有待进一步研究。百合(刘华敏等,2010)、彩色马蹄莲(Zantedeschia hybrida)(卫尊征等,2012)等球根花卉中存在随体大量，与风信子不同多数随体位于染色体长臂上，只有部分百合在染色体短臂上存在居间随体。

本研究中3个风信子品种按不对称系数分析，‘Gipsy Princess’的核不对称系数最大，进化程度最高，‘Blue pearl’进化程度最低。核型分析结果显示，‘Pink pearl’的核型类型为2C型，其余两个是2B型，该项分析表明‘Pink pearl’的进化程度最高。与Hu等(2011)的结论不同，其认为‘Pink pearl’同样为2B核型，可能是种源差异造成研究结果不同。有研究表明，染色体进化过程中，染色体间不对称(染色体长度变异系数)更能体现物种的进化程度，系数越大，核型越不对称，物种越进化(Saha et al.,2014),3个风信子品种中，‘Pink pearl’的染色体核型变异系数最大，进一步证明其在二倍体中较为进化。因此本研究认为‘Pink pearl’和‘Gipsy Princess’在二倍体风信子中较为进化，两者的进化程度仍需结合其他细胞学数据进行比较。

图1 3个风信子品种中期染色体(A),核型(B)及核型模式(C)

表1‘Pink pearl’染色体核型参数

表3‘Blue pearl’染色体核型参数

单靠核型类型或核不对称系数难以准确判断植物的进化程度，因此需要细胞和分子水平的结合进行深入研究(饶龙兵等,2013,西北植物学报,33(7):1333-1338;尚宝龙等,2014)，为风信子的品种选育和遗传进化提供更为可靠的理论依据。原位杂交技术结合了分子生物学和细胞学的优势，能够为物种起源与进化提供更加明确的细胞学标记，不仅在禾本科(Vaio et al.,2005)等农作物中得到广泛应用，百合(席梦利等,2013)等观赏球根花卉以及橡胶树(官锦燕等,2014;马梦茹等,2017)等热带植物的原位杂交研究也在不断开展。目前国内外对风信子进化的研究主要集中于杂交育种和核型分析，且本研究比较的风信子品种较少，今后可尝试构建多种原位杂交探针研究风信子染色体的精细结构，对风信子各品种进行系统的聚类分析。

3、材料与方法

3.1试验材料

以‘粉珍珠’('Pink pearl')、‘吉普赛公主’('GipsyPrincess')、‘蓝珍珠’('Blue pearl')3个风信子品种为材料进行染色体核型分析，研究所用材料种球均来自荷兰(图2)。

3.2染色体制片

实验材料选取水培风信子根尖，当水培根系长达1 cm时，在9:00～11:00剪取水培根尖放入10 mL盛有预处理液的离心管中，进行预处理。预处理液由0.2%秋水仙素与0.002 mol/L 8-羟基喹啉混合液1∶1配制而成，处理20 h后转至卡诺氏固定液Ⅰ(无水乙醇∶冰醋酸=3∶1)固定24 h,4℃贮存备用。根据胡凤荣等(2012,西北植物学报,32(10):2030-2034)方法进行染色体制片。

3.3核型分析

根据胡凤荣等(2012,西北植物学报,32(10):2030-2034)方法对染色体进行配对和参数测量；按Levan等(1964)分类系统分析染色体类型；参照Stebbins(1971)和李懋学和陈瑞阳(1985)等的方法计算核型分析和相关参数；按Arano(1963)的方法计算核型不对称系数。

图2 3个二倍体园艺风信子品种

参考文献:

[1]官锦燕,王英,高和琼,庄南生,2014,巴西橡胶树4个环锌指蛋白基因(HbRZF)的物理定位,基因组学与应用生物学,33(3):610-616

[2]何丽娟,2016,不同种类及种源枸杞染色体核型分析,硕士学位论文,甘肃农业大学,导师:王有科,pp.1-56

[3]李风童,陈秀兰,刘春贵,孙叶,马辉,张甜,包建忠,2012,不同配方营养液对水培风信子生长及观赏品质的影响,中南林业科技大学学报,32(10):130-134

[4]李懋学,陈瑞阳,1985,关于核型分析的标准化问题,武汉植物学研究,3(4):297-302

[5]李霞,王顺利,2018,球根花卉风信子的研究进展,江苏农业科学,46(11):5-9

[6]刘华敏,智丽,赵丽华,眭顺照,李名扬,2010,四种野生百合核型分析,植物遗传资源学报,11(4):469-473

[7]马梦茹,王英,庄南生,高和琼,2017,四个橡胶树主要栽培品种的核型分析,基因组学与应用生物学,36(1):311-317

[8]卿秋静,2011,九种百合属植物核型及遗传变异研究,硕士学位论文,四川农业大学,导师:周永红,张海琴,pp.30-57