榆叶梅及其部分近缘种的染色体核型分析

董山平，罗 乐，钟军珺，程堂仁，张启翔

（花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室，国家花卉工程技术研究中心，城乡生态环境北京实验室，园林学院，北京林业大学，北京100083）

榆叶梅（Prunustriloba）是中国北方重要的早春观花灌木，主要分布于中国东北及华北地区。《中国植物志》将榆叶梅置于桃属（Amygdalus）扁桃亚属［1］，而在园艺栽培应用中又经常将榆叶梅与其它桃属植物统一归于李属（Prunus），这种争议与蔷薇科李亚科（Prunoideae）以下大小属的分类有关［2］。植物染色体信息常作为植物分类提供重要信息。Lewis曾利用染色体数目解决了蔷薇属（Rosa）分类的一个模糊问题［3］，于超利用核型方法支持了前人对疏花蔷薇变种划分的观点［4］。

目前国内榆叶梅的研究大多集中在栽培繁育和种质资源方面［5－6］，张强英系统地调查分析了野生榆叶梅资源，认为榆叶梅种内存在丰富的遗传多样性［7－8］，于君等根据陈俊愉的花卉二元分类法划分测试等级［9］，将榆叶梅品种划分为单瓣类、复瓣类、重瓣类3大类。关于榆叶梅染色体研究的报道还很少，尚宗燕等［10］对扁桃亚属植物的染色体数目进行了研究，报道榆叶梅染色体数目为2n＝64，长柄扁桃为2n＝96，扁桃等其它桃属植物的染色体数目均为16；陈瑞阳等［11］的《中国主要经济植物基因组染色体图谱》对榆叶梅、扁桃等植物染色体数目进行了报道，也支持该结论。上述研究都仅限于对染色体数目的报道，榆叶梅种内各个品种类型的核型与近缘种的对比研究还未见报道。榆叶梅这样的高倍性物种在李属中很少见，其多倍性由何而来，及品系如何演化，这些问题还有待进一步研究。

本实验选取榆叶梅单瓣品种、复瓣品种、重瓣品种、紫叶品种、野生榆叶梅及榆叶梅近缘种桃（Prunus persicaL．）、梅（PrunusmumeSieb．）、李（Prunus cerasifera‘Pissardii’）、杏（PrunusarmeniacaL．）作为研究对象，对其染色体核型进行分析，旨在从细胞学层面分析榆叶梅品种演化提供较为可靠的染色体信息。

1 材料和方法

1．1 材 料

供试材料（表1）共9份材料，5份榆叶梅材料，包括单瓣型榆叶梅品种、复瓣型榆叶梅品种、重瓣型榆叶梅品种、紫叶重瓣型榆叶梅品种以及榆叶梅野生种，4份近缘种材料，包括桃、梅、杏、紫叶李。榆叶梅栽培品种资源都保存于北京林业大学榆叶梅品种资源圃，品种凭证信息参考《榆叶梅新品DUS测试指南》［5］；野生榆叶梅的种子来源于辽宁省开原市野生分布林区；近缘种的茎尖材料采自北京林业大学校园。

1．2 方 法

1．2．1 取材 榆叶梅栽培品种于12月至次年2月叶芽未萌动时采枝条置于室内，水培诱导芽萌发，取幼嫩的小叶；于3～4月取叶芽自然萌动形成的幼嫩小叶。榆叶梅野生种于其分布区域采种，沙藏诱导种子萌发，取根尖分生组织。桃、梅、杏、紫叶李于3～4月枝条自然萌动时选择良好的一年生嫩枝上取其叶芽。所取材料置于卡诺固定液（无水乙醇∶冰醋酸＝3∶1，V／V）固定24h，转入70%乙醇中保存备用。

用蒸馏水漂洗3遍后，将榆叶梅材料在解离液（浓盐酸∶无水乙醇＝1∶1）中常温解离20min，其它近缘种材料在0．2mol／L 盐酸溶液中60℃恒温水浴解离10min。蒸馏水冲洗3遍后用改良卡宝品红溶液染色10 min，常规方法压片。采用ZEISS Scope A1显微镜镜检并统计染色体数目。

1．2．2 核型分析 用核型分析软件Karyo 3．1、Image－Pro Plus 6．0、Photoshop CS4 及Microsoft Office Excel等软件进行数据和图像处理。核型分析方法参考李懋学等［12］的标准，核型类型按照Stebbins［13］的分类标准，核型不对称系数按照Arano［14］的方法计算，染色体相对长度系数（I、R、L）参照Guo等［15］的标准。

2 结果与分析

5份榆叶梅和4份近缘种材料的染色体数目、核型及核型模式见图1，染色体参数见表2。

2．1 5份榆叶梅材料的核型分析

2．1．1 野生榆叶梅 体细胞染色体数2n＝64，为八倍体。核型公式为2n＝8x＝64＝1M＋44m＋18sm＋1st。染色体相对长度变化范围为0．94%～2．56%，相对长度组成2n＝8L＋19M2＋29M1＋8S。臂比值变化范围1．00～3．28，最长染色体与最短染色体长度比为2．71，核不对称系数为58．43%，着丝粒指数变化范围为23．36%～50．00%，其核型属于2B型。

表1 5份榆叶梅材料及4个近缘种材料的基本信息Table 1 The information of 5 Prunus triloba materials and 4related species

2．1．2 ‘莹雪’榆叶梅 体细胞染色体数2n＝64，为八倍体。核型公式为2n＝8x＝64＝1M＋40m＋23sm。染色体相对长度变化范围为0．99% ～2．77%，相对长度组成2n＝8L＋16M2＋31M1＋9S。臂比值变化范围1．00～2．67，最长染色体与最短染色体长度比为2．81，核不对称系数为58．73%，着丝粒指数变化范围为27．22%～50．00%，其核型属于2B型。

图1 5份榆叶梅及4个近缘种的染色体、核型及核型模式图Fig．1 The chromosome numbers，karyotypes and idiograms of 5 P．trilobacultivars and 4related species

表2 5份榆叶梅材料及4个近缘种材料的染色体参数Table 2 Chromosome parameters of 5 P．triloba materials and 4related species

2．1．3 ‘复瓣皱粉’榆叶梅 体细胞染色体数2n＝64，为八倍体。核型公式为2n＝8x＝64＝43m＋21sm。染色体相对长度变化范围为0．92% ～2．45%，相对长度组成2n＝8L＋15M2＋33M1＋7S。臂比值变化范围1．02～2．57，最长染色体与最短染色体长度比为2．68，核不对称系数为59．65%，着丝粒指数变化范围为28．04%～49．47%，其核型属于2B型。

2．1．4 ‘抱粉玉盘’榆叶梅 体细胞染色体数2n＝64，为八倍体。核型公式为2n＝8x＝64＝1M＋39m＋24sm。染色体相对长度变化范围为0．82%～2．69%，相对长度组成2n＝8L＋22M2＋27M1＋7S。臂比值变化范围1．00～2．85，最长染色体与最短染色体长度比为3．29，核不对称系数为61．04%，着丝粒指数变化范围为25．99%～50．00%，其核型属于2B型。

2．1．5 ‘紫烟’榆叶梅 体细胞染色体数2n＝42，为非整倍体。核型公式为2n＝42＝3M＋30m＋9sm。染色体相对长度变化范围为1．28% ～4．37%，相对长度组成2n＝6L＋9M2＋24M1＋3S。臂比值变化范围1．00～2．15，最长染色体与最短染色体长度比为3．41，核不对称系数为57．68%，着丝粒指数变化范围为31．70%～50．00%，其核型属于2B型。

2．2 4种近缘种的核型分析

2．2．1 桃 体细胞染色体数2n＝16，为二倍体。核型公式为2n＝2x＝16＝12m＋4sm。染色体相对长度变化范围为4．12%～9．08%，相对长度组成2n＝2L＋5M2＋7M1＋2S。臂比值变化范围1．06～2．57，最长染色体与最短染色体长度比为2．59，核不对称系数为60．55%，着丝粒指数变化范围为28．01%～48．70%，其核型属于2B型。

2．2．2 梅 体细胞染色体数2n＝16，为二倍体。核型公式为2n＝2x＝16＝10m＋6sm。染色体相对长度变化范围为4．03%～9．53%，相对长度组成2n＝2L＋5M2＋6M1＋3S。臂比值变化范围1．05～2．52，最长染色体与最短染色体长度比为2．36，核不对称系数为61．73%，着丝粒指数变化范围为28．40%～48．69%，其核型属于2B型。

2．2．3 杏 体细胞染色体数2n＝16，为二倍体。核型公式为2n＝2x＝16＝11m＋4sm＋1st。染色体相对长度变化范围为4．54%～8．40%，相对长度组成2n＝2L＋6M2＋7M1＋1S。臂比值变化范围1．01～3．57，最长染色体与最短染色体长度比为2．01，核不对称系数为63．08%，着丝粒指数变化范围为21．90%～49．77%，其核型属于2A 型。

2．2．4 紫叶李 体细胞染色体数2n＝16，为二倍体。核型公式为2n＝2x＝16＝11m＋4sm＋1st。染色体相对长度变化范围为4．59%～8．43%，相对长度组成2n＝2L＋6M2＋7M1＋1S。臂比值变化范围1．11～2．79，最长染色体与最短染色体长度比为1．84，核不对称系数为62．03%，着丝粒指数变化范围为26．41%～47．33%，其核型属于2A 型。

3 讨 论

本实验报道了5 份具代表性的榆叶梅材料及桃、梅、杏、李4份近缘种材料的染色体数目与核型，其中4份榆叶梅材料为八倍体，2n＝8x＝64；近缘种材料桃、梅、杏、李均为二倍体，2n＝2x＝16与前人的研究结果一致［16］；‘紫烟’榆叶梅的染色体数目为42。李属植物二倍体居多，染色体基数为8。但多个研究曾报道［10，17－18］蔷薇科李属及其近缘属植物的染色体核型分别具有三倍体、四倍体、六倍体、八倍体和十二倍体等多种倍性的现象。

本研究发现‘紫烟’榆叶梅染色体数为42，长染色体数为6。Salesses指出，显著比其它染色体长的染色体为这类植物的代表性染色体［17］；王然［17］研究蔷薇科核果类果树的核型时也发现长染色体数目正好与其倍性相一致。同一属内的植物常有相同的染色体基数，李属染色体基数为8，可知‘紫烟’榆叶梅可能为非整倍体，结合‘紫烟’榆叶梅的染色体相对长度组成中长染色体条数为6，故推测其在形成六倍体过程中可能出现了染色体的丢失，但此结论还需要进一步试验论证。

Stebbins［13］认为，在植物界，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衍生的或进化较高级的植物中。本研究中，5份榆叶梅材料的核型类型均为2B 型，这一结果也与陈瑞阳［11］关于榆叶梅核型的报道一致，说明榆叶梅虽在表现上表现丰富的多样性，但在核型类型上仍保持较高保守性。野生榆叶梅与单瓣品种‘莹雪’榆叶梅的核不对称系数（分别为58．73%与58．43%）、染色体长度最长比最短的比值（分别为1．57与1．53）都最为接近，且它们核型的不对称性较低，可以推测单瓣品种群为较原始的类型。这也与它们的外形性状相符合，野生榆叶梅常为单瓣花，叶较小。比较‘莹雪’、‘复瓣皱粉’和‘抱粉玉盘’的核不对称系数及臂比值＞2的染色体比率可以得知，‘莹雪’＜‘复瓣皱粉’＜‘抱粉玉盘’可推测榆叶梅品种群的演化中可能存在由单瓣型→复瓣型→重瓣型的演化。此结论符合于君［5］利用分子标记AFLP技术对榆叶梅各品种群聚类结果，支持其将榆叶梅花瓣数量作为榆叶梅品种分类的重要分类依据［9］。

本研究中桃、梅、杏的核型类型均为2B，与榆叶梅的核型类型相同，紫叶李的核型类型为2A；另外，桃的核不对称系数以及平均臂比值与5份榆叶梅材料的平均值最为接近，因此结合上述两点可以推测榆叶梅与桃的亲缘关系可能较近，与紫叶李的亲缘关系较远。比较紫叶李、梅、杏的核不对称系数以及臂比值＞2的染色体比率，可知：紫叶李＜梅＜杏，据此可推测紫叶李较原始。魏文娜等［19］分析桃、李、梅、杏的核型和带型认为梅和杏的亲缘关系较近，桃、李间差异较大，桃可能为较进化的类群。本研究中梅和杏的核不对称性最为接近，与魏文娜等［19］的一致，但梅、杏、紫叶李的核不对称系数均大于桃和榆叶梅，与魏文娜［19］认为的桃为较进化类群的结论不一致，造成差异的原因可能与取材有关。

本研究对李属中的5种榆叶梅典型类群材料进行了初步的核型分析，报道一例可能为非整倍体的榆叶梅栽培品种，为从细胞学层面深入了解榆叶梅品种间的遗传变异与演化关系；同时结合近缘种桃、梅、杏、紫叶李与榆叶梅材料的核型分析来进一步研究李属内植物的多倍体起源信息提供了参考依据。

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