鄭金雙,孫成振，韓金玲，王文頗，王東娟

(1 河北科技師范學(xué)院生命科技學(xué)院，河北 秦皇島，066600;2 河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院;3 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗農(nóng)牧業(yè)局)

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多裂葉荊芥有絲分裂過程觀察及核型分析

鄭金雙1*,孫成振2，韓金玲1，王文頗1，王東娟3

(1 河北科技師范學(xué)院生命科技學(xué)院，河北 秦皇島，066600;2 河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院;3 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗農(nóng)牧業(yè)局)

為確定多裂葉荊芥有絲分裂過程及核型情況，以唇形科植物多裂葉荊芥(Nepetamultifida(L.)Briq)為材料，采用常規(guī)壓片制片法進(jìn)行多裂葉荊芥有絲分裂過程觀察，并對(duì)有絲分裂中期染色體進(jìn)行核型分析研究。結(jié)果表明：多裂葉荊芥在有絲分裂間期→前期核膜先消失，繼而核仁消失；在后期→末期核膜的形成早于核仁。有絲分裂中期染色體核型公式為2n=2x=12=12sm(2SAT)，其中第2對(duì)染色體短臂具隨體。多裂葉荊芥所有染色體均為亞中部著絲粒染色體，核型類型為2A型，屬于基本對(duì)稱型。

多裂葉荊芥；有絲分裂；染色體；核型分析

荊芥為唇形科植物，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為中品[1]，花穗和全草均可入藥，是重要的藥食兩用植物，具有解表散風(fēng)、透疹、消瘡等功效。荊芥的主要活性成分為揮發(fā)油、胡薄荷酮[2]。藥理分析發(fā)現(xiàn)荊芥外用可治療麻疹、瘡瘍等癥[3]，炒炭后具有止血作用[4]，內(nèi)服對(duì)流感有良好的療效[5,6]。

目前對(duì)荊芥的研究多集中在活性成分分析[7,8]、藥理研究[2]、栽培與營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)性[9,10]等方面。在細(xì)胞遺傳學(xué)方面的研究基礎(chǔ)極為薄弱，極大阻礙了荊芥的育種進(jìn)程，生產(chǎn)上品種混雜、類型較多，嚴(yán)重影響了荊芥藥材質(zhì)量的穩(wěn)定性和臨床用藥安全。為了更好的開發(fā)、利用和保護(hù)荊芥種質(zhì)資源，鞏固荊芥的細(xì)胞遺傳學(xué)研究基礎(chǔ)，筆者采用常規(guī)制片技術(shù)和染色體核型分析技術(shù)，對(duì)多裂葉荊芥(Nepetamultifida(L.)Briq)有絲分裂過程進(jìn)行觀察和中期染色體核型分析研究，以期為荊芥的遺傳育種奠定遺傳學(xué)基礎(chǔ)，也為荊芥屬植物系統(tǒng)分類提供細(xì)胞學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

多裂葉荊芥種子購(gòu)自安徽亳州中藥材市場(chǎng)，經(jīng)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)郭巧生教授鑒定為唇形科植物多裂葉荊芥的種子。

1.2 方法

1.2.1 染色體制片 材料的預(yù)處理和制片方法參照鄭金雙等[11]的方法略作改動(dòng)。荊芥種子于室溫下播于鋪有兩層濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿里，待根長(zhǎng)至大約0.5 cm時(shí)，將發(fā)芽的種子浸于0.002 mol·L-18-羥基喹啉溶液中2 h，然后置于卡諾固定液(V(無水乙醇)∶V(冰乙酸)=3∶1)中處理24 h，于體積分?jǐn)?shù)為0.70的酒精中長(zhǎng)期保存。多裂葉荊芥預(yù)處理的種子于0.075 mol·L-1KCl溶液中前低滲30 min，用1 mol·L-1HCl解離6 min，清水中后低滲30 min，切取1～2 mm根尖，卡寶染液染色，常規(guī)壓片法制片。

1.2.2 染色體核型分析 用Zeiss Axioskop 40顯微鏡鏡檢并拍照，選取10張分散良好、染色體數(shù)目清晰、形態(tài)完整的中期分裂相，進(jìn)行核型分析，參照植物核型分析標(biāo)準(zhǔn)制成染色體核型參數(shù)表[12,13]，按照Stebbins[14]的核型分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。

2 結(jié)果與分析

2.1 多裂葉荊芥有絲分裂觀察

多裂葉荊芥根尖體細(xì)胞有絲分裂過程觀察結(jié)果見圖1。間期核膜、核仁清晰可見(圖1a)，繼而核膜消失，核仁尚可見，染色質(zhì)螺旋形成可觀察的染色質(zhì)絲(圖1b)；進(jìn)入晚前期，核膜、核仁均已消失，染色體形態(tài)和數(shù)目逐漸清晰(圖1c)；染色體繼續(xù)螺旋縮短并在中期排列于赤道板(圖1d)；在后期，姊妹染色單體分裂成2條子染色體，在紡錘絲的牽引下移向兩極(圖1e)；到達(dá)兩極后子染色體解螺旋，核膜形成，1個(gè)母細(xì)胞分裂成2個(gè)子細(xì)胞(圖1f)，進(jìn)入下一次有絲分裂。

2.2 多裂葉荊芥染色體核型分析

多裂葉荊芥根尖體細(xì)胞有絲分裂中期分裂相、核型圖、核型模式圖見圖2。染色體核型參數(shù)見表1，多裂葉荊芥染色體相對(duì)長(zhǎng)度范圍為14.18～19.49，所有染色體相對(duì)長(zhǎng)度指數(shù)均小于0.76，屬于小染色體植物。著絲粒指數(shù)范圍為32.44%～35.01%，臂指數(shù)為66.45%，臂比范圍為1.86～2.12，所以染色體均為亞中部著絲粒染色體，核型不對(duì)稱系數(shù)為66.45%，最長(zhǎng)染色體與最短染色體比為1.39，臂比值大于2的染色體比率為0.50，多裂葉荊芥核型屬于2A型，為基本對(duì)稱型。核型公式為2n=2x=12=12sm(2 SAT)，其中2號(hào)染色體短臂具隨體。

3 結(jié)論與討論

染色體是遺傳物質(zhì)的載體。染色體的結(jié)構(gòu)和行為左右著生物生殖過程和繁育行為[15]。核型分析是對(duì)一個(gè)個(gè)體或物種的染色體構(gòu)成的各種特征進(jìn)行定性和定量的分析，可用于種間、屬間和屬內(nèi)染色體組間比較，進(jìn)而從細(xì)胞遺傳學(xué)角度闡明物種的起源和進(jìn)化[16]。對(duì)藥用植物染色體進(jìn)行系統(tǒng)的研究，有利于鞏固藥用植物分類基礎(chǔ)，對(duì)中藥鑒定、栽培和育種等工作具有重要意義。

本次研究中多裂葉荊芥的核型特征與大花荊芥(Nepetasibirica)、小花荊芥(NepetamicranthaBunge)存在較大差異?？拙S進(jìn)等研究發(fā)現(xiàn)[17]，大花荊芥的核型公式為2n=2x=18=18m，小花荊芥的核型公式為2n=2x=18=12m+6sm[18]，多裂葉荊芥與二者在染色體數(shù)目、核型參數(shù)及類型等參數(shù)均有差異，表明多裂葉荊芥較大花荊芥與小花荊芥間的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，推測(cè)荊芥屬植物在進(jìn)化過程中染色體組發(fā)生了巨大的染色體重組。本次研究中，多裂葉荊芥僅約40%的有絲分裂中期分裂相可以觀察到隨體，可能是荊芥的隨體較小不易觀察，在制片過程中易丟失。

a 間期；b 早前期；c 晚前期；d 中期；e 后期；f 末期圖1 多裂葉荊芥體細(xì)胞有絲分裂過程觀察

a 有絲分裂中期染色體；b 核型圖；c 核型模式圖，灰色區(qū)域?yàn)殡S體圖2 多裂葉荊芥有絲分裂中期染色體核型分析

表1 多裂葉荊芥有絲分裂中期染色體核型參數(shù)

注：*具隨體的染色體；sm近中部著絲粒染色體。

致謝：感謝南京農(nóng)業(yè)大學(xué)郭巧生教授對(duì)本實(shí)驗(yàn)材料的鑒定。

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(責(zé)任編輯：朱寶昌)

Observation of Mitosis Process and Karyotype Analysis onNepetamultifida(L.)Briq

ZHENG Jin-shuang1,SUN Cheng-zhen2,HAN Jin-ling1,WANG Wen-po1,WANG Dong-juan3

(1 Life Science & Technology College, Hebei Normal University of Science & Technology,Qinhuangdao Hebei, 066600；2 Horticultural Science & Technology College,Hebei Normal University of Science & Technology；3 Agriculture and Animal Bureau of Chifeng City Wengniute Banner；China)

To observe the mitosis process and analysis karyotype, theNepetamultifida(L.)Briq was studied by traditional squash method. The results showed that nuclear membrane disappeared during mitosis interphase to prophase, and then nucleolus. The nuclear membrane appeared prior to nucleolus during anaphase to telophase. The karyotype formula ofNepetamultifida(L.)Briq was 2n=2x=12=12sm (2sat), the short arm of chromosome 2 with satellites. All chromosomes were submetacentric chromosome. Karyotype belonged to 2A, with ultimately symmetric karyotype. This study not only provided a genetic basis for breeding ofNepetamultifida(L.)Briq, but also supplied cytology information to plant systematic classification and evolution for Nepeta genus.

Nepetamultifida(L.)Briq;mitosis;chromosome;karyotype analysis

河北省青年科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：C2015407058)；秦皇島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院計(jì)劃項(xiàng)目；河北科技師范學(xué)院博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目。

2015-12-01; 修改稿收到日期: 2015-12-13

10． 3969 /J． ISSN． 1672-7983． 2015． 04． 006

Q943

A

1672-7983(2015)04-0028-04

鄭金雙(1986-)，女，講師，博士。主要研究方向；藥用植物栽培與資源。

*通信作者，女，碩士研究生導(dǎo)師，講師。主要研究方向：藥用植物栽培與資源。E-mail：jinshuangk@163.com。