沙葱和多根葱的染色体核型分析*

乌兰托亚

(内蒙古锡林郭勒盟职业学院,内蒙古 锡林浩特 026000)

1 引言

按照林奈(1753年)的分类系统,葱属(AlliumL.)属于百合科(Liliaceae),约450种,主要分布于北温带〔1〕。我国约有110种〔2〕。集中分布在新疆、甘肃、青海等西北地区；四川、西臧、云南等西南地区；华北和东北(包括内蒙古东部和南部)等地〔3〕。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。在内蒙古草地植物中具有一定的代表性和饲用价值〔4〕。

沙葱(AlliummongolicumRegel)又名蒙古韭,蒙语叫胡穆利,多年生草本植物。沙葱是一种纯天然绿色野生牧草〔5〕。在我国主要分布在内蒙古中部地区(包括锡林郭勒盟西部、乌兰察布市北部、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市和阿拉善盟)、宁夏中北部、甘肃省河西走廊及新疆准噶尔东部和阿尔泰山山麓等地；在国外,分布在蒙古南部戈壁地区〔6〕。

多根葱(AlliumpolyrhizumTurcz.exRegel)别名:碱韭、紫花韭、塔那(蒙)。多年生草本植物,是典型的旱生植物,多根葱是一种季节性的放牧型饲草,所有家畜都采食〔5〕。在中国北部和西北部分布很广。黑龙江、吉林、辽宁三省的西部,河北、山西、陕西三省的北部有零星分布,内蒙古呼伦贝尔市以西、宁夏盐池县以北、甘肃河西走廊及祁连山、北山、青海柴达木盆地东缘、新疆天山南北坡、北塔山、准噶尔西部山地等广大地区均有数量较多的分布；在蒙古南部、西伯利亚和中亚东部也有分布〔6〕。

我国有丰富的沙葱、多根葱资源。国内专家对沙葱、多根葱的研究做了大量的工作,从上世纪开始在遗传学领域内已经积累了大量的资料。阎贵兴,云锦凤对沙葱进行核型分析结果显示,沙葱的染色体核型属于1B型,核型公式为2n=2x=16=12m(2SAT)+4sm(2SAT)〔7〕。杨蕾,许介眉,张小亮,万海清对沙葱、多根葱进行核型分析结果显示,多根葱核型公式为2n=4x=32=20m+8sm+4t(2SAT),核型属2B型。沙葱核型公式为2n=2x=16=14m+2st(2SAT),核型属2A型。有关沙葱的细胞学研究,国外仅见Krasnikov(1985)报道了该种植物的染色体数目为2n=16〔8〕。

沙葱数个鳞茎簇生在一起,鳞茎细长,圆柱形,外皮纤维质,黄褐色,花莛圆柱形,高10～20cm。叶基生,圆柱形或半圆柱形,肉质,具灰绿色薄粉层,手摸时变绿色,有光泽。伞形花序半球形或球形,多花,疏散,花淡玫瑰色；花被片6,2轮,卵状长圆形,钝头,内轮比外轮长；花丝为花被长度的1/2～2/3,内轮花丝基部扩大成卵形,外轮成锥形；花柱不伸出花被。花果期7～9月〔6〕。

多根葱植株成丛状。多数圆柱状鳞茎簇生在一起,鳞茎皮黄褐色,破裂成纤维状,呈近网状；叶基生,半圆柱形,肉质,深绿色,比花莛短。花莛圆柱形,高7～35cm。伞形花序近球形,花多数,淡紫红色至白色；花被片6,长圆形至卵形；花丝等长或稍长于花被,内轮花丝基部扩大,每侧通常各具1小齿,外轮的锥形；子房卵形,花柱比子房长。花果期 7～ 8 月〔6〕。

本试验利用取材——预处理——固定——染色及制片这个简便的方法准确的对沙葱、多根葱的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,为探求沙葱和多根葱的区别及其它们的鉴定提供了细胞遗传学依据。

2 取材地区的自然条件

供试的两种材料来自内蒙古锡林郭勒盟苏尼特左旗。该地自然概况如下:苏尼特左旗位于锡林郭勒盟西北部,地处东经 113°30′～ 115°12′,北纬42°48′～ 45°05′,海拔 1163m 。气候类型属内陆干燥气候,年平均气温1℃～2.5℃,1月平均气温-19.5℃～ -21.5℃,极端最低气温-40.1℃,7月平均气温 20.2℃～22.0℃,极端最高气温39.3℃。平均无霜期 109d,平均年降水量204.7mm,全年蒸发量2000mm左右。地貌类型主要有高平原、丘陵、沙地、湖盆低地〔9〕。

3 试验材料和方法

3.1 材料采集

供试验的沙葱和多根葱采集于锡林郭勒盟苏尼特左旗。

沙 葱(AlliummongolicumRegel)

多根葱(AlliumpolyrhizumTurcz.exRegel)

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∶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——品红染色剂,是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

取沙葱,多根葱种子各30～50粒。将处理好的种子置于放有2层湿滤纸的培养皿内,加水后在人工气候箱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1～2mm(分生区)。

3.2.3 制片

把切取的根尖装入青霉素小瓶中,适量加水、封盖后置0℃冰水混合物,放入冰箱,预处理20～24h。冲洗根尖,用现配的卡诺氏(Carnoy)固定液(冰醋酸∶酒精=1∶3)在室温下固定12～24h。取出根尖,用解剖刀从根尖处切下极小的一段(0.5mm左右)至于载玻片上,滴一滴碱性品红染色液,然后放上盖玻片。染色约5min后,取一滤纸,覆在盖玻片上,在不移动盖玻片的情况下,左手固定滤纸,右手用镊子把手轻敲,使根端部组织分散摊开最后用拇指垂直加压。

将制好的临时压片至于显微镜目镜下观察,先用低倍镜找出较为理想的视野及典型的分裂相,再使用高倍镜详细观察描述并计数。制成的片子如需保存,先用指甲油把盖玻片周围封住,在大小适宜的培养皿中垫一层潮湿滤纸将片子放入,并将培养皿放入冰箱。此法可使制片保存数天。

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

目前国内普遍采用Levan等根据着丝点位置提出的四点四区命名系统或在此系统基础上,李懋学和陈瑞阳提出稍加修改的意见。本实验根据李懋学和陈瑞阳的命名方法确定染色体类型。内容详见表1。

表1 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提出的核型分类原则。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2。

表2 核型分类方法

4 结果与分析

4.1 染色体形态与数目

通过对沙葱和多根葱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方法分析,得出两种葱属植物的染色体的各参数,结果见(表3,4,5)。

表3 沙葱的染色体参数

表4 多根葱的染色体参数

表5 两种葱属的核型分析表

沙葱染色体有8对,除第8号为st染色体且短臂上具点状随体外,其余均为m染色体。沙葱核型公式为2n=2x=16=14m+2st(2SAT)。核型属2A型。

多根葱染色体有16对,第6,9,10,12号染色体为sm染色体,第15,16号的染色体为t染色体,第15号染色体具有随体。多根葱的核型公式为2n=4x=32=20m+8sm+4t(2SAT),核型属2B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3 沙葱染色体配对图

5 讨论

(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。而本试验采用的两种葱属的取材时间大概在上午8∶00～10∶00点,此时沙葱,多根葱正处于细胞分裂高峰期。

(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。本试验采用的材料用冰水处理了22～24h左右。此时染色体形态较清晰,收缩比较适当。

(3)本试验核型分析没有对材料进行解离,省时省药品,且没有具体影响到制片结果。

6 结论

(1)沙葱的核型公式为2n=2x=16=14m+2st(2SAT),为2A型。沙葱的第1,2,3,4,5,6,7号染色体为中部着丝点染色体,第8号染色体为近端部着丝点染色体,在第8号染色体上有点状随体。染色体组总长度为 65.24μm,平均长度为8.16μm,最 长 染色 体为 9.61μm,最短染色体为5.37μm。

(2)多根葱的核型公式为2n=4x=32=20m+8sm+4t(2SAT),核型属2B型。多根葱的第1,2,3,4,5,7,8,11,13,14号为中部着丝点染色体,第6,9,10,12号为近中部着丝点染色体,第15,16号为端部着丝点染色体,在第15号染色体上有极小的随体。多根葱染色体组总长度为128.81μm,平均长度为 8.05μm,最长染色体为10.9μm,最短染色体为4.95μm。