四种草本花卉的染色体核型分析

齐宇晴 李新玲 张彦妮 李凤

（1.哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，哈尔滨 150025；2.东北林业大学园林学院，哈尔滨 150040）

草本花卉多为1-2年生，种类繁多、繁殖容易，同一种花卉又有多种品种和类型，株形、花形丰富多彩，并且病害少，适应性强，所以它们在庭院及城市绿化方面是极有价值的花卉，是美化生活不可缺少的花材［1，2］。本文主要研究了4种草花的核型，其中石竹属于石竹科石竹属，是我国传统名花之一，观赏期较长，而且含有皂苷、糖类及维生素、生物碱等，营养丰富，既可茶饮又可入药［3］。观赏椒又名五色椒，属于茄科辣椒属，花期为全年，观赏椒含有多种氨基酸和维生素，不仅可以在其新鲜时直接食用，还可以腌制成泡菜，因此，好时椒的种植有助于解决北方冬季蔬菜种类少的问题［4］。裂叶花葵是锦葵科花葵属的草本植物，盛开花径10 cm左右，是著名的园林观赏植物［5］。凤仙花属于凤仙科凤仙花属，不仅供观赏，同时又是一种良好的药用植物。此外，凤仙花对氟化氢反应灵敏，可以用来监测氟化氢污染［6］。

目前，国内外关于草花的生活习性、繁殖技术、栽培方法、经济价值等方面的研究报道较多，但对于草花的细胞学研究基础理论比较薄弱，绝大多数草花的染色体数目及其核型还没有被广泛研究。对草花技术开发，特别是增强其适应性、抵抗病虫害、新品种选育等工作缺少理论支持和发展后劲。染色体是基因的载体，是生物进化发育、遗传变异的物质基础［7］，对草花染色体的研究可以从细胞水平上了解遗传变异的规律，研究草花不同科属种之间在进化上的亲缘关系［8］，同时，对草花的抗病虫害育种及新品种选育提供必要的细胞学资料。

1 材料与方法

1.1 材料

供试用的石竹、裂叶花葵、观赏椒和凤仙花的种子均来自于东北林业大学园林学院。

1.2 方法

选成熟的种子放在培养皿中加厚滤纸、水与少量的杀菌剂，21℃处理24-36 h，将发芽种子置于8℃下进行48 h低温处理，芽略有增长，然后将种子转入22.5-23℃条件下，处理12 h，使芽迅速生长。将上述处理的根尖剪下1 cm左右，立即放入有冰水混合物的试管中处理24 h，再用Carnoy固定液（无水乙醇∶冰醋酸=3∶1）固定24 h，水洗后放入1%的醋酸洋红中染色。常规压片法压片，并在Lecia DM6000B型显微镜下观察，选取图像清晰、中期染色体分散较好的细胞用Lecia DFC480采集图像。参照李懋学和陈瑞阳［9］的标准进行染色体计数和测量，得到核型数据；参照Levan等［10］的标准进行染色体类型分析；按照Stebbins［11］的分类标准进行核型分类；核型不对称系数按Arano［12］的方法计算，比值越大越不对称。

2 结果

2.1 石竹的染色体数目与核型

选择30个染色体分散良好的细胞观察计数，其中29个细胞染色体数目为14条，占细胞总数的97%，因此确定石竹体细胞染色体数目为2n=14（图1），观察中未发现染色体有随体。石竹的7对染色体中有6对是中部着丝点，一对为近中部着丝点，其核型公式为2n=2x=14=12 m+2 sm。染色体相对长度变异范围为4.13-5.33，最长染色体与最短染色体的比值为1.29，臂比大于2∶1的染色体比率为0，核不对称系数（AS.K%）为54.84%，根据Stebbins（1971）的分类标准，判定其核型为“1A”型（表1）。

2.2 裂叶花葵的染色体数目与核型

选择30个染色体分散良好的细胞观察计数，全部30个细胞染色体数目均为14条，占细胞总数的100%，未发现非整倍性变异现象和多倍体现象，因此确定裂叶花葵体细胞染色体数目为2n=14（图2）。裂叶花葵的7对染色体中，具近中部着丝点的是第2、3、4、6对；中部着丝点的染色体是第1、5、7对，裂叶花葵的核型中没有带有随体的染色体，其核型公式是2n=2x=14=6 m+8 sm。染色体相对长度变异范围为5.04-8.62，最长染色体与最短染色体的比值为1.71，臂比大于2∶1的染色体有3对，核不对称系数（AS.K%）为64.97%，根据Stebbins（1971）的分类标准，判定其核型为“2A”型（表2）。

图1 石竹的染色体中期相和核型

表1 石竹核型参数表

图2 裂叶花葵的染色体中期相和核型

表2 裂叶花葵核型参数表

2.3 观赏椒的染色体数目与核型

选择30个染色体分散良好的细胞观察计数，全部30个细胞染色体数目均为24条，占细胞总数的100%，因此确定观赏椒体细胞染色体数目为2n=24（图3）。观赏椒的12对染色体均为中部着丝点，其核型公式为2n=2x=24=24 m。染色体相对长度变异范围为5.24-11.28，最长染色体与最短染色体的比值为2.15，臂比大于2∶1的染色体比率为0，核不对称系数（AS.K%）为53.30%，根据Stebbins（1971）的分类标准，判定其核型为“1B”型（表3）。

图3 观赏椒的染色体中期相和核型

表3 观赏椒核型参数表

2.4 凤仙的染色体数目与核型

选择30个染色体分散良好的细胞观察计数，其中29个细胞染色体数目为14条，占细胞总数的97%，因此确定凤仙体细胞染色体数目为2n=14（图4），观察中未发现染色体有随体。凤仙的7对染色体具中部着丝点的染色体是第1、4、5、6、7对，近中部着丝点的是第2、3对，其核型公式为2n=2x=14=10 m+4 sm。染色体相对长度变异范围为4.87-10.31，最长染色体与最短染色体的比值为2.12，臂比大于2∶1的染色体比率为0，核不对称系数（AS.K%）为60.78%，根据Stebbins（1971）的分类标准，判定其核型为“1B”型（表4）。

图4 凤仙花的染色体中期相和核型

表4 凤仙核型参数表

3 讨论

石竹、裂叶花葵、观赏椒及凤仙花等都是我国北方广泛种植的草本观赏花卉，但目前我国对这些草花的研究仅限于生活习性、繁殖技术、栽培方法等方面，而对它们的染色体数目、染色体形态结构特征等方面的研究几乎没有。核型是生物体最稳定的细胞学特征之一，与外部形态性状相比，核型受外界环境因素影响较小，而能保持相对稳定。而且还可以根据核型分析来判断物种间的亲缘关系，推测物种在进化过程中彼此的分化历程［9］。核型相似程度往往与物种同源性和亲缘关系存在一致性，物种间在分类阶梯上越远，它们的核型差异越大［13］。Stebbins［11］认为，在生物的进化过程中，染色体核型是由对称性向非对称性演化的，核型对称性程度越高的生物，其染色体变异越小，进化程度也越低；而非对称性程度越高的生物，其染色体变异越大，进化程度越高。本研究中4种草花的染色体核型类型分别为1A、2A、1B、1B，是对称程度较高的染色体组成，因此这4种观赏花卉在进化上也都是比较保守的。由此，对这些花卉的染色体核型进行研究，不仅对它们的遗传和育种工作是一个极大的促进，而且对它们的演化、地理分布的研究也具有较大的推动作用。

对染色体核型进行分析的前提是要获得一张好的染色体制片，而获得好的染色体片子的基础是取材，关键是对材料进行预处理。预处理成功则整个染色体制片工作便成功了一大半。可以利用药物进行预处理，如秋水仙素、对二氯苯、8-羟基喹啉等。也可以采取低温的方法进行预处理。本试验采用低温24 h，染色体长度适中，形态良好。在处理的过程中一定要保证冰水混合物的状态，处理时间过长，染色体高度浓缩，不利于染色体的识别。低温处理的方法简便易行、效果良好。

4 结论

本试验研究结果表明，石竹染色体数2n=14，核型公式为K（2n）=14=12 m+2 sm，其核型为“1A”；裂叶花葵染色体数2n=14，核型公式为K（2n）=14=6 m+8 sm，核型为“2A”；观赏椒染色体数2n=24，核型公式K（2n）=24=24 m，核型为“1B”；凤仙染色体数2n=14，核型公式为K（2n）=2x=14=10 m+4 sm，核型为“1B”。此4种草本花卉的染色体不对称系数（AS.K%）为53.30%-64.97%，属于对称程度较高的类型。根据Stebbins［14］有花植物核型进化中“对称-原始、不对称-进化”的观点，可认为该4种草花的核型进化程度较低，属于比较保守的进化类型。

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