方平，陳發(fā)波，姚啟倫，汪靈

（長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶，408100）

不同類型葉用芥菜核型分析

方平，陳發(fā)波，姚啟倫，汪靈

（長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶，408100）

采用根尖染色體壓片技術(shù)對大葉芥、小葉芥和白花芥的染色體核型進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，大葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=14m+18sm+4st，核不對稱系數(shù)為66.33%，屬于“3B”型；小葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=30m+4sm+2st，核不對稱系數(shù)為58.21%，屬于“2B”型；白花芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=22m+12sm+2st，核不對稱系數(shù)為61.61%，屬于“2B”型。3種不同類型葉用芥菜沒有出現(xiàn)染色體數(shù)目的變化，都屬于小染色體，多數(shù)染色體為中部著絲點(diǎn)，只有在染色體長度、著絲點(diǎn)位置、核不對稱系數(shù)等核型組成上出現(xiàn)了細(xì)微的差異，說明3種不同類型葉用芥菜間具有相似的遺傳特性。核不對稱系數(shù)，大葉芥＞白花芥＞小葉芥，在進(jìn)化關(guān)系上，小葉芥屬于相對原始的類型，大葉芥和白花芥進(jìn)化程度更高。

葉用芥菜；染色體；核型分析

染色體核型分析是指對細(xì)胞染色體的數(shù)目、形態(tài)、長度、帶型和著絲粒位置等內(nèi)容的分析研究。一種生物的染色體核型是相對固定的，因此可將它作為植物學(xué)分類及遺傳研究的一個重要參考指標(biāo)。種與種之間的差異可以從細(xì)胞學(xué)水平來鑒定，為物種間的遺傳距離、親緣關(guān)系和進(jìn)化研究提供客觀依據(jù)[1]。芥菜（Brassica junceaCzern.et Coss.）為十字花科蕓薹屬一年或二年生草本植物。中國是芥菜類蔬菜種質(zhì)資源最豐富的國家之一，具有根芥、莖芥、葉芥和薹芥等類型[2]。大葉芥、小葉芥、白花芥均屬于葉用芥菜，以其肥大的葉片、葉柄或葉球?yàn)楫a(chǎn)品器官，可以供腌制、鮮食或飼料。芥菜的起源、分類、花粉形態(tài)、生理特性和遺傳多樣性方面已有較多報(bào)道[3~7]。在染色體核型方面，童南奎[5]對芥菜的6個變種、王建波等[8]對大頭芥等7個變種進(jìn)行了分析，但將葉用芥菜核型進(jìn)行比較分析鮮見報(bào)道。為此，本研究采用根尖染色體壓片技術(shù)對不同類型葉用芥菜的染色體核型進(jìn)行分析，探討不同類型葉用芥菜的遺傳差異，以期為葉用芥菜種質(zhì)資源的研究與利用提供細(xì)胞學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為DY10（大葉芥，來源于云南省彌渡縣）、X2（小葉芥，來源于四川省瀘州市）和 BH2（花葉芥，來源于湖北省鄂州市）。

1.2 試驗(yàn)方法

取飽滿種子，經(jīng)浸種后播在鋪有濕濾紙的培養(yǎng)皿中，25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，待根尖長0～1.5 cm時，剪取根尖，置飽和α-溴萘溶液中預(yù)處理4 h，再置于卡諾氏固定液Ⅱ（乙醇∶氯仿∶冰乙酸=6∶3∶1）中固定24 h，取出根尖用蒸餾水沖洗，用1 mol/L鹽酸在60℃水浴鍋中解離6～8 min，將根尖用蒸餾水清洗2次，然后將材料置于席夫試劑中染色，待根尖染成紅色時將其取出，切取根尖分生組織2 mm左右，加1滴卡寶品紅后壓片觀察。

染色體形態(tài)命名參照國際通用的Levan等[9]1964年的標(biāo)準(zhǔn)，染色體類型按照Stebbins[10]1971年提出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，以核型中染色體形態(tài)、著絲點(diǎn)位置、長度及臂比等主要特征進(jìn)行分類。核型不對稱系數(shù)計(jì)算用Arano[11]1956年的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 大葉芥的核型分析

大葉芥的染色體、核型和核型模式見圖1~3，核型參數(shù)見表1。分析得到大葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為 2n=4x=14m+18sm+4 st，根據(jù) Levan 等[9]的染色體分類標(biāo)準(zhǔn)，第 5，6，7，8，16，17和18號染色體為中間著絲粒染色體 （m），第1，2，3，9，10，11，13，14 和 15 號染色體為亞中間著絲粒染色體（sm），第4和12號染色體為亞端著絲粒染色體（st）。 染色體總長度為 24.95 μm，長度變化范圍為0.83～2.15 μm，染色體相對長度變化范圍為3.31%～8.62%，最長染色體與最短染色體比值為2.59，臂比值在 1.10～4.25。核不對稱系數(shù)為66.33%，染色體長度比為2.59，按照Stebbins[10]（1971）的核型分類標(biāo)準(zhǔn)，大葉芥的染色體核型在遺傳進(jìn)化上屬于“3B”型。

2.2 小葉芥的核型分析

圖1 大葉芥有絲分裂中期染色體（2n=36）

圖2 大葉芥染色體核型

圖3 大葉芥染色體核型模式

表1 大葉芥的染色體參數(shù)

小葉芥的染色體、核型和核型模式見圖4~6，核型參數(shù)見表2。分析得到小葉芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為2n=4x=30m+4sm+2st，根據(jù) Levan 等[9]的染色體分類標(biāo)準(zhǔn)，第 1，4，5，6，7，8，9，10，11，12，14，15，16，17 和 18 號染色體為中間著絲粒染色體，第3和13號染色體為亞中間著絲粒染色體，第2號染色體為亞端著絲粒染色體。染色體總長度為27.15 μm，長度變化范圍為0.73～1.85 μm，染色體相對長度變化范圍為 3.33%～8.51%，最長染色體與最短染色體比值為2.53，臂比值1.06～3.79。核不對稱系數(shù)為58.21%，染色體長度比為 2.53，按照 Stebbins[10]（1971）的核型分類標(biāo)準(zhǔn)，小葉芥的染色體核型在遺傳進(jìn)化上屬于“2B”型。

2.3 白花芥的核型分析

白花芥的染色體、核型和核型模式見圖7~9，核型參數(shù)見表3。分析得到白花芥染色體數(shù)目為2n=4x=AABB=36，核型公式為 2n=4x=22m+12sm+2st，根據(jù) Levan 等[9]的染色體分類標(biāo)準(zhǔn)，第 4，5，8，9，11，13，14，15，16，17 和 18 號染色體為中間著絲粒染色體，第 1，2，3，6，10 和 12 號染色體為亞中間著絲粒染色體，第7號染色體為亞端著絲粒染色體。染色體總長度 19.43 μm，長度變化 0.65～1.83 μm之間，染色體相對長度變化范圍為3.35%～9.40%，最長染色體與最短染色體比值為2.85，臂比值1.10～3.18。核不對稱系數(shù)為61.61%，染色體長度比為2.82，按照Stebbins[10]（1971）的核型分類系統(tǒng)，白花芥的染色體核型在遺傳進(jìn)化上屬“2B”型。

圖4 小葉芥有絲分裂中期染色體（2n=36）

圖5 小葉芥染色體核型

圖6 小葉芥染色體核型模式

3 討論與結(jié)論

芥菜染色體較小，試驗(yàn)中應(yīng)注意幾個關(guān)鍵因素。首先，最重要的是解離的時間，本研究中采用的是酸解離法，若解離時間過長，會破壞染色體，最后難以找到清晰的染色體，解離時間過短，根尖不夠軟，會影響壓片結(jié)果，最終染色體不分散，難以看清楚染色體。經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)解離時間在6～8 min效果最好，具體要根據(jù)根尖的情況。其次，是取材時根尖的長度，通過多次試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，根尖長度在1 cm左右，取比較粗壯的根尖，壓片效果更好，更易觀察到中期染色體，若根尖過長，則不易解離，壓出的根尖中期細(xì)胞較少，且染色體不分散，數(shù)不清條數(shù)。再次，取材的時間也很重要，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在9：00~11：00 和 15：00~17：00 這 2 個時間段取材的根尖中期細(xì)胞更多，而其他時間取材的根尖處于中期的染色體較少。最后是染色試劑，采用了2種試劑對比，將根尖分成2組，一組加1滴卡寶品紅后壓片，另一組置于醋酸洋紅中染色，經(jīng)多次比較發(fā)現(xiàn)，用卡寶品紅染色的根尖更容易觀察到染色體，且染色更深。

本試驗(yàn)研究了小葉芥、大葉芥和白花芥染色體的核型，結(jié)果表明，這3種葉用芥菜的染色體的數(shù)目均為2n=36，沒有發(fā)現(xiàn)倍性變異和非整倍性變異，說明芥菜的染色體數(shù)目是比較穩(wěn)定的。分析3個變種的核型組成可以看出，它們大多數(shù)的染色體為中間著絲粒染色體 （m）和亞中間著絲粒染色體（sm），小葉芥和白花芥各有1對亞端部著絲粒染色體（st），大葉芥有 2 對亞端部著絲粒染色體（st），其中小葉芥的核型類型為“2B”，大葉芥的核型類型為“3B”，白花芥的核型類型為“2B”。本試驗(yàn)結(jié)果與童南奎[5]和王建波等[8]的研究結(jié)果基本一致。

著名植物分類和進(jìn)化學(xué)家 Stebbins[10]（1971）認(rèn)為，高等植物核型進(jìn)化的基本趨勢是由對稱向不對稱方向發(fā)展的，系統(tǒng)演化上處于比較古老或原始的植物，往往具有較對稱的核型，不對稱的核型通常出現(xiàn)在較進(jìn)化或特化的植物中。而根據(jù)童南奎[5]和王建波等[8]的研究認(rèn)為，在芥菜中，核型進(jìn)化的基本趨勢是由不對稱向?qū)ΨQ發(fā)展。本研究中，小葉芥、大葉芥和白花芥的核型不對稱系數(shù)分別為58.21%、66.33%和61.61%，亦即大葉芥＞白花芥＞小葉芥，表明大葉芥的核型比白花芥和小葉芥的核型不對稱性強(qiáng)。據(jù)歷史記載，大葉芥的栽培歷史最短，小葉芥是較原始芥菜品種。因此，本研究支持童南奎[5，12]、王建波等[8]和付杰等[13]的觀點(diǎn)，認(rèn)為小葉芥是比較原始的芥菜品種，而大葉芥和白花芥相對來說是比較進(jìn)化的品種，由此可以推斷大葉芥和白花芥可能是由小葉芥進(jìn)化而來。

表2 小葉芥的染色體參數(shù)

圖7 白花芥有絲分裂中期染色體（2n=36）

圖8 白花芥染色體核型

圖9 白花芥染色體核型模式

表3 白花芥的染色體參數(shù)

[1]李懋學(xué)，張贊平.作物染色體及其研究技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1996：1-60.

[2]劉佩瑛.中國芥菜[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1996：167.

[3]陳材林，陳學(xué)群，周源，等.中國的芥菜起源探討[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1992，5（3）：6-11.

[4]楊以耕，劉念慈，陳學(xué)群，等.芥菜分類研究[J].園藝學(xué)報(bào)，1989（2）：113-121.

[5]童南奎.芥菜不同變種的核型及雜種染色體行為的觀察[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1991，13（3）：321-324.

[6]孟秋峰，王毓洪，汪炳良，等.芥菜分類及莖瘤芥（榨菜）育種技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（11）：184-187.

[7]況小鎖，陳發(fā)波.莖瘤芥（榨菜）種質(zhì)資源研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（13）：134-137.

[8]王建波，利容千.芥菜不同變種的核型變異初探[J].園藝學(xué)報(bào)，1992，19（3）：245-249.

[9]Levan A,Fredga K,Sandberg A A.Nomenclature for centromeric position on chromosomes[J].Hereditas,1964,52:201-220.

[10]Stebbins G L.Chromosomal evolution in higher plant[M].London:Edward Arnold Ltd.(Publishers),1971:85-104.

[11]Arano H.Cytological studies in subfamily Carduoideae(Composite)of Japan,Ⅸ[J].Botanical Magazine(Tokyo),1963,76:32-39.

[12]童南奎，陳世儒.芥菜幾個品種主要經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳規(guī)律研究[J].園藝學(xué)報(bào)，1992，19（2）：151-156.

[13]付杰，張明方，王濤.芥菜類作物的遺傳多樣[J].細(xì)胞生物學(xué)雜志，2004（26）：344-348.

Karyotypic Analysis on Three Types of Leaf Mustard(Brassica juncea)

FANG Ping,CHEN Fabo,YAO Qilun,WANG Ling
(Department of Life Sciences,Yangtze Normal University,Chongqing 408100)

In this study,we investigated the karyotypic characteristics of three leaf mustard(Brassica juncea)by observing the morphology of metaphase chromosomes of the root tips.The results showed that the karyotypic formula ofB.junceavar.rugosawas 2n=4x=14m+18sm+4st,and the chromosomal asymmetry index was 66.33%,which belonged to 3B type.The karyotypic formula ofB.junceavar.foliosawas 2n=4x=30m+4sm+2st,and the chromosomal asymmetry index was 58.21%,which belonged to 2B type.The karyotypic formula ofB.junceavar.leucanthuswas 2n=4x=22m+12sm+2st,and the chromosomal asymmetry index was 61.61%,which belonged to 2B type as well.The three types of leaf mustard had the same chromosome number,but their karyotype was variable in total chromosome length,relative chromosome length,arm ratio and ratio between the longest and shortest chromosome,which indicated that the three different types of leaf mustard had similar genetic traits.According to the chromosomal asymmetry index,we found out thatB.junceavar.foliosabelonged to comparatively primitive type compared to the other two.

Leaf mustard;Chromosome;Karyotypic analysis

S637

A

1001-3547（2014）12-0013-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.12.004

重慶市教委科技計(jì)劃項(xiàng)目（KJ131324）；重慶市教委科技計(jì)劃項(xiàng)目（KJ121304）

方平（1965-），男，本科，副教授，主要從事作物遺傳育種研究，E-mail：chenfabo963@aliyun.com

陳發(fā)波（1981-），男，通信作者，博士，副教授，主要從事作物遺傳育種研究，電話：13983320701，

E-mail：chenfabo963@126.com

2014-02-09