秋英属植物核型分析

()JournalofHebeiUniversitNaturalScienceEditiony

河北大学学报(自然科学版)

Vol.39No.4

2019

:/DOI10.3969.issn.10001565.2019.04.013j

秋英属植物核型分析

3

,孙桂芳1,赵艺璇1,杨建伟2,刘冬云1

)兴隆县林业和草原局,河北兴隆 0兴隆县住房和城乡建设局,河北兴隆 02.67300;3.67300

(河北农业大学园林与旅游学院,河北保定 01.71000;

源的开发利用和良种培育提供细胞学依据.结果表明:波斯菊的染色体数目为2n=2x=24和2n=4x=48,核型类型有1最长与最短染色体比值为1.臂比大于2∶1m、sm和st类型.A、2A、3A、2B和3B型.27~2.37,

的染色体占染色体总数的0~5核型不对称系数为5核型不对称程度较高,说明秋8.33%.8.12%~67.69%,))英属2种植物的进化程度较为进化,其中C纯粹S最原始,凯莱S最C(ensationPuritKL(ensationGloriay进化.秋英属不同品种的核型特征均有差异,说明不同品种之间具有染色体遗传多样性.

关键词:波斯菊;硫华菊;染色体;核型分析

()中图分类号:TK513 文献标志码:A 文章编号:10001565201904041209

染色体数目出现异常,首次发现4硫华菊染色体数目是28条染色体.n=24.2种植物在染色体类型中均含有

摘 要:采用常规压片法,以秋英属2种植物为研究材料进行核型分析,旨在为波斯菊和硫华菊种质资

KaroteanalsisofdifferentvarietiesofCosmosyypy

11231

,Y,LSUNGuifanHAOYixuanANGJianweiIUDonung,Zgy

(,1.ColleeofLandscaeArchitectureandTourism,HebeiAriculturalUniversitBaodin71000,gpgyg0

;2.,X;ChinaForestrndGrasslandBurcauofXinlonountinlon67300,ChinayaggCygg0

,X)3.TheCountousinndUrban-RuralDevelomentBureauofXinloninlon67300,ChinayHgapgggg0

,

,malandfort-eihtchromosomeswereidentifiedforthefirsttime.ThechromosomenumberofCosmosyg

sulhureusare2n=24.ThechromosometesofCosmosincludedm,smandst.Thekarotetescon-ypyypypptained1A,2A,3A,2Band3B.Theratioofthelonestchromosome/theshortestchromosomewasfromg1.27to2.37,thepercentaeofchromosomesofarmratio>2is0—58.33%.Thekaroteasmmetrin-gyypyydexofninecultivarswerefrom58.12%to67.69%,whichimliedthekaroteofCosmoswasasmmetricpyypy

,),andevolutive.AmonhecultivarsthekaroteofCC(SensationPuritwasthemostprimitiveandthegtyypy)karoteofKL(SensationGloriawasthemostevolutive.Thekarotecharacteristicsofdifferentculti-yypyyp

,varsweredifferentindicatinhattherearechromosomaleneticdiversitmonifferentcultivars.gtgyagd

收稿日期:20180719

:AbstractThekaroloicalanalsisontwocultivarsofCosmoswerestudiedbonventionalpressedygyyc

:slicemethod.Thepurosewastoutilizeandbreedgermlasm.Theresultsshowedthatthechromosomepp

numberofCosmosbiinnataforthetestare2n=2x=24and2n=4x=48,thechromosomeswasabnor-p——农业关键共性技术攻关专项项目(河北省重点研发计划— 基金项目:17226320D)

,:孙桂芳(女,河北张家口人,河北农业大学在读硕士研究生. 第一作者:1992—)E-mail1140407285@q.comq

:E-maildonunliu@hebau.edu.cngy

,刘冬云(女,河北赞皇人,河北农业大学副教授,博士,主要从事园林植物遗传育种研究. 通信作者:1971—)

第4期

孙桂芳等:秋英属植物核型分析

413

:; KeordsCosmosbiinnata;Cosmossulhureus;chromosomekaroteanalsisyypyppyw

国常见栽培的有波斯菊和硫华菊2种.波斯菊(的茎纤细直立,分枝较多,花期9月至霜Cosmosbiinnata)p1-2],降,花期长、花大而繁多,观赏价值高[抗逆性强,栽培管理容易且自播能力强,适宜作大面积种植,且全草]3-4

,可入药,具有一定的药用价值[是国内外常用景观花卉之一,常用于花坛花境或作切花栽培,且广泛应用5-8]9-10]

于道路、公园等地,是良好的地被花卉[硫华菊(花大色艳,分枝多,易养护管理[常.Cosmossulhureus).p11]用于花境、草坪及林缘配置,一些矮生品种,可用于花坛、盆花使用[核型分析是一种从细胞学角度研究亲.12-13]14-15]

,、缘关系的方法[已被广泛应用.目前有关秋英属植物的研究主要集中在种子萌发[栽培管理等方16-17]18-20]

,,面[染色体核型方面的研究较少.曾对波斯菊核型有过报道[而硫华菊的核型至今尚未报道.与此同

,秋英属(属于菊目菊科,有2除此之外还有众多的变种和栽培种.原产地为墨西哥.中Cosmos)0~26种,

时,对秋英属不同种及品种之间染色体及核型缺乏更广泛的研究,不足以为种质创新及资源利用提供基础.的遗传变异水平,为2种植物以后的应用提供一定的染色体信息.

本实验对秋英属2个种的不同品种进行核型分析,旨在加强2种植物的可持续性利用,明确种及品种间

1 材料与方法

1.1 材料

),供试材料为波斯菊的7个品种和硫华菊的2个品种(表1由浙江虹越公司提供.

表1 秋英属9个品种的基本信息Tab.1 Informationabout9varietiesofCosmos序号123456789

硫华菊波斯菊种名

编号CCKL

品种名

纯粹SensationPurity凯莱SensationGloria桑索斯Xanthos玫红RoseRed

雪团DoubleClickSnowPuff

CosmosbiinnatapSSSBXGZBDTFJYYMH

XT

白雪公主PscheWhitey优雅Eleantg风景Scenery

白蛋挞CucakesWhitep

Cosmossulhureusp1.2 方法

把无病害、饱满的种子均匀地放在培养皿中,然后于2定期浇水并观察.待5℃光照培养箱中培养生根,种子幼根长约1~1.于上午8~1在冰水混合物下预处理2然后用固5cm时,1点取幼根放入4℃冰箱,4h.定液(冰乙酸)无水乙醇)现配现用)将胚根在4℃下固定2如不能进行下一步操作可把V(∶V(=1∶3,4h,,解离时间分别为8、每处理3次重复.解离结束后将胚根冲洗3~5次,取胚60℃水浴条件下解离.10、12min根尖端1~2mm放于载玻片中央,加1滴卡宝品红染液,染色8~1待染色完成后压片,用带橡皮的铅2min.

]]212223]叠的细胞,具体方法参照李懋学[的标准.染色体分类标准[见表2.核型分类标准[见表3.其他计算及制8]图方法参照本人之前实验方法进行[

/材料放于体积分数7解离前将胚根用蒸馏水冲洗3~5次,然后转入1m于0%的酒精中保存.olL盐酸中,笔在盖玻片上方轻轻敲打至材料呈雾状,尽量使材料分散.将压好的压片放在LeicaDM4000显微镜下观察.

各实验材料染色体计数统计3核型分析至少选取5个染色清晰且不重0个分散而不重叠的中期分裂相,

414

表2 染色体类型Tab.2 Chromosometeyp

臂比值(长臂/短臂)1.01~1.701.71~3.003.01~7.007.00以上

∞1.00

着丝点位置正中着丝点中部着丝点区近中部着丝点区近端部着丝点区端部着丝点区端部着丝点

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表3 核型分类

Tab.3 Classificationofplantkarotesyyp

简写MsmstTtm

最长臂/最短臂<2∶12∶1~4∶1>4∶1

第39卷

臂比大于2∶1的染色体百分比对应核型0

0.01~0.50.51~0.99

2A2B2C

3A3B3C

1.04A4B4C

1A1B1C

2 结果与分析

2.1 染色体数目及特征

本实验波斯菊和硫华菊的9个品种中,除MH为四倍体外,其他品种均为二倍体,存在染色体多倍现

()、()象,染色体数稳定.染色体数有2秋英属植物不同品种中期染色体形态、核42n=2x=24482n=4x=48.型及模式见图1,图2.

图1 秋英属9个品种中期染色体形态、核型及模式(Ⅰ)

,Fi.1 MetahasechromosomeskarotesandidioramsforninekindsofCosmos(Ⅰ)gpyypg

第4期

孙桂芳等:秋英属植物核型分析

415

图2 秋英属9个品种中期染色体形态、核型及模式(Ⅱ)

,Fi.2 MetahasechromosomeskarotesandidioramsforninekindsofCosmos(Ⅱ)gpyypg

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第39卷

核型不对称系数为5最长染色体/最短染色体值为1.2A,3A,2B,3B5个类型;8.12%~67.69%;27~2.37.2.2.1 波斯菊染色体核型特征分析

2.2 染色体核型特征分析

,);供试秋英属植物的9个品种中,以2种染色体为主(同时出现了s表4核型为1m,sm)t型染色体(A,供试波斯菊的染色体均包含m和s只有极少品种即K而且在Km类型,L、MH存在st类型,L中发现

B染色体.KL在第2条和第6条短臂上连有随体,XT在第1条和第7条短臂上连有随体,BDT在第3条短

臂上连有随体.波斯菊CC、KL、XT、SSS、MH、BXGZ、BDT的染色体相对长度分别是6.88%~10.13%、7.11%~9.05%、7.01%~9.94%、6.88%~10.20%、3.14%~5.72%、5.29%~12.55%以及6.20%~10.96%.可见在相对长度范围上其他5个品种与MH和B从核型公式可以分为2类,一类是存XGZ的差异较明显.在4另一类是包括2依据核型类型可分为18条染色体的MH,4条染色体的其余6个品种.A、2A、3A和2B型4类,其中2此外,各品种的最长与最短染色体比值为1.臂比大于2∶1的染色A型占比例较大.27~2.37,体占染色体总数的百分比是0~5各品种的核型不对称系数为58.33%.8.12%~67.69%.

2.2.2 硫华菊染色体核型特征分析

硫华菊的2个品种的染色体类型包含m、在Fsm和st类型.J中发现B染色体且在第9条短臂上连有随体.依据核型类型可分为3YY和FJ的染色体相对长度分别是5.45%~12.57%和7.02%~9.65%.B和2A型2类.此外,臂比大于2∶1的染色体占染色体总YY和FJ的最长与最短染色体比值分别为2.30和1.37,数的百分比分别是5核型不对称系数为6不对称系数均较大.8.33%和41.67%,7.10%和63.38%,

表4 秋英属植物的染色体参数Tab.4 KaroteindexofCosmosyyp

编号

序号1234

CC

56781011121234

XT

567810111299

6.53+3.60=10.135.97+4.08=10.055.88+3.72=9.605.10+3.80=8.904.66+4.31=8.974.30+4.12=8.424.38+3.77=8.154.38+3.25=7.634.05+3.07=7.114.50+2.74=7.244.45+2.43=6.883.92+3.01=6.925.53+3.68=9.216.58+3.36=9.945.66+3.19=8.854.50+3.82=8.324.45+3.19=7.644.49+4.38=8.875.64+3.84=9.484.27+3.72=7.994.60+3.20=7.805.07+2.38=7.454.39+2.62=7.014.61+2.83=7.44相对长度/%

/短臂)类型臂比(长臂

1.821.461.581.341.081.051.161.351.321.641.831.301.501.961.771.181.391.021.471.151.442.131.671.63

smmmmmmmmmsmmmm

KL编号

序号123456781011121234

SSS

567810111299

6.00+2.83=8.835.87+1.75=7.635.21+2.38=7.597.36+1.69=9.056.05+2.55=8.605.63+3.18=8.815.60+3.37=8.975.95+2.94=8.885.72+2.54=8.265.19+3.27=8.454.12+3.68=7.815.26+4.94=10.205.42+4.17=9.595.75+3.71=9.465.44+3.15=8.595.57+2.97=8.544.94+2.76=7.704.04+3.73=7.785.16+2.79=7.954.83+3.05=7.895.49+2.40=7.905.35+2.19=7.544.16+2.72=6.884.98+2.13=7.11相对长度/%

/短臂)类型臂比(长臂

2.123.362.194.352.381.771.662.022.251.591.122.341.061.301.551.731.881.791.081.851.582.282.451.53

smsmsmsmsmsmmmmmsmsmsmsmsmsmmmmmmstst

sm

smsmmmmmmsmmmm

第4期

孙桂芳等:秋英属植物核型分析

续表4ContinuedTab.4

相对长度/%

/短臂)类型臂比(长臂

3.112.741.711.051.181.955.252.972.341.981.881.161.851.611.122.251.652.771.291.752.511.401.431.422.413.222.261.332.441.602.361.691.501.333.182.24

smmmsmsmsmsmsmmmmsmsmsmsmmmsmsmsmsmmmstmmmstmmm

BDT

mstm

BXGZst

相对长度/%

417

编号序号12345678109

编号序号123456781011121234567810111212345678101112999

/短臂)类型臂比(长臂

1.211.051.501.471.312.601.891.131.591.771.342.371.542.092.351.242.162.051.762.012.201.771.351.632.611.701.072.511.402.161.411.322.371.591.442.22

mmmmsmsmmmmmm

4.33+1.39=5.723.90+1.42=5.323.25+1.89=5.142.64+2.50=5.142.42+2.05=4.473.05+1.56=4.613.82+0.73=4.543.27+1.10=4.373.04+1.30=4.343.03+1.53=4.562.58+1.37=3.952.15+1.85=4.002.60+1.40=4.002.34+1.46=3.802.01+1.79=3.802.75+1.22=3.972.26+1.36=3.622.77+1.00=3.772.18+1.69=3.872.44+1.40=3.832.39+0.95=3.351.92+1.37=3.291.99+1.40=3.398.88+3.69=12.577.93+2.46=10.396.98+3.09=10.075.01+3.75=8.765.82+2.38=8.204.83+3.03=7.855.74+2.43=8.184.52+2.68=7.204.52+3.02=7.544.18+3.14=7.334.93+1.55=6.483.77+1.68=5.451.84+1.30=3.14

6.87+5.68=12.555.56+5.27=10.835.86+3.90=9.765.50+3.74=9.254.95+3.77=8.725.80+2.23=8.044.99+2.64=7.634.22+3.75=7.964.30+2.70=7.004.38+2.47=6.863.50+2.61=6.116.65+4.31=10.966.81+3.26=10.076.46+2.75=9.215.19+4.20=9.395.62+2.61=8.236.00+2.92=8.925.49+3.11=8.605.04+2.50=7.545.05+2.29=7.344.31+2.44=6.753.91+2.88=6.793.84+2.36=6.206.98+2.67=9.656.02+3.54=9.564.55+4.27=8.826.20+2.46=8.664.81+3.44=8.256.18+2.87=9.045.12+3.64=8.754.64+3.52=8.165.19+2.19=7.374.61+2.89=7.504.26+2.95=7.214.84+2.18=7.023.72+1.57=5.29

MH

1112131415161718192021222324123456781011129

smsmsmsmsmsmsmsmsmsmmmmmmmmmmm

sm

smsm

YYFJ

sm

smsm

2.3 核型进化趋势分析

24]

,一般认为核型进化趋势是从对称向不对称发展[本实验中秋英属不同植物的核型不对称系数为排列为K都属于不对称性较强的类58.12%~67.69%,L>YY>MH>BDT>FJ>SSS>XT>BXGZ>CC,

型,推测供试秋英属植物的进化程度较为进化,其中在波斯菊的品种中C而MH虽C最原始,KL最为进化.然是四倍体,但是其核型不对称系数居中,说明其是进化较原始的四倍体.在硫华菊的2个品种中,YY较为)进化,表5FJ次之(.

418

河北大学学报(自然科学版)

表5 秋英属植物核型Tab.5 KaroteofCosmosyyp

臂比>2∶1的染色体/%58.3316.6733.3316.6725.0058.3341.678.330

第39卷

编号CC

平均臂比1.412.261.531.672.021.601.852.131.82

核型公式

2n=2x=24=20m+4sm

/最短臂最长臂

1.471.341.481.822.371.772.301.37

核型1A3A2A2A2A2A2A3B2B

核型不对称系数/%58.1267.6959.7861.4164.9659.6664.3767.1063.38

SSSBXGZBDTFJYYMH

XT

KL

(2n=2x=24=6m+14sm(1SAT)+4st2SAT)0-1B1.272n=2x=24=18m(3SAT)+6sm2n=2x=24=12m+12sm2n=2x=24=16m+8sm2n=4x=48=20m+24sm+4st2n=2x=24=8m+16sm(1SAT)2n=2x=24=10m+10sm+4st

2n=2x=24=14m+10sm(1SAT)0-1B

2.4 聚类分析

25-27]

)参考前人[方法,采用U结果(图4显示,在遗传距离1PGMA法以欧式距离为相似尺度进行聚类,5处,秋英属的9个品种被划分为2类,即波斯菊的7个品种聚为一类,硫华菊的2个品种聚为一类.当遗传距离为2所有品种均聚为一类.相对而言,5时,MH和BDT、SSS和BXGZ、CC和XT的品种间距离相对较小.

]18

()参考作者之前方法绘制秋英属不同植物核型坐标图[图3结果表明,.KL最为进化;YY次之;CC在

图3中位于左下方,最为原始;其他品种位于中间.

图3 秋英属核型坐标

Fi.3 KarotecoordinateimaeofCosmosgyypg

图4 秋英属的染色体核型聚类Fi.4 ClusterofCosmosbasedonkarotegyyp

3 讨论

3.1 最适取材和解离时间的确定

28]

,原则上凡是进行细胞分裂的细胞、组织均可用于染色体观察[但也不是任何材料都可达到预期效午9∶30-10∶00.

]29

,果[取材太早或太晚,都会影响对染色体数目及其他各个参数确定的准确性,同时影响观察和实验结果.]30

,最佳取材时间为分生区分裂活跃期[大量实验表明,波斯菊和硫华菊的9个品种的最佳取材时间均为上

适合的解离时间同样至关重要,时间太短或太长,均会影响最终的结果,本实验比较了根尖在不同时间

段的解离效果,结果表明,解离时间过短,细胞不易压散,镜下呈现出细胞重叠聚集的现象,当解离时间太长时,细胞过于散碎,染色体太分散,染色较浅,不易观察.通过本实验得出秋英属2种植物的最佳解离时间均

第4期

孙桂芳等:秋英属植物核型分析

419

3.2 核型分析

31-32]

研究表明,染色体能很好地反映物种在遗传上的差异和亲缘关系[前人研究认为,波斯菊为二倍体.

18-20]

,植物[而本研究发现,波斯菊中不仅存在二倍体,还存在四倍体,这可能是在进行人工培育新品种或杂

为10min.

交栽培育种实验中,对植物进行处理所引起的,也可能是植物为适应环境而发生的核型变化,还有人认为引

]33-34

种的方式方法、栽培技术等手段可能也会引起染色体变异[本实验首次对硫华菊的核型进行研究,认为.

供试硫华菊为二倍体植物,相似的核型说明硫华菊和波斯菊在物种性和亲缘关系上存在一致性.国外有关秋在国内相关报道中首次发现波斯菊存在4这可能与取材和品种之间的差异有关.对硫MH是24,8条染色体.华菊的染色体数目进行研究,硫华菊的2个品种染色体数目稳定,染色体基数均为1且2秋英属2种2,n=24.植物核型类型为1与之前的报道存在一定的差异,可能与所选用的材料的品种、性状A、2A、3A、2B和3B型,上的差异有关,也可能与各品种的进化程度有关.要想弄清以上结论,还需进一步实验和考证.

]36程度均较高,其中C以刘慧民[对染色体核型参数的排序为参照,通过比较秋英属C最原始,KL最为进化.

[3]

核型不对称系数为5根据S的观点可知,波斯菊和硫华菊的这9个品种进化8.12%~67.69%,tebbins2

[5]

英属植物染色体数目的报道有1染色体基数分为2本研究中供试秋英属植物染色体数0种左右,4和123.

目基数为1波斯菊的7个品种中染色体基数出现了1其中6个品种的染色体基数为1只有2和24,2和24,2,

由核型不对称系数可得K9个品种的相关核型参数可知,L>YY>MH>BDT>FJ>SSS>XT>BXGZ>

由平均臂比值得出K由染色体长度比数据得出CC;L>YY>MH>BDT>FJ>SSS>BXGZ>XT>CC;

、实验表明,核型不对称系数间的差异不足以说明品种间的差异性,FJYY的核型不对称系数与KL、

37]

但其属于2个完全不同的物种,该结果与董山平[的研究结果一致.另外,从亲缘关系来BDT的相差较小,

38]

,讲,核型类别所代表的字母越相近则亲缘关系越近[本实验中,2种植物不同品种间的亲缘关系均存在一定的差异,但亲缘关系较近的品种,在表型上具有一定的相似性.本研究虽在核型水平上获得了一定结论,但

39]

,仍有一定的局限性[还需进一步研究证明.

同时通过图3、KL=YY>FJ>MH>BDT>SSS=BXGZ>XT>CC.4可以看出供试9个品种中,KL、YY

进化程度均为最大,某些品种表现出了差异性,如CC、MH在聚类图中表现出明显的不一致.

参 考 文 献:

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(责任编辑:赵藏赏)