野韭和山韭的染色体核型分析研究*

乌仁陶古苏,额尔敦扎布,苏 内

(1.锡林郭勒盟职业学院草原系,内蒙古 锡林浩特 026000;2.内蒙古呼伦贝尔市陈巴尔虎旗草原站,内蒙古 陈巴尔虎旗 021500;3.内蒙古草原勘察设计院,内蒙古 呼和浩特市 010051)

1 引言

按照林奈(1753年)的分类系统葱属属于百合科,葱属植物适应性强,分布范围广,有较高的经济价值。可食用,药用,饲用,还可观赏。鳞茎圆柱状外皮膜质,革质或纤维质。叶扁平或圆柱状,实心中空。花葶从鳞茎基部伸出;伞形花序,下有总苞片数枚,花两性,花被片6个,2轮,分离或基部靠合成管状;雄蕊6个,2轮,花丝全缘或基部扩大而每侧具齿;子房上位,3室,每室具1至数个胚珠;柱头单一或3裂。蒴果;种子黑色,多棱形或近球状。在内蒙古草地植物中具有一定的代表性和饲用价值。本试验中对葱属植物野韭和山韭进行染色体数目与核型分析〔1〕。

野韭(Allium ramosum L.)别名:哲日勒格—高戈得。多年生草本植物。适口性强,青鲜时为牛羊所喜食,马乐食,是抓油膘的优质牧草;但是它的干鲜比及保存率都较低,所以冷季则利用价值不大。营养品质高,据资料,在盛花期其粗蛋白的含量占干物质的15.31%粗脂肪4.16%鲜草产量较高,可在半人工草地进行补播提高草群的品质。野韭属中旱生植物,多生于草原砾石质坡地,草甸草原,草原化草甸等群落中。分布于我国东北,华北,西北及山东等省区;中亚,西伯利亚及蒙古国也有〔2〕。野韭的植物学特征:根状茎粗壮。鳞茎近圆柱状,蔟生,外皮暗黄色至黄褐色,破裂成纤维状,呈网状。叶三棱状条形,背面纵棱隆起呈龙骨状,叶缘及沿纵棱常具细糙齿,中空,短于花葶。花葶圆柱状,高20～60cm,下部被叶鞘;总苞单侧开裂或2裂,白色,膜质,宿存;伞形花序半球状或近球状,具多而较疏的花;小花梗近等长,基部除具膜质小苞片外常在数枚小花梗的基部又为1共同的苞片所包围:花白色,稀粉红色;花被片具有红色中脉;外轮花被片宽约 2mm,内轮者宽2.5～3cm;花丝等长,长为花被片的1/2～3/4,基部合生并与花被片贴生,合生部位约1mm,分离部位呈狭三角形,内轮者稍宽;子房倒圆锥状形,具 3圆棱,外壁具疣状突起;花柱不伸出花被外。花果期 7～9 月〔2〕。

山韭(Allium senescens L.)别名:山葱、岩葱、忙给日。多年生草本植物。山韭嫩叶可作蔬菜食用,各种家畜均喜食,尤其在结实期,是绵羊、山羊骆驼的重要抓膘牧草,牛采食次之。在各生育期均含有较高的蛋白质,是肥育家畜的优等牧草。内蒙古锡林郭勒草原的苏尼特羊肉,以味鲜著称,列为涮羊肉的上品与该地绵羊采食山韭有关。兼有驱虫作用,叶子晒制后,冬春季节补胃羔羊和弱畜。产呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市、赤峰市、锡林郭勒盟、乌兰察布市、大青山。分布于我国黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南 、山西 、甘肃、新疆;苏联(中亚 、西伯利亚)蒙古也有〔2、3〕。山韭的植物学特征:根状茎粗壮,横生,外皮黑褐色至黑色。鳞茎单生或数枚聚生,近狭卵状圆柱形或近圆锥状,粗0.5～1.5cm,外皮灰褐色至黑色,膜质,不破裂。叶条形,肥厚,基部近半圆柱状,上部扁平,长5～25cm,宽2～10cm,先端钝圆,叶缘和纵脉有时具极微小的糙齿。花葶近圆柱状,常具2纵棱高20～50cm,粗2～5cm,近基部被叶鞘。总抱 2裂,膜质,宿存。伞形花序半球状至球状。具多而密集的花,小花梗近等长,长10～20cm,基部通常具小苞片。花紫红色至淡紫色,花被片长4～6cm,宽2～3cm,先端具微齿,花丝等长,比花被片长可达1.5倍,基部合生并与花被片贴生。花果期7～8月〔2、3〕。

我国有丰富的野韭,山韭资源。国内外对于葱属许多种的染色体的研究和报道有很多。国外曾有人报道山韭的染色体数目为2n=16(M a n axoba,1971,a);2n=24、32(Baksay,1956);2n=32(Ono Y.,1935)〔4〕。国内专家对野韭、山韭的研究做了大量工作,从上世纪开始细胞遗传学已经积累了大量资料。燕玲,王六英,李红〔5〕对山韭进行核型分析结果显示,山韭染色体核型属于1A型,属原始类型。核型公式为2n=2x=16(4SAT)。野韭的核型公式为2n=2x=16=14m+2st(SAT),为二倍体〔6〕。图力古尔,赵毓棠研究的结果,山韭核型公式为 2n=32=28+4st(2SAT)〔4〕。

本试验从取材—预处理—固定—染色及制片等简便的过程准确的对野韭、山韭染色体数目与核型进行分析研究,确定了两种葱属植物细胞染色体的形态、数目及核型类型,同时为探求野韭和山韭的区别及其它们的鉴定提供了细胞遗传学依据。

2 取材料的自然条件

供试的两种材料来自内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗。该地自然概况如下:镶黄旗位于锡林郭勒盟西南部 ,地处东经 113°30′～ 114°45′,北纬 42°00′～42°45′。气候类型属中温带半干旱大陆性气候,年平均气温2℃～3℃,1月平均气温零下16.5℃,极端最低气温零下35.9℃,7月平均气温20.4℃,极端最高气温36℃。年平均无霜期126d,年平均降水量260mm,雨雪日 80.3d。由于夏季风强弱不均,降水量不稳定。地貌类型主要有低山区、丘陵区和高平原区组成,地势南高北低。平均海拔1 300m左右,最高处为南部鸿格尔乌拉山,主峰海拔1 650m。

3 材料和方法

3.1 材料采集

表1 材料采集地点

3.2 研究方法

3.2.1 药品的选择与配制

现在国内外用于植物材料预处理的方法和药物很多。本试验选用的是冰水。固定液为卡诺氏Ⅰ(CornojsⅠ),冰乙酸与无水乙醇1比3的比例配制而成。冰乙酸能凝固核蛋白,其为固定染色体的主要成分。乙醇可迅速透入细胞而使细胞失活硬化,并且溶解部分脂类物质。两者配合使用效果良好。染色用石碳酸——品红染色法,目前国内应用最广的一种植物染色体染色剂。

3.2.2 材料的取材与处理

取野韭,山韭种子各30～50粒。将处理好的种子置于放有2层湿滤纸的培养皿内,在人工气候箱22～25℃下放4～5d,待种子根尖长至0.5～1cm,于上午8∶00～10∶00切取根尖。

3.2.3 制片

取材→预处理(用冰水处理24h)→固定(18～24h)→染色及制片。在此过程中每步药物处理时都要用清水冲洗材料及器具3～5次。

3.2.4 镜检染色体数目统计与拍照

用OLYMPUSBH-2光学显微镜镜检。统计30个细胞染色体数目,其中染色体数85%以上的为恒定不变的所要统计的染色体。并从中选取处于中期的细胞且染色体分散好的分裂相,取较为典型、着丝点清晰的10个细胞的染色体做为基本形态进行测量和分析。数据统计10个细胞求平均值。染色体数目统计按常规统计学方法进行。在镜检的同时选择较典型的染色体拍照。

3.2.5 染色体分类方法

染色体类型在按Levan(1964)方法基础上与李懋学和陈瑞阳(1985)稍加修改后的方法分类,内容详见表2。

表2 染色体着丝点位置命名系统

3.2.6 染色体核型分类方法

目前国内普遍认同Stebbins(1971)提出的分类原则。他根据核型中染色体长度比和臂比两项主要特征,区分核型的对称和不对称程度。内容详见表3。

表3 核型分类方法

4 结果与分析

4.1 染色体形态与数目

通过对野韭和山韭的有丝分裂中期细胞进行观察和统计,两种葱属植物染色体的形态及数目,见(图1,2)。

4.2 染色体核型分析

测量统计10个分散清晰的细胞,根据 Levan(1964)方法分析,得出两种葱属植物的染色体的各参数,结果见(表4,5,6)

表4 野韭的染色体参数

表5 山韭的染色体参数

表6 两种葱属的核型分析表

野韭有8对中部着丝点染色体m型,未发现随体。野韭核型公式为2n=2x=16=14m+2st(SAT),核型属2A型。

山韭染色体有16对中部着丝点染色体m型,在一对染色体上有明显的随体。山韭核型公式为2n=4x=32=24m+8sm(2SAT),核型属 1A型。两种葱属的染色体配对图及核型模式图见(图3,4,5,6)

图6 山韭核型模式图

5 讨论与小结

5.1 在研究过程中发现取材时间是关键,两种葱属的细胞分裂时间及高峰期各不相同。而本文采用的两种葱属的取材时间主要集中在上午(9∶00～10∶00),此时野韭,山韭正处于细胞分裂高峰期。

5.2 对材料进行预处理是为使植物染色体缩短变粗,便于观察。因此预处理时间的长短在制片各个环节中非常重要。本实验采用的材料用冰水处理了22～24h。此时染色体形态清晰,收缩适当。

5.3 本文核型分析没有对材料进行解离,省时省药品,且没有影响到制片结果。

5.4 对野韭和山韭进行的核型分析表明,野韭的核型公式为2n=2x=16=14m+2st(SAT),为2A型;野韭染色体8对为中部着丝点染色体,未发现随体。染色体组总长度为59.81μm,平均长度为7.48μm,最长染色体为 9.42μm,最短染色体为5.55μm。山韭的核型公式为2n=4x=32=24m+8sm,为1A型。山韭染色体16对为中部着丝点染色体,在一对染色体上有明显的随体,染色体组总长度为146.11μm,平均长度为9.13μm,最长染色体为 10.33μm,最短染色体为 7.09μm;野韭、山韭染色体核型属于2A和1A型,属原始类型。