野韭和山韭的染色體核型分析研究*

烏仁陶古蘇,額爾敦扎布,蘇 內

(1.錫林郭勒盟職業學院草原系,內蒙古 錫林浩特 026000;2.內蒙古呼倫貝爾市陳巴爾虎旗草原站,內蒙古 陳巴爾虎旗 021500;3.內蒙古草原勘察設計院,內蒙古 呼和浩特市 010051)

1 引言

按照林奈(1753年)的分類系統蔥屬屬于百合科,蔥屬植物適應性強,分布范圍廣,有較高的經濟價值。可食用,藥用,飼用,還可觀賞。鱗莖圓柱狀外皮膜質,革質或纖維質。葉扁平或圓柱狀,實心中空。花葶從鱗莖基部伸出;傘形花序,下有總苞片數枚,花兩性,花被片6個,2輪,分離或基部靠合成管狀;雄蕊6個,2輪,花絲全緣或基部擴大而每側具齒;子房上位,3室,每室具1至數個胚珠;柱頭單一或3裂。蒴果;種子黑色,多棱形或近球狀。在內蒙古草地植物中具有一定的代表性和飼用價值。本試驗中對蔥屬植物野韭和山韭進行染色體數目與核型分析〔1〕。

野韭(Allium ramosum L.)別名:哲日勒格—高戈得。多年生草本植物。適口性強,青鮮時為牛羊所喜食,馬樂食,是抓油膘的優質牧草;但是它的干鮮比及保存率都較低,所以冷季則利用價值不大。營養品質高,據資料,在盛花期其粗蛋白的含量占干物質的15.31%粗脂肪4.16%鮮草產量較高,可在半人工草地進行補播提高草群的品質。野韭屬中旱生植物,多生于草原礫石質坡地,草甸草原,草原化草甸等群落中。分布于我國東北,華北,西北及山東等省區;中亞,西伯利亞及蒙古國也有〔2〕。野韭的植物學特征:根狀莖粗壯。鱗莖近圓柱狀,蔟生,外皮暗黃色至黃褐色,破裂成纖維狀,呈網狀。葉三棱狀條形,背面縱棱隆起呈龍骨狀,葉緣及沿縱棱常具細糙齒,中空,短于花葶。花葶圓柱狀,高20～60cm,下部被葉鞘;總苞單側開裂或2裂,白色,膜質,宿存;傘形花序半球狀或近球狀,具多而較疏的花;小花梗近等長,基部除具膜質小苞片外常在數枚小花梗的基部又為1共同的苞片所包圍:花白色,稀粉紅色;花被片具有紅色中脈;外輪花被片寬約 2mm,內輪者寬2.5～3cm;花絲等長,長為花被片的1/2～3/4,基部合生并與花被片貼生,合生部位約1mm,分離部位呈狹三角形,內輪者稍寬;子房倒圓錐狀形,具 3圓棱,外壁具疣狀突起;花柱不伸出花被外。花果期 7～9 月〔2〕。

山韭(Allium senescens L.)別名:山蔥、巖蔥、忙給日。多年生草本植物。山韭嫩葉可作蔬菜食用,各種家畜均喜食,尤其在結實期,是綿羊、山羊駱駝的重要抓膘牧草,牛采食次之。在各生育期均含有較高的蛋白質,是肥育家畜的優等牧草。內蒙古錫林郭勒草原的蘇尼特羊肉,以味鮮著稱,列為涮羊肉的上品與該地綿羊采食山韭有關。兼有驅蟲作用,葉子曬制后,冬春季節補胃羔羊和弱畜。產呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市、錫林郭勒盟、烏蘭察布市、大青山。分布于我國黑龍江、吉林、遼寧、河北、河南 、山西 、甘肅、新疆;蘇聯(中亞 、西伯利亞)蒙古也有〔2、3〕。山韭的植物學特征:根狀莖粗壯,橫生,外皮黑褐色至黑色。鱗莖單生或數枚聚生,近狹卵狀圓柱形或近圓錐狀,粗0.5～1.5cm,外皮灰褐色至黑色,膜質,不破裂。葉條形,肥厚,基部近半圓柱狀,上部扁平,長5～25cm,寬2～10cm,先端鈍圓,葉緣和縱脈有時具極微小的糙齒。花葶近圓柱狀,常具2縱棱高20～50cm,粗2～5cm,近基部被葉鞘。總抱 2裂,膜質,宿存。傘形花序半球狀至球狀。具多而密集的花,小花梗近等長,長10～20cm,基部通常具小苞片。花紫紅色至淡紫色,花被片長4～6cm,寬2～3cm,先端具微齒,花絲等長,比花被片長可達1.5倍,基部合生并與花被片貼生。花果期7～8月〔2、3〕。

我國有豐富的野韭,山韭資源。國內外對于蔥屬許多種的染色體的研究和報道有很多。國外曾有人報道山韭的染色體數目為2n=16(M a n axoba,1971,a);2n=24、32(Baksay,1956);2n=32(Ono Y.,1935)〔4〕。國內專家對野韭、山韭的研究做了大量工作,從上世紀開始細胞遺傳學已經積累了大量資料。燕玲,王六英,李紅〔5〕對山韭進行核型分析結果顯示,山韭染色體核型屬于1A型,屬原始類型。核型公式為2n=2x=16(4SAT)。野韭的核型公式為2n=2x=16=14m+2st(SAT),為二倍體〔6〕。圖力古爾,趙毓棠研究的結果,山韭核型公式為 2n=32=28+4st(2SAT)〔4〕。

本試驗從取材—預處理—固定—染色及制片等簡便的過程準確的對野韭、山韭染色體數目與核型進行分析研究,確定了兩種蔥屬植物細胞染色體的形態、數目及核型類型,同時為探求野韭和山韭的區別及其它們的鑒定提供了細胞遺傳學依據。

2 取材料的自然條件

供試的兩種材料來自內蒙古錫林郭勒盟鑲黃旗。該地自然概況如下:鑲黃旗位于錫林郭勒盟西南部 ,地處東經 113°30′～ 114°45′,北緯 42°00′～42°45′。氣候類型屬中溫帶半干旱大陸性氣候,年平均氣溫2℃～3℃,1月平均氣溫零下16.5℃,極端最低氣溫零下35.9℃,7月平均氣溫20.4℃,極端最高氣溫36℃。年平均無霜期126d,年平均降水量260mm,雨雪日 80.3d。由于夏季風強弱不均,降水量不穩定。地貌類型主要有低山區、丘陵區和高平原區組成,地勢南高北低。平均海拔1 300m左右,最高處為南部鴻格爾烏拉山,主峰海拔1 650m。

3 材料和方法

3.1 材料采集

表1 材料采集地點

3.2 研究方法

3.2.1 藥品的選擇與配制

現在國內外用于植物材料預處理的方法和藥物很多。本試驗選用的是冰水。固定液為卡諾氏Ⅰ(CornojsⅠ),冰乙酸與無水乙醇1比3的比例配制而成。冰乙酸能凝固核蛋白,其為固定染色體的主要成分。乙醇可迅速透入細胞而使細胞失活硬化,并且溶解部分脂類物質。兩者配合使用效果良好。染色用石碳酸——品紅染色法,目前國內應用最廣的一種植物染色體染色劑。

3.2.2 材料的取材與處理

取野韭,山韭種子各30～50粒。將處理好的種子置于放有2層濕濾紙的培養皿內,在人工氣候箱22～25℃下放4～5d,待種子根尖長至0.5～1cm,于上午8∶00～10∶00切取根尖。

3.2.3 制片

取材→預處理(用冰水處理24h)→固定(18～24h)→染色及制片。在此過程中每步藥物處理時都要用清水沖洗材料及器具3～5次。

3.2.4 鏡檢染色體數目統計與拍照

用OLYMPUSBH-2光學顯微鏡鏡檢。統計30個細胞染色體數目,其中染色體數85%以上的為恒定不變的所要統計的染色體。并從中選取處于中期的細胞且染色體分散好的分裂相,取較為典型、著絲點清晰的10個細胞的染色體做為基本形態進行測量和分析。數據統計10個細胞求平均值。染色體數目統計按常規統計學方法進行。在鏡檢的同時選擇較典型的染色體拍照。

3.2.5 染色體分類方法

染色體類型在按Levan(1964)方法基礎上與李懋學和陳瑞陽(1985)稍加修改后的方法分類,內容詳見表2。

表2 染色體著絲點位置命名系統

3.2.6 染色體核型分類方法

目前國內普遍認同Stebbins(1971)提出的分類原則。他根據核型中染色體長度比和臂比兩項主要特征,區分核型的對稱和不對稱程度。內容詳見表3。

表3 核型分類方法

4 結果與分析

4.1 染色體形態與數目

通過對野韭和山韭的有絲分裂中期細胞進行觀察和統計,兩種蔥屬植物染色體的形態及數目,見(圖1,2)。

4.2 染色體核型分析

測量統計10個分散清晰的細胞,根據 Levan(1964)方法分析,得出兩種蔥屬植物的染色體的各參數,結果見(表4,5,6)

表4 野韭的染色體參數

表5 山韭的染色體參數

表6 兩種蔥屬的核型分析表

野韭有8對中部著絲點染色體m型,未發現隨體。野韭核型公式為2n=2x=16=14m+2st(SAT),核型屬2A型。

山韭染色體有16對中部著絲點染色體m型,在一對染色體上有明顯的隨體。山韭核型公式為2n=4x=32=24m+8sm(2SAT),核型屬 1A型。兩種蔥屬的染色體配對圖及核型模式圖見(圖3,4,5,6)

圖6 山韭核型模式圖

5 討論與小結

5.1 在研究過程中發現取材時間是關鍵,兩種蔥屬的細胞分裂時間及高峰期各不相同。而本文采用的兩種蔥屬的取材時間主要集中在上午(9∶00～10∶00),此時野韭,山韭正處于細胞分裂高峰期。

5.2 對材料進行預處理是為使植物染色體縮短變粗,便于觀察。因此預處理時間的長短在制片各個環節中非常重要。本實驗采用的材料用冰水處理了22～24h。此時染色體形態清晰,收縮適當。

5.3 本文核型分析沒有對材料進行解離,省時省藥品,且沒有影響到制片結果。

5.4 對野韭和山韭進行的核型分析表明,野韭的核型公式為2n=2x=16=14m+2st(SAT),為2A型;野韭染色體8對為中部著絲點染色體,未發現隨體。染色體組總長度為59.81μm,平均長度為7.48μm,最長染色體為 9.42μm,最短染色體為5.55μm。山韭的核型公式為2n=4x=32=24m+8sm,為1A型。山韭染色體16對為中部著絲點染色體,在一對染色體上有明顯的隨體,染色體組總長度為146.11μm,平均長度為9.13μm,最長染色體為 10.33μm,最短染色體為 7.09μm;野韭、山韭染色體核型屬于2A和1A型,屬原始類型。