药用植物天门冬染色体核型分析

乔永刚,宋 芸,白雯婷

(山西农业大学生命科学学院,山西太谷 030801)

天门冬 Asparagus cochinchinensis(Lour.)Merr.为百合科天门冬属植物。全世界有 300余种,我国有 24种和一些外来种。在我国以气候温暖湿润的长江以南地区为天门冬主产区,自然分布在秦岭对南各省区[1]。天门冬以干燥块根入药,天门冬性寒,味甘、苦,归肺、肾经。主要功能为养阴润燥,清肺生津[2]。染色体核型分析是细胞遗传学、染色体工程、现代分类学和进化理论的重要研究手段,研究天门冬染色体数目、核型和染色体组组成,为其鉴定、起源、演化、育种培育等提供必要的细胞学资料。

1 材料与方法

1.1 材料

天门冬种子由山西天然药用生物研究所提供。

1.2 方法

将天门冬种子常温下浸泡 12 h,使种子充分吸水膨胀,然后,置于 28℃的培养箱中发芽。当根长至 0.5～1 cm时取根尖部分,用饱和对二氯苯溶液在 4℃下预处理 4 h,用蒸馏水清洗后加入新配制的固定液 (冰醋酸与无水乙醇体积比 =1∶3),固定24 h,将材料清洗后再用 1 mo l/L HC l中在室温条件解离 10 m in,洗掉 HC l后用卡宝品红染色进行常规压片,冰冻法揭片,干燥后用中性树胶封片。

通过镜检找到染色清晰而且分散良好的中期分裂相,用 OLY M PUS BX51显微镜观察并摄影,利用VIDEOTEST-KARYO 3.0自动核型分析软件进行核型分析。核型分析按李懋学等[3]报道的标准,核型分类以 Stebbins[4]的方法进行,利用染色体参数在 Excel中绘出核型模式图[5]。

2 结果与分析

2.1 染色体数目

对根尖染色体制片进行镜检并选择 30个染色体分散良好的有中期分裂相观察计数,所有观察统计的细胞染色体数目均为 2n=20,未发现染色体非整倍体细胞。

2.2 核型分析

选取染色体分散良好,着丝粒清晰,处于有丝分裂中期的分裂相 (图1)进行了染色体分析配对 (图1)并分别测量和计算染色体相对长度和臂比,并根据臂比确定染色体类型 (表1),并根据核型参数,绘制了天门冬染色体核型模式图 (图1)。

表1 天门冬染色体参数表

图1 天门冬染色体核型图与核型模式图

天门冬共有 2个染色体组,属同源二倍体,在 10对染色体中,4对为近中部着丝粒染色体 (s m),6对为中部着丝粒染色体 (m),未发现具有随体的染色体,确定其核型公式为 K(2n)=2x=22=8s m+12m。

2.3 核型类型

Stebbins参照生物界现有的核型资料,根据核型中染色体长度比和臂比两项主要特征,用以区分核型的对称和不对称程度,并将其分为 12种类型。其中认为 1A型为最对称,4C型为最不对称。一般认为,核型进化的基本趋势是由对称向不对称发展的,系统演化上处于比较古老或原始的植物,大多具有较对称的核型,而不对称的核型则常见于或进化程度较高级的植物中。根据天门冬核型,最长染色体比最短染色体为 3.16(属于等级 B),而臂比大于2∶1的染色体的百分比 20%(属于等级 2),依据Stebbins的标准,天门冬核型为 2B型,属于中等不对称型。

3 讨 论

中草药在我国应用非常广泛,但其基础研究却相对比较滞后,严重制约进一步的开发利用。对药用植物染色体进行系统的研究,对物种界定,中药鉴定、良种培育及驯化等方面具有重要意义。

常规染色体核型分析是以染色体形态为依据,不同研究者之间可能存在一定误差,除物种本身原因外,也常有不同研究者对同一物种得出不同的分析结果。随着多种功能强大的染色体自动核型分析软件的开发应用,将研究人员从烦琐的手工工作中解脱出来,有利于快速准确进行核型分析。

傅承新等[6]报道天门冬染色体核型为 K(2n)=20=8m+12m,核型类型为 2B,与本实验所得结果除染色数 2n=20以及核型类型为 2B相同之外,有以下几点不同:(1)中部着丝粒染色体和近中部着丝粒染色体数目不同;(2)在第 2对染色体长臂上未发现次缢痕。

[1] 赵 明.我国天门冬研究的概况及展望[J].内江师范学院学报,2005,20(6):52-55.

[2] 国家药典委员会.中华人民共和国药典:2005年版一部[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3] 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.

[4] Stebbins GL.Ch romosom al Evolution in Higher Plants[M].London:Edward Arnold LTD,1971:87-89.

[5] 乔永刚,宋 芸.利用 EXCEL制作核型模式图[J].农业网络信息,2006,10:97-98.

[6] 傅承新,张 原.三种百合科植物的染色体核型分析[J].浙江农业大学学报,1991,17(1):93-98.