不同类型叶用芥菜核型分析

方平，陈发波，姚启伦，汪灵

（长江师范学院生命科学与技术学院，重庆，408100）

不同类型叶用芥菜核型分析

方平，陈发波，姚启伦，汪灵

（长江师范学院生命科学与技术学院，重庆，408100）

采用根尖染色体压片技术对大叶芥、小叶芥和白花芥的染色体核型进行分析。分析结果表明，大叶芥染色体数目为2n=4x=AABB=36，核型公式为2n=4x=14m+18sm+4st，核不对称系数为66.33%，属于“3B”型；小叶芥染色体数目为2n=4x=AABB=36，核型公式为2n=4x=30m+4sm+2st，核不对称系数为58.21%，属于“2B”型；白花芥染色体数目为2n=4x=AABB=36，核型公式为2n=4x=22m+12sm+2st，核不对称系数为61.61%，属于“2B”型。3种不同类型叶用芥菜没有出现染色体数目的变化，都属于小染色体，多数染色体为中部着丝点，只有在染色体长度、着丝点位置、核不对称系数等核型组成上出现了细微的差异，说明3种不同类型叶用芥菜间具有相似的遗传特性。核不对称系数，大叶芥＞白花芥＞小叶芥，在进化关系上，小叶芥属于相对原始的类型，大叶芥和白花芥进化程度更高。

叶用芥菜；染色体；核型分析

染色体核型分析是指对细胞染色体的数目、形态、长度、带型和着丝粒位置等内容的分析研究。一种生物的染色体核型是相对固定的，因此可将它作为植物学分类及遗传研究的一个重要参考指标。种与种之间的差异可以从细胞学水平来鉴定，为物种间的遗传距离、亲缘关系和进化研究提供客观依据[1]。芥菜（Brassica junceaCzern.et Coss.）为十字花科芸薹属一年或二年生草本植物。中国是芥菜类蔬菜种质资源最丰富的国家之一，具有根芥、茎芥、叶芥和薹芥等类型[2]。大叶芥、小叶芥、白花芥均属于叶用芥菜，以其肥大的叶片、叶柄或叶球为产品器官，可以供腌制、鲜食或饲料。芥菜的起源、分类、花粉形态、生理特性和遗传多样性方面已有较多报道[3~7]。在染色体核型方面，童南奎[5]对芥菜的6个变种、王建波等[8]对大头芥等7个变种进行了分析，但将叶用芥菜核型进行比较分析鲜见报道。为此，本研究采用根尖染色体压片技术对不同类型叶用芥菜的染色体核型进行分析，探讨不同类型叶用芥菜的遗传差异，以期为叶用芥菜种质资源的研究与利用提供细胞学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为DY10（大叶芥，来源于云南省弥渡县）、X2（小叶芥，来源于四川省泸州市）和 BH2（花叶芥，来源于湖北省鄂州市）。

1.2 试验方法

取饱满种子，经浸种后播在铺有湿滤纸的培养皿中，25℃恒温培养箱培养，待根尖长0～1.5 cm时，剪取根尖，置饱和α-溴萘溶液中预处理4 h，再置于卡诺氏固定液Ⅱ（乙醇∶氯仿∶冰乙酸=6∶3∶1）中固定24 h，取出根尖用蒸馏水冲洗，用1 mol/L盐酸在60℃水浴锅中解离6～8 min，将根尖用蒸馏水清洗2次，然后将材料置于席夫试剂中染色，待根尖染成红色时将其取出，切取根尖分生组织2 mm左右，加1滴卡宝品红后压片观察。

染色体形态命名参照国际通用的Levan等[9]1964年的标准，染色体类型按照Stebbins[10]1971年提出的标准进行分类，以核型中染色体形态、着丝点位置、长度及臂比等主要特征进行分类。核型不对称系数计算用Arano[11]1956年的方法。

2 结果与分析

2.1 大叶芥的核型分析

大叶芥的染色体、核型和核型模式见图1~3，核型参数见表1。分析得到大叶芥染色体数目为2n=4x=AABB=36，核型公式为 2n=4x=14m+18sm+4 st，根据 Levan 等[9]的染色体分类标准，第 5，6，7，8，16，17和18号染色体为中间着丝粒染色体 （m），第1，2，3，9，10，11，13，14 和 15 号染色体为亚中间着丝粒染色体（sm），第4和12号染色体为亚端着丝粒染色体（st）。 染色体总长度为 24.95 μm，长度变化范围为0.83～2.15 μm，染色体相对长度变化范围为3.31%～8.62%，最长染色体与最短染色体比值为2.59，臂比值在 1.10～4.25。核不对称系数为66.33%，染色体长度比为2.59，按照Stebbins[10]（1971）的核型分类标准，大叶芥的染色体核型在遗传进化上属于“3B”型。

2.2 小叶芥的核型分析

图1 大叶芥有丝分裂中期染色体（2n=36）

图2 大叶芥染色体核型

图3 大叶芥染色体核型模式

表1 大叶芥的染色体参数

小叶芥的染色体、核型和核型模式见图4~6，核型参数见表2。分析得到小叶芥染色体数目为2n=4x=AABB=36，核型公式为2n=4x=30m+4sm+2st，根据 Levan 等[9]的染色体分类标准，第 1，4，5，6，7，8，9，10，11，12，14，15，16，17 和 18 号染色体为中间着丝粒染色体，第3和13号染色体为亚中间着丝粒染色体，第2号染色体为亚端着丝粒染色体。染色体总长度为27.15 μm，长度变化范围为0.73～1.85 μm，染色体相对长度变化范围为 3.33%～8.51%，最长染色体与最短染色体比值为2.53，臂比值1.06～3.79。核不对称系数为58.21%，染色体长度比为 2.53，按照 Stebbins[10]（1971）的核型分类标准，小叶芥的染色体核型在遗传进化上属于“2B”型。

2.3 白花芥的核型分析

白花芥的染色体、核型和核型模式见图7~9，核型参数见表3。分析得到白花芥染色体数目为2n=4x=AABB=36，核型公式为 2n=4x=22m+12sm+2st，根据 Levan 等[9]的染色体分类标准，第 4，5，8，9，11，13，14，15，16，17 和 18 号染色体为中间着丝粒染色体，第 1，2，3，6，10 和 12 号染色体为亚中间着丝粒染色体，第7号染色体为亚端着丝粒染色体。染色体总长度 19.43 μm，长度变化 0.65～1.83 μm之间，染色体相对长度变化范围为3.35%～9.40%，最长染色体与最短染色体比值为2.85，臂比值1.10～3.18。核不对称系数为61.61%，染色体长度比为2.82，按照Stebbins[10]（1971）的核型分类系统，白花芥的染色体核型在遗传进化上属“2B”型。

图4 小叶芥有丝分裂中期染色体（2n=36）

图5 小叶芥染色体核型

图6 小叶芥染色体核型模式

3 讨论与结论

芥菜染色体较小，试验中应注意几个关键因素。首先，最重要的是解离的时间，本研究中采用的是酸解离法，若解离时间过长，会破坏染色体，最后难以找到清晰的染色体，解离时间过短，根尖不够软，会影响压片结果，最终染色体不分散，难以看清楚染色体。经过多次试验，发现解离时间在6～8 min效果最好，具体要根据根尖的情况。其次，是取材时根尖的长度，通过多次试验对比发现，根尖长度在1 cm左右，取比较粗壮的根尖，压片效果更好，更易观察到中期染色体，若根尖过长，则不易解离，压出的根尖中期细胞较少，且染色体不分散，数不清条数。再次，取材的时间也很重要，试验中发现，在9：00~11：00 和 15：00~17：00 这 2 个时间段取材的根尖中期细胞更多，而其他时间取材的根尖处于中期的染色体较少。最后是染色试剂，采用了2种试剂对比，将根尖分成2组，一组加1滴卡宝品红后压片，另一组置于醋酸洋红中染色，经多次比较发现，用卡宝品红染色的根尖更容易观察到染色体，且染色更深。

本试验研究了小叶芥、大叶芥和白花芥染色体的核型，结果表明，这3种叶用芥菜的染色体的数目均为2n=36，没有发现倍性变异和非整倍性变异，说明芥菜的染色体数目是比较稳定的。分析3个变种的核型组成可以看出，它们大多数的染色体为中间着丝粒染色体 （m）和亚中间着丝粒染色体（sm），小叶芥和白花芥各有1对亚端部着丝粒染色体（st），大叶芥有 2 对亚端部着丝粒染色体（st），其中小叶芥的核型类型为“2B”，大叶芥的核型类型为“3B”，白花芥的核型类型为“2B”。本试验结果与童南奎[5]和王建波等[8]的研究结果基本一致。

著名植物分类和进化学家 Stebbins[10]（1971）认为，高等植物核型进化的基本趋势是由对称向不对称方向发展的，系统演化上处于比较古老或原始的植物，往往具有较对称的核型，不对称的核型通常出现在较进化或特化的植物中。而根据童南奎[5]和王建波等[8]的研究认为，在芥菜中，核型进化的基本趋势是由不对称向对称发展。本研究中，小叶芥、大叶芥和白花芥的核型不对称系数分别为58.21%、66.33%和61.61%，亦即大叶芥＞白花芥＞小叶芥，表明大叶芥的核型比白花芥和小叶芥的核型不对称性强。据历史记载，大叶芥的栽培历史最短，小叶芥是较原始芥菜品种。因此，本研究支持童南奎[5，12]、王建波等[8]和付杰等[13]的观点，认为小叶芥是比较原始的芥菜品种，而大叶芥和白花芥相对来说是比较进化的品种，由此可以推断大叶芥和白花芥可能是由小叶芥进化而来。

表2 小叶芥的染色体参数

图7 白花芥有丝分裂中期染色体（2n=36）

图8 白花芥染色体核型

图9 白花芥染色体核型模式

表3 白花芥的染色体参数

[1]李懋学，张赞平.作物染色体及其研究技术[M].北京：中国农业出版社，1996：1-60.

[2]刘佩瑛.中国芥菜[M].北京：中国农业出版社，1996：167.

[3]陈材林，陈学群，周源，等.中国的芥菜起源探讨[J].西南农业学报，1992，5（3）：6-11.

[4]杨以耕，刘念慈，陈学群，等.芥菜分类研究[J].园艺学报，1989（2）：113-121.

[5]童南奎.芥菜不同变种的核型及杂种染色体行为的观察[J].西南农业大学学报，1991，13（3）：321-324.

[6]孟秋峰，王毓洪，汪炳良，等.芥菜分类及茎瘤芥（榨菜）育种技术研究进展[J].中国农学通报，2007，23（11）：184-187.

[7]况小锁，陈发波.茎瘤芥（榨菜）种质资源研究进展[J].现代农业科技，2011（13）：134-137.

[8]王建波，利容千.芥菜不同变种的核型变异初探[J].园艺学报，1992，19（3）：245-249.

[9]Levan A,Fredga K,Sandberg A A.Nomenclature for centromeric position on chromosomes[J].Hereditas,1964,52:201-220.

[10]Stebbins G L.Chromosomal evolution in higher plant[M].London:Edward Arnold Ltd.(Publishers),1971:85-104.

[11]Arano H.Cytological studies in subfamily Carduoideae(Composite)of Japan,Ⅸ[J].Botanical Magazine(Tokyo),1963,76:32-39.

[12]童南奎，陈世儒.芥菜几个品种主要经济性状的遗传规律研究[J].园艺学报，1992，19（2）：151-156.

[13]付杰，张明方，王涛.芥菜类作物的遗传多样[J].细胞生物学杂志，2004（26）：344-348.

Karyotypic Analysis on Three Types of Leaf Mustard(Brassica juncea)

FANG Ping,CHEN Fabo,YAO Qilun,WANG Ling
(Department of Life Sciences,Yangtze Normal University,Chongqing 408100)

In this study,we investigated the karyotypic characteristics of three leaf mustard(Brassica juncea)by observing the morphology of metaphase chromosomes of the root tips.The results showed that the karyotypic formula ofB.junceavar.rugosawas 2n=4x=14m+18sm+4st,and the chromosomal asymmetry index was 66.33%,which belonged to 3B type.The karyotypic formula ofB.junceavar.foliosawas 2n=4x=30m+4sm+2st,and the chromosomal asymmetry index was 58.21%,which belonged to 2B type.The karyotypic formula ofB.junceavar.leucanthuswas 2n=4x=22m+12sm+2st,and the chromosomal asymmetry index was 61.61%,which belonged to 2B type as well.The three types of leaf mustard had the same chromosome number,but their karyotype was variable in total chromosome length,relative chromosome length,arm ratio and ratio between the longest and shortest chromosome,which indicated that the three different types of leaf mustard had similar genetic traits.According to the chromosomal asymmetry index,we found out thatB.junceavar.foliosabelonged to comparatively primitive type compared to the other two.

Leaf mustard;Chromosome;Karyotypic analysis

S637

A

1001-3547（2014）12-0013-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.12.004

重庆市教委科技计划项目（KJ131324）；重庆市教委科技计划项目（KJ121304）

方平（1965-），男，本科，副教授，主要从事作物遗传育种研究，E-mail：chenfabo963@aliyun.com

陈发波（1981-），男，通信作者，博士，副教授，主要从事作物遗传育种研究，电话：13983320701，

E-mail：chenfabo963@126.com

2014-02-09