中國沙棘染色體核型及進化研究

摘要：對中國沙棘（Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ Ｌｉｎｎ． ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ Ｒｏｕｓｉ）的染色體進行了核型分析，結果表明，中國沙棘染色體數目為２ｎ＝２４，基數為１２，未發現具有非整倍體和多倍體的個體；其核型公式為２ｎ＝２４＝１４Ｍ＋１０ｍ，染色體中未發現隨體，染色體相對長度組成為２ｎ＝４Ｌ＋６Ｍ２＋１０Ｍl＋４Ｓ，核型屬于“１Ｂ”型，核型不對稱系數Ａｓ．Ｋ為５４％。同時，根據Ｓｔｅｂｂｉｎｓ的核型進化理論和分支系統學的編序、賦值方法，對核型的４個重要性狀進行了分析，結果表明，中國沙棘染色體的進化指數為３，進化程度較低，屬于較原始種；這些研究結果為中國沙棘資源的開發、良種的選育和分類提供了細胞學理論依據。

關鍵詞：中國沙棘；染色體核型；進化

中圖分類號：Ｓ７９３．６；Ｑ３４３．２＋２；Ｑ３４９＋．５１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）08－1599-03

Study on the Chromosome Karyotype and Evolution ｏｆ Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ Linn. ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ Rousi

ＷＡＮＧ Ｂｉｎ

（Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ， Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ｋａｒｙｏｔｙｐｅ ｏｆ Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ Ｌｉｎｎ． ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ Ｒｏｕｓｉ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｈ． ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ ｗａｓ ２ｎ＝２４， ｂａｓｉｃ ｎｕｍｂｅｒ was １２， ｎｏ ａｎｅｕｐｌｏｉｄｙ ａｎｄ ｐｏｌｙｐｌｏｉｄ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ； Ｔｈｅ ｋａｒｙｏｔｙｐｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ ２ｎ＝２４＝１４Ｍ＋１０ｍ， ｎｏ ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ ｗere ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗａｓ ２ｎ＝４Ｌ＋６Ｍ２＋１０Ｍｌ＋４Ｓ， ｔｈｅ ｋａｒｙｏｔｙｐｅ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ “１Ｂ” ｔｙｐｅ， ｔｈｅ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｋａｒｙｏｔｙｐｅ ｗａｓ ５４％． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Sｔｅｂｂｉｎｓ’ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ｋａｒｙｏｔｙｐe ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｏｒｄｅｒｉｎｇ ａｎｄ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｃｌａｄｉｓｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓ， ｆｏｕｒ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｒａｉｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ ｋａｒｙｏｔｙｐｅ ｏｆ Ｈ． ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ ｗａｓ ｔhｒｅｅ， ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ ｗａｓ ｌｏｗ， ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｓｐｅｃｉｅｓ； tｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｃｙｔｏｌｏｇｙ ｔｈｅｏｒｙ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｂｒｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ ｖａｒｉｅｔｙ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ Ｌｉｎｎ． ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ Ｒｏｕｓｉ； chromosome ｋａｒｙｏｔｙｐｅ； ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ

中國沙棘為胡頹子科（Ｅｌａｅａｇｎａｃｅａｅ）、沙棘屬（Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ Ｌｉｎｎ）、沙棘（Ｈ． ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ Ｌｉｎｎ．）的亞種（Ｈ． ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ Ｌｉｎｎ． ｓｓｐ． ｓｉｎｅｎｓｉｓ Ｒｏｕｓｉ）；世界上有９個亞種，中國有５個，廣泛分布于西北、華北等地。中國沙棘果實富含維生素和有機酸，可制作各種保健食品、飲料，種子可榨油，樹皮可提取栲膠，根具根瘤，能夠增加土壤肥力，也是防風固沙、水土保持及供庭園觀賞的良好樹種［１］。中國沙棘因其亞種、群體和生態型的差異，導致果實內營養成分差異很大，直接影響其經濟價值的利用，因此在開發利用時有必要進行分類和整理。當前，中國沙棘在形態、地理分布等方面的研究已有很多，而有關中國沙棘染色體核型方面的研究較少?；诖?，筆者在國內首次對中國沙棘染色體核型的演化進行了分析和討論，旨在為中國沙棘的選育提供理論依據［２］。

１材料與方法

試驗所用的材料是在青海省林業科學研究所實驗基地于早晨８∶００至９∶００采集的中國沙棘雌雄株枝條，選擇生長良好的一年生嫩枝的莖尖組織，切下莖尖，放入預處理液內（８－羥基喹啉）２～３ ｈ；預處理后的莖尖經水洗后，放入卡諾固定液（無水乙醇∶冰醋酸＝３∶1，Ｖ／Ｖ）中固定；固定好的材料放入１ ｍｍｏｌ／Ｌ鹽酸于６０℃下處理２５ ｍｉｎ；將解離好的材料用清水沖洗２～３次，采用改良的卡寶品紅染色１５ ｍｉｎ，然后進行壓片，鏡檢，顯微攝影［３－５］。選擇３０個染色體分散良好的、處于有絲分裂中期的細胞進行計數，統計染色體的數目，選?。祩€染色體形態清楚的細胞進行核型分析［６，７］，根據中期染色體的相對長度和臂比兩項主要指標進行核型分類［８］，核型不對稱系數按Ａｒａｎｏ［９］的方法計算，核型分析依照Ｓｔｅｂｂｉｎｓ［１０］提出的標準進行。

２結果與分析

２．１中國沙棘染色體的形態特征

中國沙棘染色體的形態特征分別見圖１、圖２、圖３、表１。從圖１、圖２、圖３、表１可見，中國沙棘染色體中第四對、第五對、第七對、第八對、第十對、第十一對、第十二對染色體屬于正中部著絲粒染色體（Ｍ），第一對、第二對、第三對、第六對、第九對染色體屬于中部著絲粒染色體（ｍ），最長染色體與最短染色體的比值為３．７５，臂比的變化范圍為１．０～１．５之間。

２．２中國沙棘染色體的核型特征

中國沙棘染色體數目為２ｎ＝２４，基數為１２，未發現具有非整倍體和多倍體的個體，表明中國沙棘染色體的雜合程度低，種的遺傳性穩定。

中國沙棘染色體組的總長度為１９．５４ μｍ，其中最長染色體長度為２．９２ μｍ，不超過３ μｍ；染色體相對長度系數Ｉ．Ｒ．Ｌ≤１．００的比例接近６０％，這在植物中屬于較小的染色體。

中國沙棘染色體的長度比值（ＬＲ，指最長染色體長度／最短染色體長度）為３．７５，臂比大于２∶１的染色體比例為０，屬于“１Ｂ”型，核型不對稱系數Ａｓ．Ｋ為５４％，在進化上屬于較原始的種類。由以上核型分析結果表明，中國沙棘染色體的核型公式為２ｎ＝２４＝１４Ｍ＋１０ｍ。

２．３中國沙棘染色體的進化指數

Ｓｔｅｂｂｉｎｓ認為，核型的進化趨勢是由對稱向不對稱方向發展的，對稱性大的較為原始，對稱性小的較為進化［１０］。根據中國沙棘染色體的幾個重要性狀，借用分支系統學的常規編序、賦值方法［１１，１２］，可求出反映種群發育程度的進化指數，從而得出中國沙棘的進化水平。

２．３．１染色體長度比（ＬＲ）染色體長度的比值越大，則核型越傾向于不對稱。染色體長度比可分為４個進化段，即２．２０以下（賦值為０）→２．２０～２．６０（賦值為１）→２．６0～３．００（賦值為２）→３．００以上（賦值為３）。

２．３．２平均臂比（ＭＡＲ）染色體平均臂比的數值越大，則核型越傾向于不對稱。染色體平均臂比大致可分為３個進化段，即１．３０以下（賦值為０）→１．３０～１．４０（賦值為１）→１．４０以上（賦值為２）。

２．３．３不對稱系數（Ａｓ．Ｋ）染色體核型不對稱系數的數值越大，則核型越傾向于不對稱。染色體核型不對稱系數也可分為３個進化段，即５６．００以下（賦值為０）→５６．００～５８．００（賦值為１）→５８．００以上（賦值為２）。

２．３．４臂比大于１．７的染色體比例染色體臂比值越大，核型也越傾向于不對稱。染色體臂比大于１．７的染色體比例也存在３個進化段，即由０．１４以下（賦值為０）→０．１４～０．１９（賦值為１）→０．１９～０．２４（賦值為２）。將上述性狀的賦值疊加起來，便能得到中國沙棘的進化指數結果（表２）。從表２可見，中國沙棘染色體的核型進化指數較小，其值為３，因此進化程度較低，屬于較原始的種，這與其在核型類型下的判斷是一致的。

３小結與討論

通過對中國沙棘雌雄株的染色體核型進行對比分析，發現中國沙棘染色體較小，最長的不超過３ μｍ，通過３０個染色體分散良好的莖尖細胞觀察計數，最后確定中國沙棘的染色體數目為２ｎ＝２４，這與國內外的文獻報道相同。但染色體的核型特征與目前國內外的研究結果有所差異，如王柏青等［１３］研究報道，中國沙棘染色體具中部著絲粒，核型屬于“２Ｂ”型，第三對染色體上有隨體。而筆者的研究認為，中國沙棘雌雄株的核型均屬于“１Ｂ”型，未發現有隨體存在。

目前，關于對中國沙棘染色體的核型進化研究國內還未見報道，本研究采用核型常規分析和進化指數兩方面結合進行討論，綜合得出中國沙棘染色體核型屬于“１Ｂ”型，核型進化指數較小，數值為３，進化程度較低，屬于較原始的種類?？晒┮院蟮闹袊臣N及分子生物學研究作為參考。

參考文獻：

［１］ 周以良，董世林，聶紹荃． 黑龍江樹木志［Ｍ］． 哈爾濱： 黑龍江科學技術出版社，１９８６． ４４４－４４５．

［２］ 杜鳳國，吳榜華，孫振良，等． 魚鱗松的核型分析［Ｊ］． 河南農業大學學報，１９９６，30（２）：１７２－１７３．

［３］ 李懋學，張學方． 植物染色體研究技術［Ｍ］． 哈爾濱： 東北林業大學出版社，１９９１．

［４］ 陳瑞陽，宋文芹，李秀蘭． 植物有絲分裂染色體標本制作的新方法［Ｊ］． 植物學報，１９７９，２１（３）：２９７－２９８．

［５］ 李曉玲，楊進，王洪濤，等． 樹型金銀花染色體制片優化及核型分析［Ｊ］． 河南農業科學，2００９（７）：１０２－１０６．

［６］ 姜麗，計巧靈，張丕鴻． 三個亞麻品種染色體核型分析［Ｊ］． 中國麻業科學，２００８，３０（５）： ２４１－２４５．

［７］ 穆尼熱，張清斌，趙茂林，等． 新引１號東方山羊豆染色體核型分析［Ｊ］． 草業科學，２００９，２６（１７）：９４－９６．

［８］ 李懋學， 陳瑞陽． 關于植物核型分析的標準問題［Ｊ］． 武漢植物學研究，１９８５，３（４）：２９７－３０２．

［９］ ＡＲＡＮＯ Ｈ． Ｃｙｔｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｓｕｂｆａｍｉｌｙ ｃａｒｄｕｏｉｄｅａｅ （ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ） ｏｆ Ｊａｐａｎ．ＩＸ ［Ｊ］． Ｂｏｔ Ｍａｙ （Ｔｏｋｙｏ），１９６３，７６：３２－３９．

［１０］ ＳＴＥＢＢＩＮＳ Ｇ Ｌ． Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｈｉｇｈｅｒ ｐｌａｎｔｓ ［Ｍ］． Ｌｏｎｄｏｎ： Ｅｄｗａｒｄ Ａｒｎｏｌｄ， １９７１． ８７－８９．

［１１］ 鐘揚，李偉，黃世德． 分支分類的理論與方法［Ｍ］． 北京： 科學出版社，１９９４．

［１２］ 徐克學． 數量分類學［Ｍ］． 北京： 科學出版社， １９９４．

［１３］ 王柏青，王耀輝． 中國沙棘的染色體核型分析［Ｊ］． 北華大學學報（自然科學版），２０００，１（５）：４０７－４０９．