新疆欧洲李种质资源染色体核型分析

孙 琪，廖 康，耿文娟，曼苏尔·那斯尔，刘 欢，徐桂香

（新疆农业大学特色果树研究中心，乌鲁木齐830052）

新疆欧洲李种质资源染色体核型分析

孙 琪，廖 康＊，耿文娟，曼苏尔·那斯尔，刘 欢，徐桂香

（新疆农业大学特色果树研究中心，乌鲁木齐830052）

运用常规制片法，以5个新疆欧洲李类型种质资源为研究材料，对其染色体核型特征进行观察测量及数据分析。结果表明：（1）供试的5个欧洲李类型均为六倍体（2n＝6x＝48），均含有不同数量的m和sm染色体，相对长度系数均包括L、M2、M1和s等4种类型。（2）5个欧洲李类型染色体的平均臂比范围为1.46～1.69，核型类型均属2B型，核型不对称系数范围为59.13%～62.34%。研究认为，新疆欧洲李核型特征具有种共性的同时，不同类型间也具有一定程度的差异，核型进化趋势总体由对称向不对称发展。在核型特征上，国外引进欧洲李品种与塔城槟子具有较近的亲缘关系，而塔城酸梅与野生欧洲李的亲缘关系较近。

新疆；欧洲李；染色体；核型分析

欧洲李（Prunus domestica L.）是蔷薇科（Rosaceae）李属（Prunus）植物［1］，在新疆的天山南北分布着较丰富的欧洲李资源，主要有塔城地区的塔城酸梅和塔城槟子、伊犁地区的野生欧洲李、喀什地区的伽师酸梅和国外引进欧洲李品种共5个类型［2－3］，伽师酸梅、塔城酸梅、塔城槟子是当地农家栽培的欧洲李，有较长的栽培历史，而野生欧洲李分布于新疆伊犁地区的新源县、巩留县部分山区，是目前世界上唯一发现野生欧洲李分布的区域［4－5］。这些材料之间有何种亲缘关系？是如何进化的？尚不完全清楚。

核型分析是一种从细胞学角度研究亲缘关系的方法，已被广泛应用于枣［6］、枇杷［7］、榛子［8］、香蕉［9］等果树，为研究它们的遗传关系、起源演化等内容提供了必要的细胞学证据。目前为止，仅林盛华等［1011］、蒲富慎等［12］对6个种的李属植物材料进行了染色体数目及部分核型分析研究，而晁无疾等［13］、魏文娜等［14］、王然等［15］都在研究染色体时涉及部分李属材料。欧洲李染色体的研究就更少见，只有陈瑞阳［16］曾做过一例核型分析，另有其它少数数目上的报道［10］，尚未见有针对欧洲李种内不同类型材料染色体核型分析的研究报道。

本试验选取新疆具代表性的5个类型欧洲李单株进行核型分析，以期揭示不同欧洲李类型的染色体核型特征，为研究欧洲李亲缘关系和进化发育提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

分别在新疆的伽师、塔城和伊犁3个地区采集5个欧洲李类型的成熟种子，各类型种子数量不少于200粒，具体采样类型及分布位置见表1。

1.2 方 法

采集的欧洲李种子去外壳及内种皮，于150 mg／L GA3溶液中浸泡24h，再用蒸馏水浸泡12 h［17］，后置于湿润滤纸上25℃条件下培养，待根尖生长至1～1.5cm时，切取头部0.5cm，在0.1%秋水仙素溶液中4℃条件下预处理6～7h，固定液［甲醇∶冰乙酸＝3∶1（V／V）］中固定24h以上，37℃条件下于2%纤维素酶和2%果胶酶混合液中解离75～150min，再在60℃条件下1mol／L HCl溶液中解离15min，蒸馏水中后低渗30min，切取根尖分生组织大约0.1cm，用镊子适当压碎，卡宝品红染色30min，压片镜检。成片在Nikon ECLIPSE 80i显微镜的100×油镜下观察，用NIS－Elements F 3.0软件拍照。

各类型分别选取30个以上细胞计数染色体数目，其中5个染色体分散良好的中期分裂相细胞，使用Motic Images Advanced 3.2显微图像分析软件测量染色体长度。相对长度、臂比、着丝点位置、染色体排序及核型公式的书写参考李懋学等［18－19］的标准，相对长度系数的计算及分类参考Guo［20］，以Stebbins［21］的方法确定核型分类，按Arano［22］的公式计算核型不对称系数，最后用Excel 2010和Photoshop软件处理数据并制作核型模式图，SPSS软件做聚类分析。

2 结果与分析

表1 采样单株类型及分布位置Table 1 The types and distribution locations of sampling plants

2.1 核型分析

5个新疆欧洲李类型的中期染色体形态、染色体核型以及染色体核型模式如图1所示，各类型染色体参数和核型特征如表2和表3所示。

结果表明，供试5类欧洲李单株均含有48条染色体且均为6倍体，JS1（国外引进欧洲李品种）、JS12（伽师酸梅）、T2（塔城槟子）、T10（塔城酸梅）和YE（野生欧洲李）的染色体相对长度范围分别为1.53%～3.32%、1.42%～3.67%、1.42%～3.23%、1.39%～3.54%以及1.39%～3.23%，可见在相对长度范围上5个欧洲李类型的差异并不明显。当以相对长度系数分类时，5个欧洲李类型均含有长染色体（L）、中长染色体（M2）、中短染色体（M1）以及短染色体（s）4种类型，即5类欧洲李染色体的相对长度类型都较丰富。其中L型染色体在5个欧洲李类型中均有6条，而M2型、M1型和s型染色体的数量在各类型中则不完全相同，但5个欧洲李类型均含有较多的M1型染色体，其次是M2型染色体，s型染色体的数量则与L型染色体数量较为接近。当以臂比分类时，5个欧洲李类型都含有中部着丝点（m）染色体和近中部着丝点（sm）染色体两种类型，数量却不尽相同。其中，JS1（国外引进欧洲李品种）含有42条m染色体和6条sm染色体，是sm染色体含量最少的类型单株，JS12（伽师酸梅）则含有m和sm染色体各2 4条，T2（塔城槟子）、T10（塔城酸梅）和YE（野生欧洲李）均含有36条m染色体和12条sm染色体。此外，5个欧洲李类型中均未发现随体染色体和B染色体。

图1 5个新疆欧洲李中期染色体形态、染色体核型及核型模式5个新疆欧洲李代号同表1；下同Fig.1 The metaphase chromosome morphology，karyotype and karyotype model of 5European plums The code of 5European plums are same as in Table 1；the same as below

表2 5个新疆欧洲李的染色体参数Table 2 The chromosome parameters of 5European plums

核型特征方面，5个新疆欧洲李类型的平均臂比范围为1.46～1.69，臂比＞2的染色体比例范围为4.17%～20.83%，染色体长度比范围为2.17～2.59，核型类型均为2B型，核型不对称系数范围为59.13%～62.34%。由此可见，虽然在其它4项指标上5个新疆欧洲李类型均具有不同程度的差异，但它们的核型类型一致。另外，与其它单株相比，JS12（伽师酸梅）在4项有差异的指标上均为最大值。除在臂比＞2的染色体比例上，JS1（国外引进欧洲李品种）和T2（塔城槟子）同为最小值，其它3项有差异核型指标的最小值都只出现在JS1（国外引进欧洲李品种）上。

2.2 核型进化趋势分析

由于核型不对称系数和染色体长度比是表示核型进化趋势的关键指标，故参考前人［23－24］方法，制作可综合这2项核型指标特点的图2，充分展现5类新疆欧洲李的核型进化趋势。图2中越靠近右上角的欧洲李类型具有越高的染色体核型进化程度，即5个新疆欧洲李类型单株的染色体核型进化程度由低到高的顺序为：JS1（国外引进欧洲李品种）、T2（塔城槟子）、YE（野生欧洲李）、T10（塔城酸梅）、JS12（伽师酸梅）。其中，JS12（伽师酸梅）的核型进化程度明显高于其它4类欧洲李，而剩余4类欧洲李中，T10（塔城酸梅）的核型进化程度又相对较高，其次是YE（野生欧洲李）和T2（塔城槟子），而JS1（国外引进欧洲李品种）的核型进化程度相对较低。

2.3 聚类分析

参考前人［23，25］方法，以核型特征中的平均臂比、染色体长度比和核型不对称系数为原始数据提取主成分，再以5个新疆欧洲李类型的主成分得分进行聚类，结果（图3）显示，大约在遗传距离6.0处，5个类型供试欧洲李单株被划分为3类，JS1（国外引进欧洲李品种）和T2（塔城槟子）聚为一类，T10（塔城酸梅）和YE（野生欧洲李）聚为一类，而JS12（伽师酸梅）则被单独划分为一类。当遗传距离大于6.0以后，除JS12（伽师酸梅）仍然自成一类外，其余欧洲李类型已聚为同一类。说明在核型特征上，国外引进欧洲李品种和塔城槟子的相似度高，塔城酸梅和野生欧洲李的相似度高，而伽师酸梅具有其自身的核型特点。

表3 5个新疆欧洲李的核型特征Table 3 Karyotype characteristics of 5European plums

图2 5个新疆欧洲李的进化趋势Fig.2 The evolutionary trends of 5European plums

图3 5个新疆欧洲李的染色体核型聚类Fig.3 The cluster of 5European plums based on karyotype

3 讨 论

本试验结果表明，5个新疆欧洲李类型均含48条染色体，为6倍体，依着丝点位置判断，都含有m和sm 2种染色体类型。这与此前陈瑞阳［16］对欧洲李染色体核型的报道基本一致。但在染色体数目上与林盛华［10］之前对野生欧洲李的研究结果略有不同，未发现其二倍体（2n＝16）类型，可能是采样地点或种类不同所致。据前人［26］研究，恶劣环境中，具有B染色体的植株适应性和竞争能力更强。但本试验5个新疆欧洲李类型均未发现B染色体，可见新疆欧洲李资源对恶劣环境的适应能力有限，这可能是野生欧洲李资源近年来分布急剧减少的原因之一［27］。同时，本试验补充了农家栽培欧洲李的核型分析，丰富了欧洲李不同核型特征指标的数据，为首次报道。

核型进化趋势方面，试验表明伽师酸梅的核型进化程度明显高于其它4类新疆欧洲李，而塔城酸梅位列第二，其次是野生欧洲李和塔城槟子，国外引进欧洲李品种的核型进化程度相对最低。Stebbins［21］认为，在植物进化过程中起主导作用的规律是，伴随物种的进化与形态的专化，染色体核型呈现由对称向不对称发展的进化趋势，即核型不对称的植物通常伴随着形态上的专化和减化［28］。笔者之前在新疆欧洲李果实外观及花粉形态上的观察结果显示，国外引进欧洲李品种的果实形状比塔城槟子丰富，野生欧洲李的花粉外壁纹饰类型比伽师酸梅及塔城酸梅丰富。因此，结合本试验结果可知，它们在物种进化或形态专化的同时，也存在正向的核型进化趋势，即核型由对称向不对称发展。这与前人在其它物种上的观察分析结果相一致［29－30］，基本可以印证其理论普遍性。

依据前人［21］建立的理论基础可知，植物染色体的核型进化趋势主要有2条路线，其一是染色体着丝点由中部至端部的变化，其二是染色体长度差距不断扩大的变化。本研究中核型不对称系数和染色体长度比变动较大的欧洲李类型分别符合2种核型进化路线。5个新疆欧洲李类型中，伽师酸梅和野生欧洲李更符合第一种路线，塔城酸梅、塔城槟子以及国外引进欧洲李品种更符合第二种路线，这可能与核型相似程度有一定的关系。但自然界条件多变，伴随物种的进化，某种核型进化趋势路线通常不会单一出现，它们很可能混合交错甚至反向。李懋学等［19］和Stebbins［21］均认为染色体核型进化趋势及物种进化趋势都不是单一孤立的，有正向、反向或两个相反过程均存在的可能，并且在某些植物的科属中已得到证实。也就是说，如果与林培钧［31］一样赞同野生欧洲李是栽培欧洲李的祖先，那么在5个新疆欧洲李类型之间，应该还存在某种核型反向进化的趋势。即伴随野生欧洲李向塔城槟子及国外引进欧洲李品种进化的同时，染色体核型进化趋势由不对称向对称发展。

染色体是植物遗传物质的载体，核型分析对于鉴定属下或种下物种的亲缘关系具有重要指导意义［19，32］。由聚类分析的原理及试验结果可知，在核型特征上更相似的类型应具有更相近的亲缘关系，所以国外引进欧洲李品种和塔城槟子的亲缘关系较相近，而塔城酸梅和野生欧洲李的亲缘关系较相近，也符合这些材料的植物学形态特征的相似性。根据染色体场理论，欧洲李的染色体属于绝对长度1～4 μm的小染色体类型，其染色体场严格，基因调度自由度较小［19］。这种染色体类型对于核型的变异进化有一定的阻力，所以不同欧洲李类型在染色体核型特征上的差异并不是很大。也就是说，有可能某些基因发生变异对欧洲李的进化产生了一定的影响，但此时核型特征上并未表现出较明显的变化。故从核型水平上获得的亲缘关系结果，虽比外观特征可信得多，但与基因水平相比还是具有一定的局限性，需从多个角度综合分析，才能获得较为可靠的亲缘关系结果。

综上所述，新疆欧洲李种质资源染色体核型特征具有种共性的同时，不同类型之间也具有一定程度的差异。核型进化趋势总体由对称向不对称发展，但也存在部分反向过程。根据核型特征相似性，国外引进欧洲李品种与塔城槟子具有较近的亲缘关系，塔城酸梅和野生欧洲李的亲缘关系较近，而伽师酸梅在核型特征上具有一定的特殊性。

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（编辑：宋亚珍）

Karyotype Analysis of Prunus domestica L.Germplasm Resources in Xinjiang

SUN Qi，LIAO Kang＊，GENG Wenjuan，MANSUR Nasir，LIU Huan，XU Guixiang
（Research Centre of Characteristic Fruit Tree，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China）

The karyotypes of 5types of Xinjiang European plum were studied using traditional squash method.The results showed that：（1）the ploidy levels of tested materials were all hexaploid（2n＝6x＝48）.All tested materials contained different numbers of‘m’and‘sm’chromosomes.All tested materials contained L，M2，M1and s in total 4types of relative length index.（2）Arm ratio means of 5types of European plum ranged from 1.46to 1.69.Karyotype types of 5European plum types were all‘2B’.Asymmetrical karyotype coefficients of 5types of European plum ranged from 59.13%to 62.34%.In summary，karyotype of European plum in Xinjiang had their common characteristics.There were some differences among different types of European plum in Xinjiang.The karyotype evolutionary trends of European plum in Xinjiang were changed from symmetric to asymmetric in general.On the karyotype characteristic，introduced European plum varieties and Tacheng Binzi had the nearly phylogenetic relationship.However，Tacheng Smoked plum and wild European plum had the nearly phylogenetic relationship.

Xinjiang；European plum；chromosome；karyotype analysis

Q343.2＋2

A

10.7606／j.issn.1000－4025.2015.06.1153

1000－4025（2015）06－1153－07

2015－02－13；修改稿收到日期：2015－04－23

国家自然科学基金（31160387）；新疆维吾尔自治区果树重点学科基金

孙 琪（1989－），女，在读硕士研究生，主要从事果树种质资源方面的研究。E－mail：1056441863＠qq.com

＊通信作者：廖 康，教授，博士生导师，主要从事果树栽培与果树种质资源方面的研究。E－mail：13899825018＠163.com