风轮菜染色体数目及核型分析_杨东娟.pdf

第43卷第6期Vol.43 No.62022年12月Dec.2022韩 山 师 范 学 院 学 报Journal of Hanshan Normal University收稿日期：2021-12-21作者简介：杨东娟（1978-），女，宁夏吴忠人，韩山师范学院生命科学与食品工程学院高级实验师.风轮菜染色体数目及核型分析杨东娟，陈春意，王顺安（韩山师范学院 生命科学与食品工程学院，广东 潮州521041）摘要：风轮菜为多年生草本植物，具有很高的药用价值和食用价值.用0.002 mol/L 8-羟基喹啉溶液处理风轮菜根尖5.5 h，经Carnoy液固定、酶解去壁、Giemsa染色等步骤，对风轮菜进行了染色体数目的确定，对其核型进行了分析.结果表明，风轮菜染色体数目为 2n=66.核型公式为 K=2n=2x=62m+4M，属于“1B”类型.关键词：风轮菜；染色体数目；核型分析中图分类号：Q 37文献标识码：A文章编号：1007-6883（2022）06-0033-05DOI：10.19986/ki.1007-6883.2022.06.005风轮菜Clinopodium chinense（Benth）OKuntze又名熊胆草、苦地胆、九层塔等，民间又称为神仙草为唇形科风轮菜属多年生草本植物，生于海拔1 000 m以下的山坡、草丛、路边、灌丛或林下1风轮菜属植物约有20种，分布于欧洲、中亚和亚洲东部我国共有11种、5个变种和1个变型2，主要分布于江苏、江西、湖南、广东、云南等地该属植物具有收敛止血之功效，多为民间用药，主要用于治疗崩漏、尿血、鼻衄、牙龈出血、创伤出血等出血症及单纯性紫癜、原发性血小板减少性紫癜等症3也作为菜肴食用，深受人们喜爱4风轮菜的营养成分丰富，含有大量的微量元素、氨基酸、多糖、总黄酮等成分对风轮菜的现有研究主要集中在其化学成分、药理、食用功能等方面，但至今未见有关风轮菜染色体等遗传信息方面的研究报道因此，本实验首次对风轮菜进行染色体数目与核型研究，为更好地研究开发风轮菜资源及其进化、遗传育种等方面提供一定的细胞学依据1材料和方法1.1材料风轮菜采自潮州市湘桥区慧如公园，取其茎段扦插，一周后长出根系1.2实验试剂与仪器0.002 mol/L 8-羟基喹啉溶液、Carnoy固定液（甲醇 乙酸=3 1）、纤维素酶、果胶酶、磷酸缓冲液（pH=7.2）、Giemsa 染液；FA2004N 型电子分析天平、Olympus CX31RTSF 型光学显微镜、CanonPower Shot G12型数码相机1.3实验方法待扦插的风轮菜根长至1 cm左右，于上午8 00-10 30时取其带根冠的健康根尖约0.5 cm长，放 33入预冷的浓度为0.002 mol/L的8-羟基喹啉溶液4 低温处理2-5 h，蒸馏水清洗后转入固定液（甲醇 乙酸=3 1）固定12 h以上，然后按照Zhuang5 所用酶解方法制片：将根尖用4%纤维素酶与1%果胶酶混合酶液酶解1.5 h左右，蒸馏水低渗20 min后将根尖放置在干净的载玻片上，用镊子夹取固定液迅速捣碎使细胞分散6-7，酒精灯略微过火，过夜晾干后用Giemsa染液扣染30 min显微镜下观察，拍照选取50个染色体数目明确、形态清晰的中期分裂相，进行染色体计数，以确定其数目和倍性1.4核型分析选取3个染色体数目和形态清晰的分裂相细胞进行核型分析，按照染色体的大小和形态特征对其进行分组、排序以及同源染色体的配对测量染色体的长臂和短臂值，并根据公式计算染色体的相对长度（染色体相对长度=每条染色体长度/染色体组总长度100%）、染色体不对称系数（染色体不对称系数=染色体长臂总长度/染色体组总长度100%）、相对长度系数（相对长度系数=每条染色体的相对长度/染色体的平均相对长度）和臂比（臂比=长臂/短臂）参照李懋学8的标准进行染色体核型分析，参照Levan等9对染色体类型的分类系统确立核型公式，参照Stebbins10对核型类型的分类标准确定染色体核型类型，参照Arano11的方法计算核型不对称系数采用Photoshop CS6制作染色体核型图的和测量数据，用Microsoft Office Excel软件进行数据处理和与修图工具相结合制作染色体核型模式图122结果与分析2.1风轮菜染色体数目根据李懋学和陈瑞阳提出的理论，当85%以上的细胞具有恒定一致的染色体数目时，即可认为是该植物的染色体数目8本实验观察了50个风轮菜根尖细胞的有丝分裂中期相，其中有44个细胞的染色体数为66条，占计数细胞的88%，有4个细胞染色体数为65条，2个细胞染色体数为64条，因此，确定风轮菜染色体数目为2n=2x=66，体细胞为二倍体，染色体基数为x=33在观察中没有发现多倍体，也没有发现B染色体的存在，见图1图1风轮菜染色体数目及核型图2.2风轮菜染色体长度组成及核型分析2.2.1风轮菜核型公式的确定选取3个染色体形态清晰、分散良好的染色体图像（图1），进行分析、配对和测量，取其平均值根据染色体相对长度公式计算出每对染色体的相对长度，详细参数见表1由表1可以看出，风轮菜33对染色体中臂比值为1.00的染色体有2对，臂比值在1.01-1.70之间的有31对，根据以上数据，可以确定风轮菜的染色体核型公式为K=2n=2x=62m+4M132.2.2风轮菜染色体核型图的制作参照杨大翔14的方法对同源染色体配对，并用Excel软件处理表1中所列各染色体数据，用Adobe Photoshop CS6软件处理图片并制作染色体核型图，（见图2）34表1风轮菜的染色体参数染色体编号123456789101112131415161718192021222324252627282930313233染色体长度（m）长臂0.014 450.013 750.013 100.013 850.013 350.013 400.013 100.011 750.012 100.011 700.013 200.012 250.011 850.017 750.011 100.010 550.011 400.011 450.010 150.010 950.010 750.010 350.009 950.010 350.009 700.009 450.009 800.008 950.008 600.009 450.008 750.007 950.006 75短臂0.012 150.012 150.012 250.010 800.010 950.010 450.010 200.011 500.011 150.011 250.009 500.009 950.009 900.009 750.010 150.010 450.009 200.009 000.010 000.008 950.009 100.009 400.008 850.008 000.008 450.008 650.008 000.008 950.008 600.007 250.007 700.006 700.006 10总长0.026 600.025 900.025 350.024 650.024 300.023 850.023 300.023 250.023 250.022 950.022 700.022 200.021 750.021 500.021 250.021 000.020 600.020 450.020 150.019 900.019 850.019 750.018 800.018 350.018 150.018 100.017 800.017 900.017 200.016 700.016 450.014 650.012 85相对长度1.9521.9001.8601.8091.7831.7501.7101.7061.7061.6841.6661.6291.5961.5781.5591.5411.5111.5001.4781.4601.4561.4491.3791.3461.3321.3281.3161.3131.2631.2251.2071.0750.943相对长度系数1.284（L）1.250（M2）1.224（M2）1.190（M2）1.173（M2）1.151（M2）1.125（M2）1.122（M2）1.122（M2）1.108（M2）1.096（M2）1.072（M2）1.050（M2）1.038（M2）1.026（M2）1.014（M2）0.994（M）0.987（M）0.972（M）0.961（M）0.958（M）0.953（M）0.907（M）0.886（M）0.876（M）0.874（M）0.866（M）0.864（M）0.830（M）0.806（M）0.794（M）0.707（s）0.620（s）臂比值（长臂/短臂）1.1891.1321.0691.2821.2191.2821.2841.0221.0851.0401.3891.2311.1971.2051.0941.0101.2391.2721.0151.2231.1811.1011.1241.2941.1481.0921.2251.0001.0001.3031.1361.1871.107染色体类型mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmMMmmmm注：染色体类型按照染色体着丝点位置分为M:正中部着丝点型；m:中部着丝点型；sm:亚中部着丝点型；st:近端着丝粒型2.2.3风轮菜核型分类由表1可知风轮菜染色体绝对长度总长为1.362 9 m，平均绝对长度为0.020 65 m，染色体长臂绝对长度总长0.732 0 m根据染色体不对称公式计算出风轮菜染色体的不对称系数为53.71%，35因此其对称程度较高根据 Stebbins10的“不对称核型分析”分类的12种类型，最长染色体和最短染色体的比值为 2.07，没有臂比大于2 1的染色体，风轮菜染色体核型属于“1B”型，为基本对称染色体核型风轮菜的染色体相对长度系数组成为 2n=66=2L+30M2+30M1+4S，染色体的相对长度差异不是很大3讨论和结论目前，对风轮菜染色体数目及核型分析的研究还未见报道本研究通过对风轮菜染色体的数目及核型分析，确定风轮菜的染色体数目为2n=66，核型公式K=2n=2x=62m+4M风轮菜染色体平均绝对长度为0.020 65 m，属于小染色体，且各染色体的形态相似，数目较多，核型分析较困难本研究在对风轮菜酶解的过程中将温度控制在56，酶解效果良好，每条染色体的形态清晰可见，减少了测量误差，保证了染色体形态结构信息的真实性风轮菜染色体臂比变化范围为1.000-1.389，不对称系数为53.71%，属于“1B”型，且根据其染色体相对长度系数得出，风轮菜的核型对称程度较高文献资料表明，染色体对称的植物属于相对原始的类型，不对称者属于相对进化的类型，因此推测风轮菜的进化程度低，属于比较原始的类型在植物进化过程中，其染色体的数目形态等特征相对稳定同样，在不同植物的科与科间、亚科与亚科间、属与属间、种与种间，以及同种的不同居群中其染色体的大小、形态和结构也具有多样性因此，核型分析可为研究生物的系统发育和近缘关系提供依据与单纯的形态分类相比，染色体数据更可以解决常规形态分类难以解决的问题15参考文献：1 陈凯，吴斐华，严杭松风轮菜属植物化学成分和药理作用研究进展 J 海峡药学，2012，7（24）：6-102 陈月圆，黄永林，文永新，等风轮菜属植物皂苷成分研究进展 J 天然产物研究与开发，2010，22（1）：163-1663 钟明亮，徐旭东，余世春，等风轮菜属药用植物的研究进展 J 中草药，2012，43（4）：820-8284 周彦刚，盛清，叶惠忠，等风轮菜的营养成分分析 J 食品研究与开发，1999，20（5）：41-435 Zhuang D H，Kitajima A，Ishida M，et alChromosome numbers of Diospyros kaki cultivars J Journal of theJa