玉龍雪山野生觀賞植物羊齒天門冬的核型報道及B染色體觀察

陳光富 徐波

摘要[目的]研究野生觀賞植物羊齒天門冬的核型組成。[方法]采用常規(guī)壓片法，對玉龍雪山產(chǎn)野生觀賞植物羊齒天門冬進行染色體觀察，并統(tǒng)計分析染色體相對長度、絕對長度、染色體類型、核型不對稱性、著絲粒指數(shù)CI值等指標(biāo)，總結(jié)出羊齒天門冬的核型特征。[結(jié)果]羊齒天門冬為二倍體植物，核型公式為2n=2x=20=10m+10sm，核型類型為2B型，同時觀察發(fā)現(xiàn)具有B染色體，核型數(shù)據(jù)為首次報道。[結(jié)論]該研究為天門冬屬植物細(xì)胞地理學(xué)研究及玉龍雪山植物多樣性組成提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞羊齒天門冬;核型;B染色體;玉龍雪山

中圖分類號S?567.23+9文獻標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611（2019）18-0178-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.048

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Karyotype Analysis and B Chromosome Observation of Wild Ornamental Plants Asparagus filicinus in the Yulong Snow Mountain

CHEN Guang-fu1，XU Bo2（1.College of Applied Technology of Lijiang Normal College，Lijiang，Yunnan 674199; 2.College of Forestry，Southwest Forestry University，Kunming，Yunnan 650224）

Abstract[Objective]The research aimed to study the karyotype composition of wild ornamental plant Asparagus filicinus.[Method]The conventional tableting method was used to observe the chromosome of the wild ornamental plant A.filicinus in Yulong Snow Mountain，and statistically analyzed the relative length，absolute length，chromosome type，karyotypic asymmetry，centromere index CI and other karyotype indicators.[Result]The result showed that A.filicinus was diploid，the karyotype of A.filicinus 2n=2x=20=10m+10sm，and the karyotype asymmetry was 2B，with B chromosome.Cytological data were reported firstly.[Conclusion]This study provides a theoretical basis for the cytogeography of the Asparagus and the plant diversity of the Yulong Snow Mountain.

Key wordsAsparagus filicinus;Karyotype;B-chromosome;Yulong Snow Mountains

玉龍雪山地處云南西北部，植物資源豐富，據(jù)劉德團等[1]最新研究表明該區(qū)至少有2 815種植物，其中有103種極具觀賞價值，羊齒天門冬（Asparagus filicinus）是玉龍雪山廣布的一種觀賞植物，同時具有很高的藥用價值。羊齒天門冬隸屬百合科（ Liliaceae）天門冬屬（Asparagus L.）[2]，目前對該種的研究主要集中于分析化學(xué)、藥理作用等方面[3-4]，在核型分析方面鮮見報道?；诖?，筆者采用植物根尖常規(guī)壓片法對產(chǎn)自玉龍雪山的羊齒天門冬進行染色體觀察，并統(tǒng)計分析染色體相對長度、絕對長度、染色體類型、核型不對稱性、著絲粒指數(shù)CI值等核型參數(shù)，總結(jié)出羊齒天門冬玉龍雪山居群的核型特征，以期為天門冬屬細(xì)胞地理學(xué)及系統(tǒng)分類學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時為滇西北玉龍雪山植物多樣性研究提供細(xì)胞學(xué)證據(jù)。

1材料與方法

供試材料采自滇西北玉龍雪山麗江高山植物園哈里谷水庫站點，采集地海拔為3 281 m，經(jīng)緯度為100°106.891′E、26°59.873′N。采集后栽培至麗江師范高等專科學(xué)校實習(xí)基地，永久封片存于麗江高山植物標(biāo)本館。

試驗研究直接切取植株上新長的幼根，用0.002 mol/L的8-羥基喹啉進行預(yù)處理2.5 h，卡諾氏固定液固定8 h，?1 mol/L 鹽酸于60 ℃下水浴鍋中解離10 min，選用卡寶品紅染色液避光染色20 h以上。

在顯微鏡下觀察并記錄間期、前期和中期染色體形態(tài)，計數(shù)至少統(tǒng)計60個以上細(xì)胞，選取5個分散好的細(xì)胞進行分析測量。對染色體形態(tài)、類型和核型不對稱性參照Tanaka[5]、Levan等[6]和Stebbins[7]標(biāo)準(zhǔn)進行判定。核型特征參照李懋學(xué)等[8]及Paszko[9]的方法并結(jié)合SPSS 22.0軟件進行?分析。

2結(jié)果與分析

2.1核型特征分析

根據(jù)Tanaka[5]分析標(biāo)準(zhǔn)，羊齒天門冬的間期核中染色體較淺且分布均勻?qū)儆诤唵涡腿旧w;有絲分裂前期染色體為復(fù)雜型（圖1A～B）。

通過對中期細(xì)胞進行統(tǒng)計分析，表明羊齒天門冬2n=2x=20=10m+10sm+1B，x=10，為二倍體植物，染色體相對長度在4.78～14.42，絕對長度為?1.82～5.64 μm，染色體類型主要為sm（近中部著絲點區(qū)）型或m（中部著絲點區(qū)）型（表1），核型不對稱性屬于2B型。染色體內(nèi)不對稱系數(shù)A1值為0.36，染色體間不對稱系數(shù)A2值為?0.40，著絲粒指數(shù)CI值為38.30，染色體長度變異系數(shù)CV?CL值為39.88，著絲粒指數(shù)變異系數(shù)CV?CI值為17.70，不對稱系數(shù)AI值為 ?7.06。核型數(shù)據(jù)為首次報道（圖1C、D）。

2.2細(xì)胞學(xué)特征分析

天門冬屬植物在我國分布有26種之多[2]，目前有染色體數(shù)目報道的至少有12種（表2），染色體基數(shù)變化明顯以x=10為主，同時具有x=8、9、15，這種非整倍性變化現(xiàn)象主要表現(xiàn)在種內(nèi)水平的變化上，比如興安天門冬（A.dauricus）x=9、10[12-13]，羊齒天門冬（A.filicinus）x=8、9、10[16-18]，這種現(xiàn)象可能是天門冬屬植物染色體具有的特殊規(guī)律，同時在植物界其他屬植物中也發(fā)現(xiàn)具有這種變化規(guī)律，比如黃精屬（Polygonatum）[30]、藍鐘花屬（Cyananthus）[31]等。

研究表明，羊齒天門冬有20條染色體，可以確定為二倍體植物。天門冬屬植物染色體多倍化現(xiàn)象明顯，目前發(fā)現(xiàn)有8種植物存在多倍化現(xiàn)象（表2），主要表現(xiàn)為四倍體、六倍體類群，其中攀援天門冬（A.brachyphyllus）、非洲天門冬（A.densiflorus）為單獨四倍體類群，興安天門冬（A.dauricus）、龍須菜（A.schoberioides）、南玉帶（A.oligoclonos）、石刁柏（A.officinalis）為二倍體和四倍體的復(fù)合體，西北天門冬（A.persicus）報道有二倍體、四倍體和六倍體。前人的研究認(rèn)為多倍化能夠增強植物的適應(yīng)能力[7]，天門冬屬出現(xiàn)了多種倍性（2x、4x、6x）可能是長期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果，這也可能是天門冬屬植物廣泛分布的原因之一。

2.3染色體觀察分析在供試材料染色體觀察中發(fā)現(xiàn)有B染色體，而且數(shù)目是恒定的。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)目前報道具有B染色攀援天門冬A.brachyphyllus10/40Zakharyeva等[10]天門冬A.cochinchinensis10/20傅承新等[11]興安天門冬A.dauricus9，10/18，40魯艷芹等[12]、Mesicek等[13]非洲天門冬A.densiflorus10/40Sheidai等[14-15]羊齒天門冬A.filicinus8，9，10/16，?18，20葛傳吉等[16]、尚宗燕等[17]、Pandita[18]戈壁天門冬A.gobicus10/60Mesicek等[13]石刁柏A.officinalis10/40，20Krasnikov等[19]、Sheidai等[14]、Lovkvist等[20]、Tamanian等[21]南玉帶A.oligoclonos10/40，20Kim等[22]、Probatova[23]西北天門冬A.persicus10/40，20，60Zakirova等[24]、馬興華等[25]龍須菜A.schoberioides10/20，40洪德元等[26]、Sun等[27]文竹A.setaceus10，15/20，30黃少甫等[28]、Ganesan等[29]曲枝天門冬A.trichophyllus10/20洪德元等[26]體的該屬植物有9種（表3），B染色體是獨立存在于物種染色體組以外的特殊染色體[32]，已經(jīng)有300多種動物和1 500多種植物中發(fā)現(xiàn)了B染色體的存在[33]，在近幾年植物染色體報道中也相繼發(fā)現(xiàn)有B染色體的存在，比如虎眼萬年青（Ornithogalum caudatum）[32]、小蔥（Allium ascalonicum）[34]、多葉韭（Allium plurifoliatum）[35]、紫斑百合（Lilium nepalense）[36]等植物均有報道。有學(xué)者認(rèn)為B染色體在植物生長發(fā)育過程中的效應(yīng)主要表現(xiàn)在數(shù)量性狀上[37]，這在多星韭（Allium wallichii）[38]和蘭州百合（Lilium davidii vat.unicolor）[39]、觀賞非洲菊（Cerbera jamesonii）[40]等植物的研究中得到證實，從中也說明B染色體的存在似乎能顯著增強個體對環(huán)境的適應(yīng)性。在玉龍雪山廣泛分布的羊齒天門冬，為適應(yīng)滇西北高山惡劣的環(huán)境條件，進化出了較強的適應(yīng)能力有可能與存在B染色體有直接關(guān)系，當(dāng)然需要對該區(qū)該物種更多居群及該屬更多種的進一步研究。

3小結(jié)

通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，滇西北玉龍雪山分布的羊齒天門冬具有20條染色體，染色體基數(shù)為10，為二倍體植物，并具有穩(wěn)定遺傳的B染色體，核型公式為2n=2x=20=10m+10sm+1B，核型類型屬于2B型。試驗研究初步推測天門冬屬植物廣泛分布可能與多倍化現(xiàn)象及B染色體遺傳有一定關(guān)系，同時為天門冬屬植物的細(xì)胞地理學(xué)研究與玉龍雪山植物多樣性分析提供細(xì)胞學(xué)依據(jù)。

參考文獻

[1]劉德團，李婉莎，和玉龍，等.玉龍雪山種子植物資源評價[J].植物分類與資源學(xué)報，2015，37（3）：318-326.

[2]汪發(fā)纘，唐進，陳心啟，等.中國植物志：第15卷[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

[3]瞿家權(quán)，石鶯，賈薇，等.羊齒天門冬根莖提取物對人骨肉瘤細(xì)胞增殖的抑制作用[J].重慶醫(yī)學(xué)，2014，43（2）：203-205.

[4]陶華明，王隸書，趙大慶，等.羊齒天門冬中的甾體類化學(xué)成分研究[J].中草藥，2012，43（9）：1716-1720.

[5]TANAKA R.Types of resting nuclei in Orchidaceae [J].Botanical magazine （Tokyo），1971，84：118-122.

[6]LEVAN A，F(xiàn)EDGA K，SANDBERG A A.Nomenclature for centromeric position on chromosomes [J].Hereditas，1964，52（2）：201-220.

[7]STEBBINS G L.Chromosomal evolution in higher plants[M].London：Edward Arnold Ltd，1971：72-123.

[8]李懋學(xué)，陳瑞陽.關(guān)于植物核型分析的標(biāo)準(zhǔn)化問題[J].武漢植物學(xué)研究，1985，3（4）：297-302.

[9]PASZKO B.A critical review and a new proposal of karyotype asymmetry indices [J].Plant systematics and evolution，2006，258（1/2）：39-48.

[10]ZAKHARYEVA O I，MAKUSHENKO L M.Chromosome numbers of monocotyledons belonging to the families Liliaceae，Iridaceae，Amaryllidaceae，Araceae [J].Botanicheskii zhurnal，1969，54：1213-1227.

[11]傅承新，張原.三種百合科植物的染色體核型分析[J].浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1991，17（1）：93-98.

[12]魯艷芹，李法曾.興安天門冬的染色體研究[J].山東師大學(xué)報（自然科學(xué)版），1999，14（1）：67-68.

[13]M?EˇS?CˇEK J，SOJK J.Chromosome counts of some Mongolian plants [J].Folia geobotanica et phytotaxonomica，1969，4（1）：55-86.

[14]SHEIDAI M，INAMDAR A C.B-chromosomes in Asparagus L.[J].Nucleus，1993，36（3）：141-144.

[15]SHEIDAI M，INAMDAR A C.Cytomorphology of Asparagus taxa using multivariate statistical analysis[J].Nucleus，1997，40：7-12.

[16]葛傳吉，李巖坤，萬鵬，等.山東地區(qū)藥用植物染色體數(shù)目的觀察（Ⅴ） [J].山東中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，1988，12（3）：55-57.

[17]尚宗燕，李汝娟，崔鐵成.秦嶺地區(qū)10種百合科植物核型報道[J].植物分類學(xué)報，1992，30（5）：438-449.

[18]PANDITA T K.Cytological investigations of some monocots of Kashmir [D].Chandigarh：Panjab University，1979.

[19]KRASNIKOV A A，SHAULO D N.Chromosome numbers of representatives of some families of vascular plants in the flora of the Novosibirsk region [J].Botanicheskii zhurnal，1990，75（1）：118-120.

[20]LOVKVIST B，HULTGARD U M.Chromosome numbers in South Swedish vascular plants[J].Opera botanica，1999，137：1-42.

[21]TAMANIAN K G，POGOSIAN A I.Cytotaxonomical studies of Caucasian species of the genus Asparagus L.（Liliaceae） [J].Botanicheskii zhurnal，1979，64 （3）：398-403.

[22]KIM Y S，OH B U.A systematic study on Liliaceae in Korea III.Karyology of genus Asparagus[J].Korean journal of plant taxonomy，1985，15（1）：1-12.

[23]PROBATOVA N S.Chromosome numbers of plants of the Primorsky Territory，the Amur River?basin and Magadan region [J].Botanicheskii zhurnal，2006，91（3）：491-509.

[24]ZAKIROVA R O，NAFANAILOVA I.Chromosome numbers in some species of the Kazakhstan flora [J].Botanicheskii zhurnal，1988，73（10）：1493-1494.

[25]馬興華，馬曉強，李楠.新疆部分藥用植物的染色體觀察[J].西北植物學(xué)報，1990，10（3）：203-210.

[26]洪德元，朱湘云.百合科細(xì)胞分類學(xué)研究（1）——重樓等6屬10種的核型報道[J].植物分類學(xué)報，1987，25（4）：245-253.

[27]SUN B Y，SUL M R，IM J A，et al.Evolution of endemic vascular plants of Ulleungdo and Dokdo in Korean-floristic and cytotaxonomic characteristics of vascular flora of Dokdo [J].Korean journal of plant taxonomy，2002，32（2）：143-158.