当前位置:首页 >> 农林牧渔 >>

孔雀草染色体核型分析


孔雀草染色体核型分析
生物科学专业学生 指导老师 马志银 蔡华

摘要: 本文对孔雀草的根尖染色体进行了核型分析,结果表明:该物种的体细胞染色体数为 2n=48,为异源四倍体植物,染色体基数为 x=12,最长与最短染色体相对长度比为 2.65,所有染 色体均为中着丝粒染色体(m)或近中着丝粒染色体(sm),并且在全套染色体中发现 3 条染色体 上具有

随体——第 10 号染色体上有一条染色体具有随体,第 12 号的染色体上具有一对随体;核 不对称系数为 59.95%, 臂比大于 2 的染色体比例为 0.08, 核型公式为 2n=4x=48=38m(3SAT)+10sm。 核型类型为较对称的 2B 型,属于相对较进化的类型。 关键词: 孔雀草;核型分析;染色体

孔雀草(Tagetes patula L.),又名小万寿菊、红黄万寿菊、小芙蓉花、杨梅菊、 臭菊、藤菊、红黄草,是菊科(Composita)万寿菊属(Tagetes Linn.)一年生草本 花卉[1]。孔雀草植株较矮,株高 20~40cm,株型紧凑,多分枝呈丛生状,基带紫色。 叶对生,羽状分裂,裂片披叶形,叶缘有明显的油腺点。头状花序顶生,花外轮为暗 红色,内部为黄色,故又名红黄草。因种间反复杂交,除红黄色外,还培育出纯黄色、 橙色以及单瓣、复瓣等品种[2]。孔雀草适应性强,喜温暖和阳光充足的环境,比较耐 旱、耐寒,对土壤和肥料要求不严格,育苗期短,从播种到开花仅需要 70 天,具有 很高的经济价值。此外孔雀草还有很好的药用和保健作用。 已有研究表明[3],孔雀草属四倍体物种(2n=48),且能与近缘植物万寿菊(2n=24) 发生远缘杂交而形成异源三倍体新物种, 但该杂种因染色体的奇倍性而制约了其可育 性。染色体作为遗传物质——基因的载体,它的数目、形态和结构不仅反映该物种的 细胞学特征,同时决定了细胞分裂过程中染色体的配对行为,左右着植物的生殖过程 和繁育行为,也决定了它的生物学特性。因此要研究一个物种就不能不掌握其染色体 方面的特征[4]。孔雀草之所以具有如此多的优良性状必然与其染色体有着不可分割的 联系,所以要研究它必然先从其染色体着手。 孔雀草作为一种适应性极强的园艺花卉,因其颜色艳丽等特点,备受广大园林工 作者的青睐,他们围绕着孔雀草育种方面做了大量的工作,但是在染色体核型分析方 面很少有报道。 为此本实验以孔雀草的根尖为材料采用染色体常规压片法对孔雀草的 染色体的核型进行了分析,以期在染色体水平上为孔雀草的遗传育种、种质特性等方 面提供细胞学依据。

1

1 材料与方法
1.1 材料、仪器和药品 1.1.1 材料:材料是由安徽科技学院生物工程实验室提供。 1.1.2 试验仪器: 电热恒温培养箱 上海跃进医疗器械厂 XSP-BM 显微镜 上海光学仪器六厂 HH 数显恒温水浴锅 金坛市金城国胜试验仪器室 SONY 数码相机 北京英思杰科技有限公司 1.1.3. 实验药品: 8-羟基喹啉(AR) 国药集团化学试剂有限公司 无水乙醇(AR) 信阳市化学药剂厂 冰醋酸(AR) 无锡市亚盛化工有限公司 95%乙醇(AR) 蚌埠化学药剂厂 盐酸(AR) 蚌埠化学药剂厂 碱性品红(AR) 上海三浦化工有限公司 1.2 方法 1.2.1 取材 选择籽粒饱满的种子,清水洗净后分别放至培养皿里已消毒的湿细纱布中浸泡 (T=20℃)且经常换水。待幼根长至 1.5~2.0cm 时取样,取样时间是上午十点半左右。 1.2.2 预处理 剪取长 0.5cm 的根尖放入 0.002mol/L 的 8-羟基喹啉溶液中处理, 于室温下处理 4h。 1.2.3 固定 根尖用水洗后,用卡诺氏溶液(无水乙醇:冰醋酸=3:1,V/V)固定 24h 后转至 70﹪ 乙醇中储存。 1.2.4 解离 取处理过的根尖若干, 蒸馏水洗净后, 1mol/L 盐酸溶液于 60℃恒温下水浴 10min 用 左右。 1.2.5 压片 用蒸馏水轻轻漂洗解离后的根尖,切取根尖分生组织,用改良苯酚品红染色 10min 后压片。 1.2.6 拍摄及封片 在 XSP-BM 显微镜下观察,用带 CCD 接口的 SONY 数码相机拍摄染色体的图像, 最后用中性树胶封片。 1.2.7 核型分析 选择 20 个有丝分裂中期分散较好的染色体进行计数,核型分析时取其中 5 个细胞 的平均值。染色体的分类按 Levan[5]的命名法,核型分析按李懋学和陈瑞阳[6]建议的统一 标准进行,核型分类和核型不对称系数(As. k%)分别按 Stebbins[7] 和 Arano[8]的方法 进行。 1.3 分析方法 相对长度 = 染色体长度/染色体组总长度 × 100%; 相对长度系数 = 染色体长度 / 全组染色体长平均长度; 染色体长度比 = 最长染色体长度 / 最短染色体长度; 臂比 = 长臂长度 / 短臂长度; 着丝点指数 = 短臂 / (长臂+短臂) × 100
2

2.结果与分析
2.1 孔雀草的核型分析 实验观察了 100 多个可以进行染色体计数的有丝分裂的中期的细胞,在镜检基础上 选出 30 个细胞进行染色体记数,同时选择 5 个分散较好,图像清晰,染色体收缩较好 的细胞进行拍照,并分别测量计算染色体长度,长臂与短臂的长度,并对臂比及相对长 度系数等进行计算。孔雀草的染色体参数和核型组成见表 1 和表 2,染色体图谱见图 1, 核型模式图见图 2。观测结果(图 1)和核型分析结果(表 1,表 2,图 1,图 2)表明 孔雀草的体细胞的染色体数目为 2n=48,核型公式为 2n=38(3SAT)m+10sm。全套染色体形 态相差不是很大, 最长与最短染色体长度比为 2.65, 所有染色体均为中着丝粒染色体 (m) 或近中着丝粒染色体(sm) ;臂比大于 2 的染色体比例为 0.08,不对称系数为 59.95, 核型类型为较为对称的 2B 型,进化程度位于中间位置,属于相对较进化的类型。 2.2 染色体组中随体数目 本实验在所观察的根尖细胞的全套染色体中发现有 3 条染色体上具有明显的随体, 其中第 10 号染色体上只有一条染色体上具有随体,第 12 号的染色体上具有一对随体; 这在菊科其它物种中极其罕见。关于随体的问题在水仙染色体(三倍体)的研究中已有 [9] [10] 报道。釜江正已 、Kamae 认为,中国水仙全套染色体组中只有 1~2 个随体或者没有 随体;李懋学[11]、吕柳新[12]和朱心武[13]则指出,中国水仙具有 3 个随体。本文研究结果 表明:孔雀草的染色体具有 3 个随体。 2.3 同源性与异源性分析 据分析[14],在中欧植物的 652 个属中,有 419 个属是由异源多倍体的种组成的;在 被子植物纲内,异源多倍体的种占 30%-35%;而在蓼科、景天科、蔷薇科、景葵科、禾 本科等的异源多倍体的种最多,禾本科大约有 70%的种是异源多倍体。栽培的小麦、棉 花、烟草、甘蔗等农作物,苹果、梨、樱桃等果树,菊花、水仙等花卉都是异源多倍 体的种。本研究中, 按照李懋学[6]等对同源染色体的配对标准, 对孔雀草的 48 条染色体 进行同源配对,结果表明,孔雀草的染色体基数为 12,所以孔雀草是四倍体;染色体组 中无 4 条可同源配对的染色体,因此,我们认为孔雀草是异源多倍体。

3

4

图2

孔雀草中期染色体及其核型(2n=4x=48)

Fig .2 The chromosomes and karyotype of Tagetes patula L.(2n=4x=48) 表 1 孔雀草核型参数 Table.1 Parameters of chromosomes in Tagetes patula L.
序号 Num. 染色体长度(%) Relative Length (S+L=T) 相对长度系数 Index of Relative Length(%) 着丝粒指数 Centro mere Index(%) 臂 Arm Ratio (Long/Short) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 3.13+3.59=6.72 1.86+3.35=5.21 1.97+3.13=5.10 2.19+2.78=4.97 1.62+3.24=4.86 1.97+2.78=4.75 2.32+2.38=4.70 1.73+2.89=4.62 1.62+2.98=4.60 1.73+2.78=4.51 1.97+2.46=4.43 1.84+2.54=4.38 1.62+2.67=4.29 1.27+2.89=4.16 1.86+2.26=4.12 1.62+2.43=4.05 1.38+2.10=3.48 1.27+2.08=3.35 1.25+1.99=3.24 1.31+1.86=3.17 1.16+1.97=3.13 1.27+1.51=2.78 0.99+1.73=2.72 1.05+1.49=2.54 1.63 1.25 1.23 1.23 1.19 1.17 1.13 1.11 1.11 1.08 1.06 1.05 1.03 1.00 0.99 0.97 0.84 0.81 0.78 0.76 0.75 0.67 0.65 0.61 46.58 35.71 38.62 44.05 33.33 41.47 49.30 37.44 35.52 38.34 44.55 42.00 37.76 30.52 45.21 40.00 39.62 37.91 38.51 41.38 37.06 45.66 36.29 41.38 1.15 1.80 1.59 1.27 2.00 1.41 1.03 1.67 1.84 1.60 1.24 1.38 1.65 2.28 1.21 1.50 1.52 1.64 1.60 1.42 1.70 1.19 1.76 1.42 m sm m m sm m m m sm m* m m* m sm m m m m m m m m sm m 比 类 Type 型

* :含有随体的染色体其长度不包括随体长。(*:The length of SAT is not calculated)

表 2 孔雀草的核型组成 Table.2 Comparison of karyotype of the Tagetes patula L. 核型公式 Karyotype formula 2n=4x=38m(3SAT)+10sm 染色体长度比 (最长/最短) L/S 2.65 臂比﹥2的 染色体比 Prop. of AR﹥2 0.08 不对称系数 Index of Asymmetry(%) 59.95% 核型类型 Karyotype type 2B

5

图2

孔雀草模式图

Fig 2 Idiogram of Tagetes patula L.

3.讨论
3.1 孔雀草的染色体数及多倍性 本次实验结果表明孔雀草体细胞染色体数为2n=48条,包括有3个随体,未发现有B 染色体存在,汪小兰和李懋学[15]对孔雀草同科的10种菊科植物染色体观察后,提出体细 胞染色体数2n=16~30的物种可认为是二倍体2n=32~60的物种则是多倍体,这也符和 Stebbins[7]曾提出的有些科 (包括菊科)形态上具多倍体特化特征的应属于多倍体物种, 结合孔雀草营养和生殖器官发达等多倍体特化特征,我们认为该物种应属多倍体。与二 倍体植物相比,多倍体植物具有更大的占据开放生境的能力,从而使孔雀草在不同的地 区有着广泛的分布,孔雀草这一多倍性特征为它的适应性提供了生物学基础依据。 3.2 孔雀草的进化性与育种 植物染色体的数目、形态特征是最稳定的细胞学特征之一。植物染色体核型参数、 核型类型等可作为该物种的系统演化位置及其与近缘物种亲缘关系鉴定的重要依据[7] Levitazy[16]Stebbins[7]均认为:在被子植物中,核型进化的基本趋势是由对称向不对称 发展的。系统演化处于比较古老或原始的植物,大多具有较对称的核型,不对称的核型 则主要见于衍生的、特化的以及进化的植物类群中。根据Stebbins[7]型分类标准,孔雀 草为2B型,表现出较对称性,与禾本科其它属的植物相比,该品种与万寿菊等属的大多 数种的进化程度相近,这可为研究孔雀草的起源、进化以及育种提供参考,并且据报道 万寿菊与孔雀草杂交育种已经取得成功[3]。 研究表明[17,18] ,染色体一般是对称或同型的。随着生物的进化,染色体核型不断分化, 并向不对称型、 异型化发展。 本研究中孔雀草核型分类为较对称的 2B 型,属较原始的类 型。但从染色体臂对称性来看,孔雀草是由中部着丝粒染色体和近中部着丝粒染色体组 成,染色体的着丝粒已开始由中部向近端部发展,为相对较进化的类型,随着该物种的不 断进化它将越来越能适应各地不同的气候条件,成为未来一种重要的观赏植物而被人们
6

所看重。

4.结论
实验观察了100多个可进行计数的有丝分裂中期的细胞,发现大多数细胞的染色体 数目为48个,其中第10、12对染色体上具有随体。本次实验材料孔雀草的体细胞染色体 数目被确定为2n=48。核型公式为2n=4x=48=38m(3SAT)+10sm,与李福荣等[3]究结果完全 相符。全套染色体相差不大,最长与最短染色体比为2.65,所有染色体均为中着丝粒染 色体(m)或近中着丝粒染色体(sm),核型类型为2B,表明它是较进化的核型,在所有的 根尖细胞中未见B染色体出现。

7

致谢:本论文的实验工作是在生物工程实验室完成的。论文是在蔡华老师悉心指导下,
从选题、撰写、修改和定稿,蔡老师都倾注了大量的心血。蔡老师以其渊博的学识、勤 奋进取的精神、严谨的治学态度给我留下深刻的印象!在此谨向恩师致以诚挚的谢意! 另外,我还要感谢其他老师、同学在实验过程中给予的帮助。在此论文完成之际,再次 向所有指导、帮助我的老师、同学致以诚挚的谢意!

8

参考文献:
[1] 林 镕. 中国植物志·七十五卷[M] .北京:科学出版社,1979,387~389. [2] 王 琦.三季有花的孔雀草[J] .新农业,2000,(6):47. [3] 李福荣,张继冲,续如九,周建华.万寿菊×孔雀草杂交育种及杂种不育系的研究[J].内蒙古 农业大学学报,2005,26(2):51~54. [4] 李懋学,张赞平.作物染色体机及其研究技术[M] .中国农业出版社,1996,129~131. [5] Levan A.Fredga K and Sandberg A. Nomenclature for Centromeric position on chromosome [J].Hereditas.1964,52:201~202. [6] 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. [7] Stebbins GL. Chromosome Evolution in High Plants[M]. London: Edward Arnold LTD, 1971, 87~90. [8] Arano H. Cytological studies in subfamily Carduoideae (Compositae) of Japan. IX [J].Bot Mag (Tokyo), 1963, (76):2~39. [9] 釜江正已,1971,关于日本水仙(Narcissus tazetta L.vra.chinensis.Roem.)的育种之基础研 究(A). [10] Kamae M. Fundamental studies on the breeding Japanese Narcissus(N. tazetta L. var. chinensis Roem.[J]. Bull Fac Educ Kobe Univ, 1976,40:61~76. [11]李懋学, 陈定慧, 王莲英. 中国水仙的染色体组型和Giemsa-C带之带型研 [J] 园艺学报, . 1980, 7(2):29~35. [12] 吕柳新,欧静,陈晓静等.水仙品种资源的育种基础研究多花水仙(Narcissus tazetta L.) 若干品种类型的染色体组型分析.福建农林学报,1989,18(增刊):347~355. [13] 朱心武,徐晋麟,杨光锐,中国水仙的核型研究[J].武汉植物学研究,1986,4(2):119~122. [14] 朱 军,遗传学[M].3版.北京:中国农业出版社,2201,127~137. [15] 汪小兰,李懋学.10种菊科花卉的染色体观察[J].武汉植物研究,1987,5(2)111~120. [16] Levitzky G A.The karyotype in systenatics[J]. Bull Appl Bot Genet Plant Breed,1931, 27:220~240. [17] 李国珍.染色体及其研究方法[M].北京:科学出版社,1985. [18] 竟 雄.植物细胞遗传学[M].北京:科学出版社,1993.

9

Karyotype Analysis of Chromosome in Tagestes patula L
Ma Zhiyin supervisor CaiHua

(Life Sciences College: 04grades of biosciences and class 2)
Abstract: The karyotype analysis of Tagestes patula L was reported. The results showed that: the species of somatic cell chromosome number is 2n=48, which is different sources of tetraploid plants, the chromosome cardinal number is x=12, relative length ratio between the longest Chromosome and shortest one is 2.65, all the chromosomes are median(m) or submedian centromeric(sm) chromosome, and there are 3 small satellites occurred on the complete set of chromosomes(one was in 10th chromosome, the others were in12th chromsome). The nuclear asymmetry coefficient is 59.95 %, The rantio of the longer arm and the shorter arm of chromsome bigger than 2 is 0.08, the karyotype formula is 2n=4x=48=38m(3SAT)+10sm.The karyotype is classified to be 2B,which is relatively and asymmetry evolution of the type. Key words: Tagestes patula L; Chromosome; Karyotype analysis

10


相关文章:
核型分析实验报告
核型分析 摘要 植物核型分析是指对植物细胞染色体的数目、形态、长度、带型和着丝粒位置等内容的分析研究,是 植物分类和遗传研究的重要手段。本实验利用 Photoshop ...
人类染色体核型分析
人类染色体核型分析_理学_高等教育_教育专区。供同学们学习参考一.实验目的 1. 学习染色体核型的分析方法; 2.了解人类染色体的特征. 二.实验原理 1.染色体组型(核...
染色体畸变核型分析
染色体畸变核型分析_临床医学_医药卫生_专业资料。染色体畸变核型分析 【摘要】 目的 明确染色体畸变核型特点,为人类遗传性疾病的诊治提供参 考依据。方法取受检者外周...
染色体核型分析系列之三大技术介绍
染色体核型分析技术,传统上是观察染色体形态。但随着新技术的发现与应用,染色体核型分析三大技术包括:GRQ带技术、荧光原位杂交技术、光谱核型分析技术。...
实验九 染色体核型分析
实验九 染色体核型分析_生物学_自然科学_专业资料。实验九 染色体核型分析【实验目的】 1. 观察测量照片上每条染色体,进行配对排列和剪贴成核型分析图; 2. 掌握染色...
胎儿染色体核型分析技术规范
胎儿染色体核型分析技术规范_临床医学_医药卫生_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 胎儿染色体核型分析技术规范_临床医学_医药卫生_专业资料。...
核型分析
核型分析_生物学_自然科学_专业资料。核型分析 摘要 本实验利用 Photoshop 软件, 对野生二棱白皮大麦的染色体进行核型分析。 本方法主要是物理分析法, 通过测量...
人类染色体核型分析
人类染色体核型分析_生物学_自然科学_专业资料。山东大学细胞生物学实验山东大学实验报告 人染色体核型分析一.实验目的 1. 学习染色体核型的分析方法; 2.了解人类染色...
青蛙染色体核型分析
关键词:青蛙骨髓细胞;染色体标本;核型分析;Photoshop 软件 引言: 核型(karyotype)是指一个细胞内整套染色体按照一定的顺序排列起来构成的图像,通【】 常是将显微摄影...
实验七染色体核型分析
【实验项目】染色体核型分析 实验室名称 学时 实验目的 内容提要 重点难点 主要仪器及 耗材 实验七:染色体核型分析 〖实验目的和要求〗 观察分析细胞有丝分裂中期...
更多相关标签:
染色体核型分析 | 外周血染色体核型分析 | 染色体核型分析的意义 | 染色体核型分析报告 | 染色体核型分析系统 | 染色体g显带核型分析 | 人类染色体核型分析 | 羊水染色体核型分析 |