葡萄牙野燕麥的C—帶帶型分析

李鵬飛　安洪周　胡梅　耿廣東　張素勤　張慶勤

摘要：本試驗采用C-帶技術對葡萄牙野燕麥根尖細胞進行了帶型分析，試驗結果表明：葡萄牙野燕麥具有21對染色體，其上共有90條帶，包括26條端帶（T）、50條中間帶（I）、1條隨體帶（S）、13條著絲點帶（C）；葡萄牙野燕麥染色體的帶型公式為：2n=42=12ITC+2CIT++4ICT++2I+TC+2I+CT+2I+T+C+2IT+S+2IT+4IT++2I T++2I+T++2IC+4I+。葡萄牙野燕麥的C組染色體的帶紋最為豐富，而A組、D組染色體的帶紋明顯減少。

關鍵詞：野燕麥；染色體；C-帶；帶型分析

中圖分類號： S512.603 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0091-02

野燕麥為燕麥屬一年生草本植物，是小麥的近緣種[1]，蘊藏著非常豐富的遺傳變異，優良特性有抗病、抗逆、耐瘠薄、高營養、高蛋白、大穗、多花、多粒等[2]，是個巨大的、彌足珍貴的基因資源庫。筆者所在課題組已分別將一粒小麥、提莫菲維小麥與葡萄牙野燕麥等遠緣雜交成功，從雜種后代中篩選了綜合性狀優良小麥新種質[3-5]。染色體C-帶技術起源于20世紀60年代，其借助于一套特殊的處理程序，使染色體顯現出深淺不同的帶紋，可以區分識別不同組性的染色體[6]。由于野燕麥顯帶比較困難，直到1993年Jellen等才獲得了栽培燕麥的清晰C-帶[7-8]。Jellen等將栽培燕麥（Sun Ⅱ）7對染色較深的染色體分別命名為1C、2C、3C，……，7C，其中3C、4C、6C為中著絲粒染色體，1C、2C、5C、7C為近中著絲粒染色體[9]；由于A組、D組染色體在帶型中有微差別，按照染色體端帶以及中間帶的數量，將剩下的14對染色體簡單分成1A～7A和1D～7D。燕麥有二倍體、四倍體、六倍體3個種群類型，野燕麥C-帶分析不僅可以為燕麥的進化提供線索，同時可以為野燕麥在小麥遺傳育種上的應用提供參考，乃至為禾本科植物染色體性狀研究提供有價值的線索[10]。本試驗對葡萄牙野燕麥（2n=6x=42，AACCDD）進行C-帶分析，了解其染色體C-帶特點，為小麥與野燕麥遠緣雜交后代中外源遺傳物質的鑒定及深入研究提供參考，也為栽培燕麥和小麥的遺傳育種研究奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為葡萄牙野燕麥（2n=6x=42，AACCDD），是國家小麥改良中心貴州分中心保存的1種六倍體純合野燕麥，從葡萄牙引進。

1.2 試驗方法

首先將葡萄牙野燕麥種子洗凈后浸泡在含有消毒粉、赤霉素的蒸餾水中8 h，取出保持一定濕度待種子露白，再將種子放在鋪有濾紙的培養皿中，于室溫（約25 ℃）發芽；根從胚部長出約2 cm時，剪取根尖置于冰水中處理24 h；將根尖轉入卡諾固定液（乙醇 ∶乙酸=3 ∶1）固定7 d，利用醋酸洋紅染色2 h后進行常規壓片，顯微鏡觀察照相。C-帶技術采用Jellen等的方法[9]并略有改進，-80 ℃揭片后，于無水乙醇中脫色過夜；59 ℃、0.2 mol/L HCl 溶液中處理75 s，蒸餾水沖洗干凈，氣干；過飽和Ba（OH）2溶液中處理7.5 min，蒸餾水沖洗干凈，氣干；放入60 ℃的2×SSC溶液中處理45 min后，直接轉入Giemsa染液中染色至適度，用蒸餾水洗片后氣干，滴加二甲苯鏡檢照相。染色體分組采用Jellen等的方法[9]，同時參考李浩兵等對燕麥材料的C-帶分析方法[11-12]，對葡萄牙野燕麥5個帶型清晰的細胞進行C-帶分析，根據其平均值進行模式圖的繪制及數據分析。

2 結果與分析

葡萄牙野燕麥的21對染色體上共有90條帶（圖1），包括26條端帶、50條中間帶、1條隨體帶、13條著絲點帶。C組染色體具有較多的帶紋，而A組、D組染色體帶紋明顯少于C組染色體（圖2）。葡萄牙野燕麥染色體的帶型公式為：2n=42=12ITC+2CIT++4ICT++2I+TC +2I+CT+2I+T+C+2IT+S+2IT+4IT++2I T++2I+T++2IC+4I+。葡萄牙野燕麥與Jellen等的栽培燕麥[9]以及李浩兵等的六倍體燕麥[11-12]相比，發現葡萄牙野燕麥與栽培燕麥、通北野燕麥、五臺燕麥的帶型具有一致性，但是個別染色體存在較大的差別。

3 討論

植物基因組研究表明，植物基因組中很大一部分DNA為重復序列，Flavell等估計在六倍體栽培燕麥中，基因組的83%由重復序列組成[13]。禾谷類作物不同屬乃至不同族間染色體上基因的表現為共線性，同時有研究表明禾谷類作物間的差異并不是由功能基因的差別引起的，而是由于大量的重復序列差異引起的[14]。染色體C-帶顯示的主要就是高度重復的異染色質區域。本試驗對不同時期的葡萄牙野燕麥根尖細胞進行C-帶分析，發現間期及前期的染色體帶型很清晰，但染色體無法區分，隨著細胞分裂的進行，染色質逐漸濃縮成染色體，帶型更加清晰，同時染色體更加分明，通過選取合適時期且分裂相好的細胞進行帶型分析可以獲得很好的研究效果。

本試驗結果顯示C組染色體均出現了較強的端帶，同時具有較多且很強的中間帶，主要包括12條端帶、20條中間帶、7條著絲點帶；其中8條中間帶在短臂上，12條中間帶在長臂上。與Jellen等的帶型[9]相比，本結果的C-帶以點狀帶居多，能更加清楚地顯示出帶的位置，并且中間帶較少。本研究結果與前人的差異可能是試驗所使用的不同燕麥材料造成的。不同燕麥種的帶型具有很大的多態性，這可能是在進化過程中出現的染色體易位、缺失、重復等諸多因素造成的[15]。在燕麥的進化過程中有二倍體燕麥、四倍體燕麥2個基本的進化類型，六倍體燕麥是在四倍體燕麥和其他燕麥近緣種屬遠緣雜交的過程中產生的。

Jellen等等研究發現，燕麥的C組染色體一端總是存在染色較淺的常染色質區域[9，11-12]。本試驗在葡萄牙野燕麥C-帶分析過程中也發現相似現象，這可能是燕麥進化過程中A/D組的染色體片段插入C組染色體或者發生了易位的緣故。

參考文獻：

[1]張耀生，趙新全，周興民. 高寒牧區三種豆科牧草與燕麥混播的試驗研究[J]. 草業學報，2001，10（1）：13-19.

[2]安調過，許紅星，許云峰. 小麥遠緣雜交種質資源創新[J]. 中國生態農業學報，2011，19（5）：1011-1019.

[3]韓德俊，張小娟，魏國榮，等. 一粒小麥與葡萄牙野燕麥遠緣雜交后代抗條銹病鑒定及抗性株系的篩選[J]. 麥類作物學報，2008，28（2）：345-348.

[4]盛中飛，劉利青，張素勤，等. 提莫菲維小麥與葡萄牙野燕麥遠緣雜交親本與后代核型分析[J]. 西南師范大學學報：自然科學版，2011，36（3）：172-177.

[5]安洪周，胡 梅，鄭會敏，等. 提莫菲維小麥與光稃野燕麥遠緣雜交后代花粉母細胞減數分裂行為分析[J]. 西北植物學報，2013，33（2）：295-300.