百日草的核形态学研究

孔红++薛敏

摘要：研究百日草（Zinnia elegans Jacq.）的核形态学特征，可为分类和育种工作提供细胞学依据。采用常规压片法，对百日草进行了核形态学研究。结果表明，①间期核里染色中心数目较少，形状比较规则，多分布于细胞中央，为复杂染色中心型。②有丝分裂前期染色体由染色较深的异固缩节段和染色较浅的常染色质节段相间排列而成，较多地分布于细胞中央，前期染色体为中间型。③有丝分裂中期染色体数目2n=24，为二倍体。④核型公式为：K（2n）=2x=24=24 m，最长染色体与最短染色体的比值为1.52，臂比大于2的染色体百分率为0，核型属1A型，为最对称的核型。臂指数NF值为48。⑤有丝分裂后期和末期正常。这些核形态学的证据进一步支持了百日草在形态上属于原始类群的观点.

关键词：百日草（Zinnia elegans Jacq.）；染色体；核型；核形态学

中图分类号：S681.9；Q343.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）17-4225-03

百日草（Zinnia elegans Jacq.）属于菊科（Compositae）百日草属（Zinnia L.）一年生草本花卉，原产墨西哥等北美洲国家，全年开花，品种繁多。中国百日草栽培始于20世纪20年代，主要从美国和日本引进。20世纪80年代后，中国较大规模地从美国、日本以及欧洲引种百日草新品种，使国内的百日草盆花生产得到快速发展。目前百日草的研究多集中在引种和栽培技术上，有关细胞学方面的研究有一些报道[1-6]，但核形态学未见有全面系统的研究。试验对百日草细胞的有丝分裂各期进行了观察、对中期染色体进行计数并做核型分析，同时与前人的研究进行比较，旨在为百日草的种质资源鉴定、起源分类、物种演替、良种培育补充更多的细胞学证据。

1 材料与方法

试验采用的百日草种子购于河北省廊坊市西环花卉市场。将百日草成熟种子水培萌发，采用根尖常规压片法做核型分析，选取百日草生长正常的根长0.5 cm左右的前端部分，用0.002 mol/L的8-羟基喹啉处理3 h，卡诺Ι固定液固定20 h，取出后用1mol/L HCl 在60 ℃下解离10 min，去离子水冲洗3次后，卡宝品红染色，取根尖1～2 mm部分（分生组织）压片观察，常规压片，冰冻揭盖片，自然干燥，中性树胶封片，在Olympus光学显微镜下选取若干个染色体分散良好、着丝点清晰的根尖细胞进行核型分析与核型分类，并显微摄影。间期核与有丝分裂前期核染色体形态划分按Tanaka[7，8]的标准，中期染色体核型分析按全国第一次植物染色体学术讨论会建议的标准[9]实施，核型分类按Stebbins[10]提出的标准完成。

2 结果与分析

2.1 根尖细胞间期核和有丝分裂前期染色体

百日草根尖细胞有丝分裂观察结果见图1。从图1可见，百日草根尖细胞间期核异染色质形成较多的染色中央微粒，局部聚集形成若干大的异固缩块，分布于细胞一侧（图1-A）。前期染色体由染色较深的异固缩节段和染色较浅的常染色质节段相间排列而成（图1-B），按照Tanaka[7，8]的标准，间期核属于复杂染色中心型，前期染色体属于中间型。

2.2 根尖细胞有丝分裂中期染色体

根尖细胞有丝分裂中期染色体数目及核型见图2，核型模式图见图3，核型分析数据见表1。从图2、图3、表1可见，百日草体细胞染色体数目2n=24，为二倍体。核型公式K（2n）=2x=24=24 m，均为中部着丝点染色体。最长染色体与最短染色体的比值为1.52，臂比大于2的染色体百分率为0，核型属1A型，臂指数NF值为48。

2.3 根尖细胞有丝分裂有丝分裂后期和末期染色体

从图1还可见，百日草根尖细胞有丝分裂在后期（图1-C）和末期（图1-D）正常，没有观察到染色体数加倍、染色体桥、落后染色体、双核等异常现象。

3 小结与讨论

试验结果表明，百日草体细胞染色体数目2n=24，染色体基数为12，这个结果与文献报道[1-4]的染色体数目相同，并且都没有发现多倍体和非整倍体现象。虽然以上研究取材的地点差异较大，但染色体数目受环境的影响较小，具有很高的稳定性，说明不同居群百日草体细胞染色体数目表现出了高度的一致性。

从百日草的核型公式来看，试验结果和其他文献报道的情况存在一定的差异，具体见表2。分析表2可知，试验得到的核型公式与之前已发表的研究报道差异主要体现在随体的数目和位置上。陈瑞阳等[1]报道，百日草染色体核型公式为K（2n）=2x=24=24 m（2SAT），第一对染色体具随体；胡成华等[2]报道，百日草染色体核型公式K（2n）=2x=24=4 M+16 m+4 m（SAT），有两对随体染色体，随体位置未说明；黄少甫等[3]研究认为，百日草染色体核型公式为K（2n）=2x=24=22 m +2 m（SAT），第三对染色体具随体。本试验研究结果显示，百日草染色体核型公式为K（2n）=2x=24=24 m，没有发现随体；这种核型的多样性反映出了百日草在居群水平上存在遗传多样性，这在其他菊科植物的染色体研究中也有不同居群核型公式出现差异的报道[11]。

百日草的核型属1A型，为最对称的核型，这与前人的报道[1-4]一致。按Stebbins[10]的核型分类标准，在植物界，核型进化的基本趋势是由对称向不对称发展，系统演化上处于比较古老或原始的植物大多数具有较对称的核型，而不对称的核型则常见于衍生或进化较高级的植物中。可见百日草是菊科向日葵族较为原始的种类，细胞学的证据进一步支持了它在形态上属于原始类群的观点。

多倍体植株一般具有花朵大、花瓣较多、花色加深或改变、花期延长、抗逆性和适应性加强、耐贮运等形态或特性改变，因而多倍体育种将大大增强观赏植物的观赏价值和商品价值。百日草的染色体数目2n=2x=24，数目较少，倍数低，可尝试对其进行多倍体诱导育种研究，以期选育出具有自主知识产权的多倍体新品种。

参考文献：

[1] 陈瑞阳，宋文芹，李秀兰，等.中国主要经济植物基因组染色体图谱（第三册）[M].北京：科学出版社，2003.235-236.

[2] 胡成华，方建忠.百日草染色体核型分析[J].南京大学学报，1991，27（2）：412-414.

[3] 黄少甫，赵治芬.三种观赏植物的染色体研究[J].广西植物，1995，15（1）：43-46.

[4] 叶要妹，陈天花，齐迎春，等.百日草根尖和花药愈伤组织染色体制片技术[J].广西植物，2007，27（5）：673-675.

[5] 叶要妹，陈天花，胡秋实，等.百日草雄性不育系的获得及其细胞学观察[J].中国农业科学，2008，41（5）：1436-1443.

[6] RAMALINGAM R S，RANGASOMY S R，RAMAN V S. The cytology of an interspecific hybrid in Zinnia[J]. Cytologia， 1971， 36： 522-528.

[7] TANAKA R.Types of resting nuclei in Orchidaceae[J].Botanical Magazine Tokyo， 1971， 84： 118-122.

[8] TANAKA R. Recent karyotype studies[A].OGAWA K， KOIKE S，KUROSUMI I， et al. Plant Cytology[M]. Tokyo： Asakura， 1977. 293-326.

[9] 李懋学，陈瑞阳.关于植物核型分析的标准化问题[J].武汉植物学研究，1985，3（4）：297-302.

[10] STEBBINS G L.Chromosomal Evolution in Higher Plant[M]. London： Edward Amold，1971.87-90.

[11] 张 凡，张 芹，龙双红.波斯菊核型分析[J].草业科学，2012，29（11）：1715-1717.