3種萱草屬植物染色體核型分析

李永平，賈民隆，梁 崢，曹冬梅

（山西省農業科學院園藝研究所，山西太原030031）

萱草屬（HemerocallisL.）屬于百合科，共有14個種，我國有14個種，其中，萱草（Hemerocallis fulva）分布最廣，各省區都有野生分布[1]。近年來，由于萱草抗逆性強、適應性廣、栽培容易、觀賞效果好，被廣泛應用于美景構建和園林綠化中[2-3]。但由于在原種、變種的基礎上進行長期大量的雜交育種，以及同一物種的不同變種萱草屬植物間雜交，所以萱草關系復雜，分類相對混亂[4-7]。

有研究表明[8-12]，萱草染色體基數為11，野生萱草基本為二倍體類型，體細胞染色體數為2n＝2x＝22；但張超等[13]研究表明，山西省野生萱草存在三倍體。重瓣萱草（Hemerocallisfulvavar.kwanso）為三倍體，其體細胞染色體數為2n＝3x＝33；萱草栽培品種存在四倍體類型，染色體數目為2n＝4x＝44，均屬Stebbins核型的2B型。對小萱草（Hemerocallis dumortieriiMorr）、北萱草（HemerocallisesculentaKoidz.）和大苞萱草（Hemerocallismiddendorfii TrautvetMey）染色體核型分析表明，北萱草與大苞萱草為不同物種，同時，在系統發育上大苞萱草比北萱草進化程度高[14]。王占明等[1]利用常規根尖壓片法對大花萱草4個優良品種的染色體數目進行了鑒定，結果表明，其均屬于Stebbins核型的2B型。

為了使萱草屬的育種工作能有一個新的突破，本研究對萱草的3個主栽品種（金娃娃、金針和雞心）的染色體核型進行了分析，以期了解萱草不同種質的遺傳多樣性，為遺傳育種提供細胞學依據。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為3種萱草屬植物：金娃娃、金針和雞心，均種植于山西省農業科學院園藝研究所花卉中心萱草種質資源圃。

1.2 方法

1.2.1 倍性鑒定 染色體制片采用萱草根尖常規壓片技術[14]。首先將3種萱草置于Hoagland全營養液中進行水培，待萱草根尖長到1.5 cm左右時，于9：00左右分別剪取長度為1 cm左右的白色根尖，將剪取的白色根尖在室溫下于對二氯苯飽和溶液中預處理5 h；然后用蒸餾水沖洗3～4次；在0～4℃卡諾固定液中固定24 h；之后水洗3～4次，置于70%酒精中，于4℃冰箱中備用。

壓片前取出固定好的根尖材料，蒸餾水沖洗3次，然后置于60℃的恒溫水浴鍋中，用1 mol/L鹽酸解離8～12 min；之后用卡寶品紅染色15 min左右，常規壓片，顯微鏡觀察、計數并照相。

1.2.2 核型分析 將制備好的片子置于10×40倍的顯微鏡下，每個品種隨機選取30個染色清晰且分散程度好的細胞染色體，進行染色體長度的測量，然后計算核型平均值。

1.3 測定項目及方法

染色體分類根據LEVAN等[15]和KUO等[16]的方法進行；染色體相對長度和臂比根據李懋學等[17]的方法計算；核型分析根據STEBBINS[18]的方法進行；核型不對稱系數根據ARANO[19]的方法計算（染色體核型不對稱系數＝一個染色體組的染色體長臂總長/全組染色體總長×100%）。

2 結果與分析

2.1 3種萱草屬植物的染色體倍性分析

選擇30個染色體分散良好的細胞觀察計數，結果顯示（圖1），供試的3種萱草屬植物，95%以上的材料染色體數目為22條，故3種萱草屬植物均屬于二倍體（2n＝2X＝22）。

2.2 3種萱草屬植物的的染色體核型分析

2.2.1 萱草金娃娃核型分析 由表1可知，大花萱草金娃娃體細胞染色體數22條，為二倍體，22條染色體中有14條為中部著絲粒染色體（m），2條為亞中間著絲粒染色體（sm），4條為亞端部著絲粒染色體（st），2條為端部著絲粒染色體（ot），其核型為 2n＝2x＝22＝14m＋2sm＋4st＋2ot；染色體相對長度介于21.2～41.4 μm，最長染色體與最短染色體長度比為1.95，染色體臂比值范圍為1.00～∞，臂比值大于2.0的染色體占比為36.4%；相對長度組成為2n＝22＝4M2＋10M1＋8S，其中，1～2 對為中長染色體，3～6對為中短染色體，7～8對為短染色體，第9對為中短染色體，10～11對為短染色體。核型不對稱系數為64.87%，屬于Stebbins核型的2B型。

表1 萱草金娃娃的染色體核型參數

2.2.2 萱草金針核型分析 由表2可知，大花萱草金針體細胞染色體數為22條，為二倍體，22條染色體中有14條為中部著絲粒染色體（m），2條為亞中間著絲粒染色體（sm），4條為亞端部著絲粒染色體（st），2 條為端部著絲粒染色體（ot），其核型公式為 2n＝2x＝22＝14m＋2sm＋4st＋2ot；染色體相對長度介于24.9～57.0 μm，最長染色體與最短染色體的長度比為2.29，染色體臂比值范圍為1.06～∞，臂比值大于2.0的染色體所占的比例為27.2%；相對長度組成為2n＝22＝4L＋6M2＋8M1＋4S，其中，1～2對為長染色體，3～5對為中長染色體，6～9對為中短染色體，10～11對為短染色體。核型不對稱系數為65.81%，屬于Stebbins核型的2B型。

表2 萱草金針的染色體核型參數

2.2.3 萱草雞心核型分析 由表3可知，大花萱草雞心細胞染色體數為22條，為二倍體，22條染色體中有16條為中部著絲粒染色體（m），4條為亞中間著絲粒染色體（sm），2條為亞端部著絲粒染色體（st），其核型公式為2n＝2x＝22＝16m＋4sm＋2st；染色體相對長度介于21.6～57.8 μm，最長染色體與最短染色體的長度比為2.68，染色體臂比值范圍為1.10～3.34，臂比值大于2.0的染色體所占的比例為27.2%；相對長度組成為2n＝22＝6L＋4M2＋4M1＋8S，其中，1～3對為長染色體，4～5對為中長染色體，6～7對為中短染色體，8～11對為短染色體。核型不對稱系數為59.05%，屬于Stebbins核型的2B型。

表3 萱草雞心的染色體核型參數

3 結論與討論

萱草在其漫長的演化過程中，染色體數量逐漸發生了變化，既有二倍體也有三倍體和四倍體。本研究結果表明，供試的3種萱草金娃娃、金針、雞心染色體數均為二倍體，染色體基數均為11條，這與前人的研究結果一致[13-14]，核型對稱程度可作為鑒別品種進化程度的細胞學依據[17]。由于染色體核型的進化趨勢是由對稱向不對稱發展，系統演化上處于原始的植物往往具有較對稱的核型，同時其染色體變異也小，核型不對稱系數較低[20-22]，因此，供試的3種萱草屬植物中，雞心的進化程度較低，金針的進化程度較高。3種萱草的核型參數有很多相似性，多數為中間著絲粒染色體，核型類型均屬于2B型，而且第2條染色體均為中間著絲粒染色體，第10、11條染色體均為短染色體。此外，這3種萱草也存在一定的差異性，主要表現在各類染色體所占的比例上，如金娃娃、金針均有端部著絲粒染色體，而雞心沒有；金針、雞心均有長染色體，而金娃娃沒有。導致這種差異性的原因是多方面的，除了試驗中觀察和測量存在誤差外，主要原因還在于材料本身，在不同的地理位置、生態條件及環境條件下，雖然染色體的數目相同，但核型的組成卻不同。