玉米地方品種B染色體鑒定及其核型分析

何蓮 李蘆江 姚啟倫

摘要：以四川省、云南省、貴州省和重慶市的50個玉米地方品種為試驗材料，采用根尖染色體壓片技術(shù)，分析玉米地方品種的主要核型參數(shù)及B染色體的形態(tài)特征。結(jié)果表明，在50個玉米地方品種中，有16個有B染色體，占供試材料的32%。在50×30×5個分裂相（指50個品種，每個品種取30張裝片，每張裝片設(shè)5個鏡像）細胞中，發(fā)現(xiàn)185個細胞含有B染色體，占觀察細胞總數(shù)的2.47%。玉米地方品種的B染色體較常染色體短，平均長度為2.56 μm。核型分析結(jié)果表明，沒有B染色體和有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體相對長度均依次為14%、12%、11%、11%、10%、9%、9%、8%、8%、7%。對沒有B染色體和有B染色體的玉米地方品種的10對染色體相對長度分別進行t檢驗，檢驗結(jié)果均不顯著，說明B染色體的存在對常染色體核型無明顯影響。

關(guān)鍵詞：玉米地方品種;B染色體;鑒定;核型分析

中圖分類號： S513.01 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）01-0070-04

物種的染色體分為A染色體、B染色體，A染色體為正常核型范圍內(nèi)的染色體，在細胞內(nèi)出現(xiàn)的多于正常染色體數(shù)量之外的染色體為B染色體。目前，人們已經(jīng)在約1 800種動植物中發(fā)現(xiàn)了B染色體[1]。通常認為B染色體具有以下特征：在結(jié)構(gòu)、形態(tài)及數(shù)量上都具有多態(tài)性，與A染色體結(jié)構(gòu)一樣有染色體臂和著絲點，分為端部著絲點染色體、中部著絲粒染色體及其他中間著絲粒染色體類型，不同物種間B染色體數(shù)量的差異較大，且同一物種不同個體之間有時也會存在差異[2];在形態(tài)上，B染色體通常比A染色體中最小的染色體還小，但也有例外[3];多數(shù)具有異染色質(zhì)性質(zhì)，但也有例外[4];雖有著絲點，但是數(shù)量不穩(wěn)定[5];B染色體與同一細胞中的任何一條A染色體均不同源，且在減數(shù)分裂中只可能在B染色體間發(fā)生配對[6];B染色體含有許多高度重復(fù)序列，同時具有與A染色體同源的轉(zhuǎn)座因子及基因序列[7-8]。我國西南地區(qū)因其特殊的地理和氣候環(huán)境，當?shù)剞r(nóng)民仍種植自留種的玉米地方品種，筆者在收集、整理和研究西南地區(qū)玉米地方品種資源時，發(fā)現(xiàn)西南地區(qū)玉米地方品種資源中B染色體出現(xiàn)頻率較高，玉米地方品種是研究B染色體理想而獨特的材料[9]，但對玉米地方品種B染色體的遺傳研究較少。為此，本研究以我國西南地區(qū)玉米地方品種為供試材料，利用根尖壓片技術(shù)對其染色體進行細胞學鑒定，比較有B染色體和無B染色體的玉米地方品種間的主要核型參數(shù)的差異，以期為分析玉米地方品種B染色體的遺傳機制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

以50份玉米地方品種為材料，材料編號、來源及籽粒特性見表1。試驗材料由長江師范學院玉米育種課題組提供。

1.2 試驗方法

在室溫下將玉米種子浸種2 h，放于河沙中于25 ℃恒溫培養(yǎng)，待種子胚根長至1.0～1.5 cm長時，于09：00—10：00取材，剪取0.5～1.0 cm根尖，放于α-溴萘飽和溶液中，于 4 ℃ 預(yù)處理3.5 h。將預(yù)處理后的根尖洗干凈，置于卡諾氏固定液（乙醇與冰乙酸的體積比為3 ∶ 1）中于4 ℃固定 24 h。將固定后的材料用蒸餾水浸泡30 min，隨后將根尖的透明部分切掉，只留乳白色分生組織，置于0.2 mL PCR管內(nèi)，1個PCR管內(nèi)放4～6個根尖，加入40 μL 2.5%纖維素酶-果膠酶混合液，于35 ℃酶解4～5 h;取酶解后的根尖放于載玻片上，加卡寶品紅染液，將根尖用解剖針搗碎，蓋上蓋玻片進行壓片。

本試驗于2014年9月至2016年12月在長江師范學院玉米課題組實驗室完成。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每份玉米地方品種壓制30張裝片，每張裝片選取5個清晰的分裂相，統(tǒng)計染色體數(shù)量，鑒定B染色體是否存在。如果細胞中的染色體數(shù)量超過20條，則表示有B染色體存在，在形態(tài)上B染色體小于最小的A染色體且呈高度異染色質(zhì)化[9]。將有B染色體和無B染色體的材料分類，分別對2類材料進行核型分析，分析玉米地方品種B染色體的分布及形態(tài)特征，比較有B染色體和無B染色體的玉米地方品種的核型差異，利用DPS軟件對染色體的相對長度進行t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米地方品種B染色體的分布及形態(tài)特征

在50個玉米地方品種中，有16個玉米地方品種有B染色體（表2、圖1），占供試材料的32%，有34個玉米地方品種沒有B染色體（圖2為4個不含有B染色體的玉米地方品種的染色體），占供試材料的68%。在50×30×5個鏡像中（指50個品種，每個品種取30張裝片，每張裝片設(shè)5個鏡像），發(fā)現(xiàn)185個含有B染色體的鏡像，占觀察細胞總數(shù)的2.47%。DP7、DP76、DP77材料中B染色體出現(xiàn)的頻率分別為23.33%、20.00%、16.67%，出現(xiàn)的頻率較高，其他有B染色體的玉米地方品種中B染色體的出現(xiàn)頻率在3.33%～6.67%之間。B染色體在細胞中呈0～2個的變化，含有0、1、2個B染色體的細胞數(shù)量分別占細胞總數(shù)的97.50%、2.23%、0.27%，其中在16個玉米地方品種中均發(fā)現(xiàn)含有1個B染色體的細胞，在地方品種DP7、DP8、DP40、DP77中發(fā)現(xiàn)有2個B染色體的細胞。

可以看出，玉米地方品種的B染色體與其他生物的B染色體形態(tài)特征相似，為近端著絲粒染色體，平均長度為 2.56 μm，比第10號常染色體稍短（表2）。B染色體大多呈點狀，少數(shù)呈桿狀，在有絲分裂中期的圖片中能看到呈桿狀的B染色體有明顯的著絲粒，且呈姐妹染色單體形式存在，呈點狀的B染色體呈高度染色質(zhì)化，無明顯的著絲粒（圖1）。

2.2 玉米地方品種核型分析

對沒有B染色體和有B染色體的玉米地方品種的10條常染色體的主要核型參數(shù)進行分析，由表3可以看出，沒有B染色體的玉米地方品種的1～10號染色體的絕對長度分別為6.50、5.74、5.28、4.95、4.69、4.33、4.09、3.75、3.47、3.17 μm，有B染色體的材料1～10號染色體的絕對長度依次為6.10、5.39、5.01、4.78、4.50、4.19、3.93、3.68、3.46、3.17 μm。沒有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體的絕對長度范圍分別為4.79～7.72、4.53～7.43、4.25～6.61、4.11～5.98、3.86～5.34、3.63～5.16、3.37～4.95、3.01～4.53、2.50～4.88、2.33～4.93 μm，有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體的絕對長度范圍分別為4.83～8.49、4.24～7.69、3.87～6.41、3.64～6.33、3.53～5.90、3.15～5.69、2.96～5.57、2.67～5.17、2.48～5.08、2.18～4.85 μm。沒有B染色體、有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體的相對長度均依次為14%、12%、11%、11%、10%、9%、9%、8%、8%、7%。沒有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體的相對長度變幅分別為12%～17%、11%～15%、10%～14%、10%～12%、9%～12%、8%～10%、8%～10%、7%～9%、6%～9%、6%～8%，有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體的相對長度變幅分別為13%～15%、11%～13%、10%～12%、10%～11%、9%～11%、9%～10%、8%～9%、7%～8%、6%～8%、6%～8%。沒有B染色體、有B染色體的玉米地方品種1～10號染色體的平均臂比值均在1.23～1.57之間，均為中部著絲粒染色體。分別對34個沒有B染色體的玉米地方品種和16個有B染色體的玉米地方品種的1～10號染色體的相對長度進行t檢驗，從表4可以看出，10對染色體t值的絕對值均小于2，檢驗結(jié)果均不顯著，說明B染色體的存在對常染色體的相對長度沒有明顯影響。