3种萱草属植物染色体核型分析

李永平，贾民隆，梁 峥，曹冬梅

（山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031）

萱草属（HemerocallisL.）属于百合科，共有14个种，我国有14个种，其中，萱草（Hemerocallis fulva）分布最广，各省区都有野生分布[1]。近年来，由于萱草抗逆性强、适应性广、栽培容易、观赏效果好，被广泛应用于美景构建和园林绿化中[2-3]。但由于在原种、变种的基础上进行长期大量的杂交育种，以及同一物种的不同变种萱草属植物间杂交，所以萱草关系复杂，分类相对混乱[4-7]。

有研究表明[8-12]，萱草染色体基数为11，野生萱草基本为二倍体类型，体细胞染色体数为2n＝2x＝22；但张超等[13]研究表明，山西省野生萱草存在三倍体。重瓣萱草（Hemerocallisfulvavar.kwanso）为三倍体，其体细胞染色体数为2n＝3x＝33；萱草栽培品种存在四倍体类型，染色体数目为2n＝4x＝44，均属Stebbins核型的2B型。对小萱草（Hemerocallis dumortieriiMorr）、北萱草（HemerocallisesculentaKoidz.）和大苞萱草（Hemerocallismiddendorfii TrautvetMey）染色体核型分析表明，北萱草与大苞萱草为不同物种，同时，在系统发育上大苞萱草比北萱草进化程度高[14]。王占明等[1]利用常规根尖压片法对大花萱草4个优良品种的染色体数目进行了鉴定，结果表明，其均属于Stebbins核型的2B型。

为了使萱草属的育种工作能有一个新的突破，本研究对萱草的3个主栽品种（金娃娃、金针和鸡心）的染色体核型进行了分析，以期了解萱草不同种质的遗传多样性，为遗传育种提供细胞学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为3种萱草属植物：金娃娃、金针和鸡心，均种植于山西省农业科学院园艺研究所花卉中心萱草种质资源圃。

1.2 方法

1.2.1 倍性鉴定 染色体制片采用萱草根尖常规压片技术[14]。首先将3种萱草置于Hoagland全营养液中进行水培，待萱草根尖长到1.5 cm左右时，于9：00左右分别剪取长度为1 cm左右的白色根尖，将剪取的白色根尖在室温下于对二氯苯饱和溶液中预处理5 h；然后用蒸馏水冲洗3～4次；在0～4℃卡诺固定液中固定24 h；之后水洗3～4次，置于70%酒精中，于4℃冰箱中备用。

压片前取出固定好的根尖材料，蒸馏水冲洗3次，然后置于60℃的恒温水浴锅中，用1 mol/L盐酸解离8～12 min；之后用卡宝品红染色15 min左右，常规压片，显微镜观察、计数并照相。

1.2.2 核型分析 将制备好的片子置于10×40倍的显微镜下，每个品种随机选取30个染色清晰且分散程度好的细胞染色体，进行染色体长度的测量，然后计算核型平均值。

1.3 测定项目及方法

染色体分类根据LEVAN等[15]和KUO等[16]的方法进行；染色体相对长度和臂比根据李懋学等[17]的方法计算；核型分析根据STEBBINS[18]的方法进行；核型不对称系数根据ARANO[19]的方法计算（染色体核型不对称系数＝一个染色体组的染色体长臂总长/全组染色体总长×100%）。

2 结果与分析

2.1 3种萱草属植物的染色体倍性分析

选择30个染色体分散良好的细胞观察计数，结果显示（图1），供试的3种萱草属植物，95%以上的材料染色体数目为22条，故3种萱草属植物均属于二倍体（2n＝2X＝22）。

2.2 3种萱草属植物的的染色体核型分析

2.2.1 萱草金娃娃核型分析 由表1可知，大花萱草金娃娃体细胞染色体数22条，为二倍体，22条染色体中有14条为中部着丝粒染色体（m），2条为亚中间着丝粒染色体（sm），4条为亚端部着丝粒染色体（st），2条为端部着丝粒染色体（ot），其核型为 2n＝2x＝22＝14m＋2sm＋4st＋2ot；染色体相对长度介于21.2～41.4 μm，最长染色体与最短染色体长度比为1.95，染色体臂比值范围为1.00～∞，臂比值大于2.0的染色体占比为36.4%；相对长度组成为2n＝22＝4M2＋10M1＋8S，其中，1～2 对为中长染色体，3～6对为中短染色体，7～8对为短染色体，第9对为中短染色体，10～11对为短染色体。核型不对称系数为64.87%，属于Stebbins核型的2B型。

表1 萱草金娃娃的染色体核型参数

2.2.2 萱草金针核型分析 由表2可知，大花萱草金针体细胞染色体数为22条，为二倍体，22条染色体中有14条为中部着丝粒染色体（m），2条为亚中间着丝粒染色体（sm），4条为亚端部着丝粒染色体（st），2 条为端部着丝粒染色体（ot），其核型公式为 2n＝2x＝22＝14m＋2sm＋4st＋2ot；染色体相对长度介于24.9～57.0 μm，最长染色体与最短染色体的长度比为2.29，染色体臂比值范围为1.06～∞，臂比值大于2.0的染色体所占的比例为27.2%；相对长度组成为2n＝22＝4L＋6M2＋8M1＋4S，其中，1～2对为长染色体，3～5对为中长染色体，6～9对为中短染色体，10～11对为短染色体。核型不对称系数为65.81%，属于Stebbins核型的2B型。

表2 萱草金针的染色体核型参数

2.2.3 萱草鸡心核型分析 由表3可知，大花萱草鸡心细胞染色体数为22条，为二倍体，22条染色体中有16条为中部着丝粒染色体（m），4条为亚中间着丝粒染色体（sm），2条为亚端部着丝粒染色体（st），其核型公式为2n＝2x＝22＝16m＋4sm＋2st；染色体相对长度介于21.6～57.8 μm，最长染色体与最短染色体的长度比为2.68，染色体臂比值范围为1.10～3.34，臂比值大于2.0的染色体所占的比例为27.2%；相对长度组成为2n＝22＝6L＋4M2＋4M1＋8S，其中，1～3对为长染色体，4～5对为中长染色体，6～7对为中短染色体，8～11对为短染色体。核型不对称系数为59.05%，属于Stebbins核型的2B型。

表3 萱草鸡心的染色体核型参数

3 结论与讨论

萱草在其漫长的演化过程中，染色体数量逐渐发生了变化，既有二倍体也有三倍体和四倍体。本研究结果表明，供试的3种萱草金娃娃、金针、鸡心染色体数均为二倍体，染色体基数均为11条，这与前人的研究结果一致[13-14]，核型对称程度可作为鉴别品种进化程度的细胞学依据[17]。由于染色体核型的进化趋势是由对称向不对称发展，系统演化上处于原始的植物往往具有较对称的核型，同时其染色体变异也小，核型不对称系数较低[20-22]，因此，供试的3种萱草属植物中，鸡心的进化程度较低，金针的进化程度较高。3种萱草的核型参数有很多相似性，多数为中间着丝粒染色体，核型类型均属于2B型，而且第2条染色体均为中间着丝粒染色体，第10、11条染色体均为短染色体。此外，这3种萱草也存在一定的差异性，主要表现在各类染色体所占的比例上，如金娃娃、金针均有端部着丝粒染色体，而鸡心没有；金针、鸡心均有长染色体，而金娃娃没有。导致这种差异性的原因是多方面的，除了试验中观察和测量存在误差外，主要原因还在于材料本身，在不同的地理位置、生态条件及环境条件下，虽然染色体的数目相同，但核型的组成却不同。