野牡丹属植物的细胞学研究

摘要:采用压片法对野牡丹属(Melastoma)5个种植物进行细胞学研究｡结果表明,野牡丹属5个种植物染色体数目均为2n=24,染色体长度为0.43~2.99 μm,为小染色体｡通过染色体核型对称性分析,5个种植物从原始到进化的顺序可能为地菍(Melastoma dodecandrum)､野牡丹(Melastoma candidum)､展毛野牡丹(Melastoma normale)､细叶野牡丹(Melastoma intermedium)､多花野牡丹(Melastoma affine)｡

关键词:野牡丹属(Melastoma);染色体数目;染色体大小;进化

中图分类号:S685.11;Q942文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2558-03

Cytological Studies of Melastoma Plants

ZHANG Yuan,LI Yan,YANG Li-ping

(Horticulture College,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,Hebei,China)

Abstract: Chromosome numbers and types of the 5 species of Melastoma plants were studied by the squash method. The results showed that the chromosome number was 2n=24 and chromosome sizes were varied from 0.43 μm to 2.99 μm, belonging to small chromosome type. By analyzing the karyotypic symmetry, the evolutional trend of the 5 species may be in order of Melastoma dodecandrum, Melastoma candidum, Melastoma normale, Melastoma intermedium and Melastoma affine.

Key words: Melastoma;chromosome number;chromosome size;evolution

野牡丹属(Melastoma)是野牡丹科一个大属,共有100多个种,我国有9个种1个变种[1],主要分布在长江以南地区｡本属植物不少种类具有观赏､食用､药用等多种价值,具有开发潜力｡

目前,对野牡丹属植物的研究主要集中在园林应用､药用价值以及化学成分的提取与分析等方面[2-4],而对其种间的细胞学比较分析研究报道较少,关于野牡丹属染色体的研究尚未见报道｡植物细胞内相对稳定的染色体数目､大小､形态和结构代表了一个种的特点[5,6]｡本试验通过对野牡丹属不同种的植物染色体数目和倍性进行分析,确定其体细胞染色体数目､倍性水平,检测其种群内是否存在不同倍性的个体,为进一步了解野牡丹属不同种间的生殖方式､遗传特点提供细胞学资料,也为其种质资源的研究鉴定和系统进化及园林应用提供理论依据｡

1材料与方法

1.1试验材料

以野牡丹属的5个种为试材:野牡丹(Melastoma candidum)和展毛野牡丹(Melastoma normale)于2005年7月采自深圳植物园,细叶野牡丹(Melastoma intermedium)､多花野牡丹(Melastoma affine)和地菍(Melastoma dodecandrum)于2005年7月采自广东韶关芙蓉山｡试验材料采回后一部分扦插于河北农业大学实验基地,另一部分压制成蜡叶标本备用｡

1.2试验方法

于上午9:00~10:00取0.5 cm左右长的野牡丹属植物幼嫩根尖,分别采用0.02%秋水仙素､0.05%秋水仙素､0.002 mol/L的8-羟基喹啉水溶液､0.02%秋水仙素与0.002 mol/L 8-羟基喹啉的混合液4种预处理液,在18~20 ℃温度下对材料进行预处理1~4 h,预处理后的根尖经水洗3 min后,转入卡诺固定液中固定1~24 h,材料取出后水洗3 min,置于预热60 ℃的1 mol/L盐酸中处理10~50 min,取出材料水洗5 min,取前端发白的生长点部位(1~2 mm)置于载玻片上,滴一滴染色液(卡宝品红),用镊子夹碎材料,盖上盖玻片,用橡皮轻敲赶出气泡并使材料分散均匀,在OLYMPUS-BH2型显微镜下用100倍油镜观察,选择分散良好的细胞计数､拍照｡

2结果与分析

2.1预处理和制片条件

采用4种低浓度预处理液:0.02%秋水仙素､0.05%秋水仙素､0.002 mol/L的8-羟基喹啉水溶液､0.02%秋水仙素与0.002 mol/L 8-羟基喹啉的混合液,预处理1､2､3､4 h｡结果表明,4种预处理液中以0.05%秋水仙素､0.02%秋水仙素与0.002 mol/L 8-羟基喹啉的混合液作用效果较好,预处理时间1､2 h时分裂相多处于前期和前中期,3 h时中期分裂相较多且缢缩程度恰到好处,4 h时染色体缢缩为难以计数的小点状｡此外,预处理时应保持稳定的低温环境,温度稳定在18~20 ℃时,中期分裂相较多,而在不稳定的条件下分裂相较少｡因试验材料为木本植物,所需解离时间较长,解离20 min以下时胞质和染色体均染色较深;解离30 min以上时均着色很浅;解离25 min时,解离较充分,染色效果最好,胞质不着色或呈淡红色,而染色体着色较深｡

本试验最终确定野牡丹属植物预处理和制片条件为环境温度稳定在18~20 ℃,使用0.02%秋水仙素与0.002 mol/L 8-羟基喹啉的混合液预处理3 h,解离25 min｡

2.2染色体数目

从每个种的7~8个样品的根尖中选取4~5张质量较好的压片,选择染色体染色清晰､分散较好的30个细胞进行观察､记数｡发现5个种的细胞染色体数虽然均有一定的变化范围,但基本都集中在一个数量上,因此将出现频率最高的这个数量作为该种的染色体数目｡如表1所示,野牡丹2n=24占70.0%,细叶野牡丹2n=24占60.0%,多花野牡丹2n=24占66.7%,地菍2n=24占63.3%,展毛野牡丹2n=24占86.7%｡由此可认为,野牡丹､细叶野牡丹､多花野牡丹､地菍､展毛野牡丹染色体数目均为2n=24｡每个种中还有其他较小比例的染色体数目,这可能与野牡丹属的无性繁殖存在染色体数目的变异或染色体过小有关｡

2.3染色体大小

野牡丹､细叶野牡丹､多花野牡丹､地菍､展毛野牡丹染色体组总长度分别为27.86､23.44､17.09､39.86､46.84 μm;绝对长度范围依次为0.82~1.67 μm､0.71~1.45 μm､0.43~1.26 μm､1.01~2.36 μm､1.49~2.99 μm;相对长度为2.93~5.67､3.09~5.87､2.64~7.14､2.62~5.92､3.18~6.12,最长染色体与最短染色体的比值为2.0､2.0､2.9､2.3､2.0｡

3结论与讨论

本研究中,野牡丹属的5个种染色体数均为2n=24,这与Almeda[7]所研究的野牡丹科其他属的染色体可能为n=9到n=12基本一致｡根据染色体分类的标准[8],野牡丹､细叶野牡丹､多花野牡丹､地菍､展毛野牡丹均为小染色体类型,不易分辨着丝点,无法作核型分析｡目前,对小染色体尚无明确的分析标准,Almeda[7]在对野牡丹科其他属植物的研究中,只分析了小染色体减数分裂的行为,但未作具体分析｡

最长染色体与最短染色体的比值可作为核型对称与否的分类标准之一[9],本研究中野牡丹属5个种的比值为2.0~2.9,说明野牡丹属的核型比较对称｡根据李懋学[8]的染色体相对大小差别愈大,核型越不对称的观点,比较5个种的染色体相对长度的标准差,野牡丹为0.86､细叶野牡丹为0.92､多花野牡丹为1.21､地菍为0.84､展毛野牡丹为0.87,说明5个种中地菍的核型较对称,而多花野牡丹的核型对称性较差｡由于整个植物界的核型进化趋势是由对称向不对称发展,所以可认为5个种从原始到进化的顺序可能为:地菍､野牡丹､展毛野牡丹､细叶野牡丹､多花野牡丹｡

植物核型信息在属以下等级的分类研究中起重要的作用｡但是,核型分析对于那些染色体基数和核型一致的属以下分类帮助不大[10]｡野牡丹属可能就属于这一类｡从最长染色体与最短染色体的比值及染色体相对长度的标准差两方面分析,该属5个种间核型对称性差异很小,具很大的相似性,说明野牡丹属植物染色体进化速率较慢,是比较原始的类群｡这与根据形态学上雄蕊多数､子房多室､胚珠多数等原始类型特征,以及各特征中数量减化､雄蕊药隔特化､子房下位等推断的野牡丹科为从原始向次原始或稍进化类型过渡的一个科相符[11]｡

观察中发现野牡丹属染色体极易重叠或不在一个平面上,且染色体极小,很难准确地统计染色体数目,这就需要在今后的研究中查明引起染色体重叠和不处于同一平面的原因,探索适宜野牡丹属植物染色体特点的研究方法｡

参考文献:

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第56卷)[M].北京:科学出版社,1990.

[2] 尹俊梅,王祝年,杨光穗,等.海南野牡丹科野生观赏植物种质资源及其开发利用[J].热带农业科学,2006,26(6):63-66.

[3] 魏升华,何顺志,汪毅.贵州山茶科､野牡丹科等四个科药用植物资源的研究[J].贵州科学,2005,23(4):27-34.

[4] 朱纯,陈妙贤,彭狄周,等.10种野牡丹科植物引种栽培及应用研究[J].中国野生植物资源, 2006,25(4):64-67.

[5] 王琼,苏智先,宋会兴,等.植物染色体数目及其变异与生境关系初探[J].生态学杂志, 2001,20(5):8-11.

[6] WANG R Q, WANG J Z. A study on the chromosome numbers and their evolution in Salicaceae[J]. Journal of Beijing Forestry University,1991,13(4):31-38.

[7] ALMEDA F. Chromosome numbers and their evolutionary significance in some neotropical and paleotropical Melastomataceae[J]. BioLlania,1997,6:167-190.

[8] 李懋学.植物染色体的大小变异和进化[J].生物学通报,1985(5):14-16.

[9] STEBBINS G L. Chromosomal Evolution in Higher Plants[M].London: Edward Arnold Ltd.,1971.

[10] 李秀兰,宋文芹,安祝平,等.中国含笑属核型分析[J].植物分类学报,1998,36(2):145-149.

[11] 林有润.广东､海南两省樟科､野牡丹科及菊科的系统演化与区系地理的热带亲缘[J].植物研究,1997,16(3):250-272.

推荐访问： 细胞学 牡丹 植物 研究

---