李曉莉 賀新椏 肖鑫輝 高和瓊 莊南生 王英

摘 ?要??本研究對(duì)5個(gè)木薯品種進(jìn)行核型分析以揭示其核型特征，通過(guò)聚類(lèi)分析來(lái)自4個(gè)產(chǎn)地的5個(gè)品種間的相似性，以探討其親緣關(guān)系。實(shí)驗(yàn)采用壓片法，以木薯嫩葉為材料，運(yùn)用DPS軟件對(duì)核型資料按照最長(zhǎng)距離法進(jìn)行聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，木薯5個(gè)品種的染色體數(shù)目均為2n=36，其中，SC12的核型公式為2n=36=34m+2sm，SM2300-1的核型公式為2n=36=36m（4SAT）、桂熱5號(hào)的核型公式為2n=36=36m，云南8號(hào)與ZM8752的核型公式均為2n=36=34m（4SAT）+2sm。核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)范圍在56.58～58.85之間，核型類(lèi)型依次為1A、1B、1B、2A、1A，對(duì)稱(chēng)程度較高。聚類(lèi)結(jié)果顯示，在遺傳距離為0.4時(shí)，5個(gè)品種分為3類(lèi)。第Ⅰ類(lèi)為云南8號(hào)，第Ⅱ類(lèi)包括ZM8752與SM2300-1，第Ⅲ類(lèi)包括SC12和桂熱5號(hào)，5個(gè)品種存在一定的核型差異，說(shuō)明具有豐富的遺傳多樣性。

關(guān)鍵詞 ?木薯;核型分析;聚類(lèi)分析中圖分類(lèi)號(hào)??S533??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼??A

Karyotype and Cluster Analysis of Five Cassava （Manihot esculenta Crantz）Varieties

LI Xiaoli^1，2， HE Xinya¹， XIAO Xinhui²， GAO Heqiong¹， ZHUANG Nansheng¹， WANG Ying^1*

1.?Institute of Tropical Agriculture and Forestry， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2.?Tropical Crops Genetic Resources Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Danzhou， Hainan?571737， China

Abstract ?Karyotype analysis was performed on five cassava cultivars to reveal the karyotype characteristics. The similarity and genetic relationship among the five cultivars were analyzed by cluster analysis， using young leaves as the materials and the squashing method to analyze the features of chromosomes. The results showed that the chromosome number of the five varieties was 2n=36， and the karyotype formula of SC12， SM2300-1， Guire?No. 5 was 2n=36=34m+2sm，?2n=36=36m（4SAT）， 2n=36=36m， respectively， and that of both?Yunnan No. 8 and ZM8752 was 2n=36=34m（4SAT）+2sm. The asymmetrical karyotype coefficient was ranged from 56.58 to 58.85， and the karyotype types was 1A， 1B， 1B， 2A and 1A， respectively. The degree of symmetry was high. The clustering results showed that when the genetic distance was 0.4， the five varieties were divided into 3 categories. The first category was Yunnan No. 8， the second category included ZM8752 and SM2300-1， and the third category included SC12 and Guire No. 5. The five cultivars had?certain karyotype differences， indicating that they had abundant genetic diversity.

Keywords ?cassava; karyotype analysis;?cluster analysis

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.012

木薯（Manihot?esculentaCrantz）是世界三大薯類(lèi)之一，是重要的糧食作物^[1]。目前中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物種質(zhì)資源研究所國(guó)家木薯種質(zhì)資源圃保存了228份木薯種質(zhì)資源，其中國(guó)內(nèi)資源105份^[2]。核型是生物遺傳物質(zhì)在細(xì)胞水平上的表征，與外部形態(tài)相比，其受外界環(huán)境因素影響較小，更能保持相對(duì)穩(wěn)定^[3]。1935年，木薯染色體的數(shù)目由Garner^[4]率先報(bào)道。隨后，一些研究者以木薯花粉母細(xì)胞^[5]、木薯根尖^[6-7]、木薯葉片^[8-9]為材料進(jìn)行制片技術(shù)研究與核型分析。其中De等^[10]利用木薯根尖研究了47份木薯減數(shù)分裂時(shí)染色體形態(tài)的相似性;Nassar等^[11]結(jié)合細(xì)胞遺傳學(xué)和形態(tài)學(xué)手段對(duì)木薯嵌合體進(jìn)行了研究;馮耀文^[12]對(duì)華南6號(hào)、王婧菲等^[13]對(duì)華南8-11號(hào)染色體的數(shù)量、大小、相對(duì)長(zhǎng)度等進(jìn)行分析;葉劍秋^[14]、曾霞等^[6]利用分子標(biāo)記的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)木薯種質(zhì)進(jìn)行聚類(lèi)分析，討論種質(zhì)間的相似性與親緣關(guān)系，但根據(jù)木薯核型資料進(jìn)行聚類(lèi)分析的研究未見(jiàn)報(bào)道。

本研究根據(jù)木薯各品種的核型特征、核型參數(shù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，以探索品種間的親緣關(guān)系，從而揭示不同地區(qū)品種的差異性，豐富木薯的遺傳多樣性，為木薯育種提供理論依據(jù)。同時(shí)，為木薯種質(zhì)資源鑒定和細(xì)胞遺傳圖譜的構(gòu)建提供細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

1??材料與方法

1.1材料

SC12、云南8號(hào)、SM2300-1、桂熱5號(hào)、ZM8752等5個(gè)木薯品種由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所國(guó)家木薯種質(zhì)資源圃提供，染色體核型分析所用材料為5個(gè)品種的新鮮嫩葉，具體信息見(jiàn)表1。

1.2染色體標(biāo)本制備與核型分析

染色體標(biāo)本的制備采用劉永安等^[15]以及李懋學(xué)^[16]報(bào)道的壓片技術(shù)。取木薯的嫩葉，置于4?℃飽和對(duì)二氯苯溶液下預(yù)處理2?h后用卡諾氏固定液（V_{無(wú)水乙醇}∶V_冰醋酸=3∶1）于4?℃條件下固定24?h，最后保存在75%酒精中。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將葉片放入60?℃、1 mol/L 鹽酸中解離15～18 min，經(jīng)改良卡寶品紅染色液染色4～24?h后，用解剖針取葉邊緣少量組織進(jìn)行壓片。

用Olympus BX51顯微鏡對(duì)染色體分散且形態(tài)清晰的中期細(xì)胞拍照，核型分析軟件為Photoshop?CS5，Image J進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。核型分析標(biāo)準(zhǔn)按照李懋學(xué)等^[17]的方法，染色體類(lèi)型參考Levan等^[18]的命名法則，核型分類(lèi)采用Stebbins^[19]的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，核型不對(duì)稱(chēng)性系數(shù)用Arano^[20]的方法計(jì)算。

1.3數(shù)據(jù)處理

根據(jù)5份木薯種質(zhì)的染色體隨體數(shù)目、臂比平均值、臂比方差、核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)、相對(duì)長(zhǎng)度方差、最長(zhǎng)染色體與最短染色體長(zhǎng)度比值、sm染色體比例、m染色體比例等8項(xiàng)參數(shù)，采用DPS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2??結(jié)果與分析

2.15個(gè)木薯品種的核型分析

根據(jù)李懋學(xué)等^[17]的規(guī)則，每個(gè)品種中選擇30個(gè)分散良好的染色體細(xì)胞進(jìn)行觀察計(jì)數(shù)，具有36條染色體的細(xì)胞占85%。按照標(biāo)準(zhǔn)化核型分析，5個(gè)品種染色體數(shù)目均為2n=2x=36，與前人的報(bào)道一致^[4-5]。

桂熱5號(hào)的染色體組由長(zhǎng)染色體（L）、中長(zhǎng)染色體（M2）、中短染色體（M1）和短染色體（S）組成，均為中部著絲粒染色體（m）（表2，圖1），核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為56.58%，相對(duì)長(zhǎng)度變化范圍為3.66%～7.93%，平均臂比為1.30，臂比>2的染色體百分比為0，核型公式為2n=36=36m，核型為1B型（表3）。

云南8號(hào)的染色體由中長(zhǎng)染色體（M2）、中短染色體（M1）組成，僅14號(hào)染色體為近中部

著絲粒染色體（sm），其余均為中部著絲粒染色體（m）（表2，圖1），核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為58.55%，相對(duì)長(zhǎng)度范圍為4.39%～6.86%，平均臂比為1.44，第11號(hào)染色體臂比>2，百分比為5.56%，第15、18號(hào)染色體短臂端有隨體，核型公式為2n=36=?34m（4SAT）+2sm，核型為2A（表3）。

ZM8752的染色體組由長(zhǎng)染色體（L）、中長(zhǎng)染色體（M2）、中短染色體（M1）和短染色體（S）組成，僅7號(hào)染色體為近中部著絲粒染色體（sm），其余染色體均為中部著絲粒染色體（m）（表2，圖1），核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為57.86%，相對(duì)長(zhǎng)度變化范圍為3.77%～7.42%，平均臂比為1.38，臂比>2的染色體百分比為0，第2、11號(hào)染色體短臂端有隨體，核型公式為2n=36=?34m（4SAT）+2sm，核型為1A（表3）。

SM2300-1的染色體組由長(zhǎng)染色體（L）、中長(zhǎng)染色體（M2）、中短染色體（M1）和短染色體（S）組成，均為中部著絲粒染色體（m）（表2，圖1），核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為57.36%，相對(duì)長(zhǎng)度范圍為3.57%～7.78%，平均臂比為1.34，臂比>2的染色體百分比為0，第5、7號(hào)染色體短臂端有隨體，核型公式為2n=36=36m（4SAT），核型為1B（表3）。

SC12染色體組由長(zhǎng)染色體（L）、中長(zhǎng)染色體（M2）、中短染色體（M1）和短染色體（S）組成，僅3號(hào)染色體為近中部著絲粒染色體（sm），其余染色體均為中部著絲粒染色體（m）（表2，圖1），核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)為58.85%，相對(duì)長(zhǎng)度變化范圍為4%～7.13%，平均臂比為1.44，臂比>2的染色體百分比為0，核型公式為2n=36=34m+?2sm，核型為1A（表3）。

5個(gè)木薯品種中，除云南8號(hào)外，SC12、ZM8752、SM2300-1、桂熱5號(hào)的染色體組成相同;云南8號(hào)、ZM8752、SM2300-1均有2條染色體的短臂帶有隨體，而SC12、桂熱5號(hào)染色體無(wú)隨體;SM2300-1相對(duì)長(zhǎng)度范圍最廣;云南8號(hào)臂比范圍廣;核不對(duì)稱(chēng)系數(shù)從小到大排列依次是桂熱5號(hào)、SM2300-1、ZM8752、云南8號(hào)、SC12，即SC12核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)最高，總體上5個(gè)木薯品種染色體較對(duì)稱(chēng)。

2.2 5個(gè)木薯品種的聚類(lèi)分析

染色體是遺傳物質(zhì)的載體，不同物種、不同品種之間的染色體核型存在一定的差異^[21]。因此，基于染色體核型對(duì)品種進(jìn)行區(qū)分和聚類(lèi)是可靠的。5個(gè)木薯品種遺傳距離的變化范圍為0.25～?4.07，變化范圍小，說(shuō)明品種之間具有一定的相似性。其中，ZM8752與SM2300-1的遺傳距離最小，為0.25，說(shuō)明相似性程度較高，親緣關(guān)系最近;其余品種遺傳距離均大于0.3，占供試品種的60%，說(shuō)明遺傳多樣性也較為豐富。從圖2可以看出，在遺傳距離為0.4時(shí)，5個(gè)品種分為3類(lèi)。第一類(lèi)為云南8號(hào)，其臂比>2的比例為5.56%，隨體數(shù)為4;第二類(lèi)包括ZM8752與SM2300-1，隨體數(shù)均為4，核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)相差0.005;第三類(lèi)包括SC12和桂熱5號(hào)，隨體數(shù)為0，核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)相差0.0227。在遺傳距離大于1.0時(shí)，又可以分為2類(lèi)，分別為云南8號(hào)/ZM8752/SM2300-1、SC12/桂熱5號(hào)。

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