东北蒲公英核型分析与减数分裂细胞遗传学观察
东北蒲公英核型分析与减数分裂细胞遗传学观察 摘要:对东北蒲公英(Taraxacum. ohwianum Kitam.)染色体的核型和花粉母细胞减数分裂行为进行了研究。结果表明,东北蒲公英染色体为二倍体,染色体数2n=16,核型公式K(2n)=2x=16=10 m+6 sm,属于2A型,并观察到有随体存在。东北蒲公英的造孢细胞存在大量染色体的特殊情况可能是花粉母细胞的一种独特形成途径。此外在终变期只观察到单价体,在中后期Ⅱ染色体拉向两极不明显,这与在高等植物中描述的减数分裂行为并不完全一致。东北蒲公英四分体为非连续型胞质分离,产生了均匀一致的小孢子。 关键词:东北蒲公英(Taraxacum. ohwianum Kitam.);染色体;核型;花粉母细胞;减数分裂 中图分类号:S567.21;Q343.2;Q253 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)16-3895-04 东北蒲公英(Taraxacum. ohwianum Kitam.)是菊科(Asteraceae)蒲公英属(Taraxacum F. H. Wigg.)植物,也是菊科舌状花亚科(Subfam. Liguliflorae DC.)最进化的类群之一[1]。蒲公英属全世界约有300多种。中国高等植物数据库中已记录的、在中国分布的有79个种(包括7个存疑种),广泛分布于中国的东北、华北、西北及西南各省(区),其中东北地区为蒲公英的主产区[2,3]。东北蒲公英在东北地区有广泛的分布,但在收集种子的过程中,发现东北蒲公英经常产生败育的现象,这种现象是产生此次试验的动因。蒲公英属植物的染色体从2x到10x不等,以3x居多;其二倍体进行有性生殖[4],但多倍体中也存在兼性无融合生殖的情况[5],由此造成种子败育的原因不能确定。所以试验以东北蒲公英为材料,采用根尖压片确定其体细胞染色体数目,通过分析其核型和花粉母细胞减数分裂过程中染色体的行为与变异来判断东北蒲公英的倍性水平,并进一步分析其种子败育的原因。在此基础上进一步探讨东北蒲公英杂交亲本的育性,以指导遗传育种工作,尤其在确定种间杂交组合、诱变育种等方面具有重要的指导意义,可为东北蒲公英的品种选育、杂交后代和新品种的鉴定、分类、推广提供重要的理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料 东北蒲公英于2008年采集于辽宁省丹东市,栽种于沈阳农业大学百草园中草药试验基地内,常规管理。供试材料于2011年5月在田间采集新鲜植株,抖净泥土后自来水冲洗至没有附着物,晾干。将全株样品交由中国科学院沈阳生态研究所李冀云研究员鉴定,确认是东北蒲公英无疑。 1.2 核型分析方法 核型分析采用根尖压片法。取东北蒲公英根长0.5 cm左右的前端部分,于观察日的9:00~11:00放入八羟基喹啉溶液中4 h,然后把根尖转移到卡诺固定液(冰乙酸∶无水乙醇=1∶3)中固定12 h以上,取出后保存在70%乙醇中(可长期保存)。用1 mol/L HCl在60 ℃的水浴中解离根尖样品15 min,去离子水冲洗3次后, 卡宝品红染色24 h以上,取根尖1~2 mm部分(分生组织)压片观察,中性树胶封片。在Olympus光学显微镜下选取若干个染色体分散良好、着丝点清晰的根尖细胞进行核型分析[6]与核型分类[7],并照相。 1.3 花粉母细胞减数分裂的观察方法 花粉母细胞减数分裂的观察采用花药压片法。于2011年4月底到5月初这段时间隔天在取样日的9:30~11:30取东北蒲公英未开的花蕾(直径0.2~2.0 cm), 迅速带回实验室将花蕾在卡诺固定液中固定24 h,再转入70%的乙醇中,置4 ℃冰箱内保存。制片前取出花蕾样品,用去离子水清洗3次, 晾干后将花蕾用消毒后的镊子撕开,最好别损坏里面的小花结构。在操作台上用镊子于花序中镊取3~5朵小舌状花放于载玻片上,用消毒针将上半部分花冠去掉,只留下半部分的聚药雄蕊,然后置于酶液(4%纤维素酶与1%果胶酶混合液,用柠檬酸缓冲液溶解)中,在37 ℃水浴锅中酶解120~150 min,再用去离子水清洗3次后将花药从中部切开,用镊子轻轻挤压,采用卡宝品红染色法制片,火焰微烤分色,用Olympus光学显微镜镜检,统计并照相。 2 结果与分析 2.1 核型分析 东北蒲公英的染色体为二倍体,试验中观察到的根尖细胞染色体数均为16。用Motic Camera专业图像分析软件对5个根尖细胞典型的中期染色体进行长度测量并计算出核型参数,结果见表1。从表1可见,东北蒲公英染色体的核型公式K(2n)=2x=16=10 m+6 sm;染色体组总长为80.4,臂比值大于2的染色体占染色体总数的12.5%,最长染色体(6.6)与最短染色体(4.1)的
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