伞形科囊瓣芹属2种类的核型分析

李慧敏， 周 伟， 宋春凤

〔江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园) 江苏省植物资源研究与利用重点实验室， 江苏 南京 210014〕

囊瓣芹属(PternopetalumFranch.)是伞形科(Apiaceae)芹亚科(Apioideae)的大属之一，全世界有20～30种[1]39，[2]85。中国有23种，其中19种为特有种，集中分布于四川西部、云南西北部和西藏东南部的横断山区[3]。该属种类的小伞形花序常具2或3朵花，且花瓣基部肿大成囊状，这2个显著的形态学特征使得囊瓣芹属植物在伞形科内较易识别，被众多学者认为是较为自然的类群[2]86，[4-5]。潘泽惠等[6]和Wang[7]认为，横断山区既是中国伞形科特有属的起源和分化中心，也是全球囊瓣芹属植物多样性的分布中心，因此，该属被认为是伞形科植物区系多样化在横断山区的重要代表之一[7]。

细胞学资料在分类学和系统学研究中具有极为重要的价值[8]124，[9]，对囊瓣芹属植物进行细胞学研究有助于了解伞形科物种的分化及分布格局，但目前仅见囊瓣芹属2个种类染色体数目的报道[10]20，[11]。作者对采自四川峨眉山的囊瓣芹属种类散血芹〔P.botrychioides(Dunn) Hand.-Mazz.〕和宽叶散血芹〔P.latipinnulatum(Shan) J. B. Tan et X. J. He〕的染色体数目和核型进行了研究和比较，以期充实囊瓣芹属种类的细胞学研究数据，为该属的属下分类处理提供基础研究资料。

1 材料和方法

1.1 材料

供试散血芹和宽叶散血芹均采自四川峨眉山，凭证标本采集号分别为“李慧敏，周伟 1042”和“李慧敏，周伟 1053”，凭证标本均保存于江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)。分别挖取2个种类的实生苗并移栽至江苏省中国科学院植物研究所苗圃内，供试。

1.2 方法

参考文献[12]中的方法对根尖细胞进行处理，仅在处理试剂和处理时间上稍作修改，具体过程如下：分别在散血芹和宽叶散血芹的实生苗上取生长旺盛、长约1 cm的根尖，置于V(质量体积分数0.1%秋水仙素)∶V(0.002 mol·L-18-羟基喹啉)=1∶1的混合液中，室温预处理3.5 h；再用清水漂洗3次后，置于卡诺氏固定液〔V(无水乙醇)∶V(冰乙酸)=3∶1〕中，于4 ℃条件下固定6 h；然后用清水漂洗3次，置于37 ℃恒温水浴条件下，用V(1 mol·L-1HCl)∶V(体积分数45%冰乙酸)=1∶1的混合液解离45 min；最后用清水漂洗3次，并采用改良石碳酸品红染色4 h，常规压片法[13]压片。

用Nikon ECLIPSE Ci-S系统生物显微镜(日本Nikon公司)进行观察，用Nikon Ds-Fi2照相系统(日本Nikon公司)进行拍摄。每个种类至少取2个根尖，分别选择5和10个染色体清晰、分散良好的中期分裂相进行观察、计数和拍照。分别参照Levan等[14]和Stebbins[8]88的标准进行染色体分类和核型分析，并采用Zarco[15]的方法计算染色体不对称指数。

2 结果和分析

散血芹和宽叶散血芹根尖细胞的中期染色体形态特征和核型见图1；染色体核型模式图见图2。

散血芹根尖细胞的染色体数目为33，染色体基数为x=11(图1-A)；核型公式为2n=3x=21m+9sm+3st(图1-C)；染色体长度为2.60～4.89 μm，染色体组总长度为117.60 μm；染色体间不对称指数为0.36，染色体内不对称指数为0.14；染色体从大至小逐渐过渡，未见明显二型性，核型不对称性为2A型(图2-A)；未见随体。

图1 散血芹(A，C)和宽叶散血芹(B，D)根尖细胞染色体的形态特征和核型

图2 散血芹(A)和宽叶散血芹(B)根尖细胞的染色体核型模式图

宽叶散血芹根尖细胞的染色体数目为33，染色体基数为x=11(图1-B)；核型公式为2n=3x=21m+9sm+3st(图1-D)；染色体长度为2.97～4.42 μm，染色体组总长度为122.06 μm；染色体间不对称指数为0.33，染色体内不对称指数为0.12，其中22～24号染色体的臂比值小于或等于3，属于sm染色体或处于sm至st染色体的临界值；染色体从大至小逐渐过渡，未见明显二型性，核型不对称性为2A型(图2-B)；未见随体。

3 讨论和结论

作为同属种类，散血芹和宽叶散血芹的体细胞染色体核型具有明显的相似性，即染色体数目均为33、染色体基数均为x=11、核型公式均为2n=21m+9sm+3st；二者的染色体形态均从大至小逐渐变化，未出现明显的二型性，核型不对称性均为2A型；均没有观察到随体。但这2个种类的体细胞染色体核型也存在差异：宽叶散血芹的22～24号染色体的臂比值小于或等于3，处于临界值；而散血芹的22～24号染色体的臂比值为1.8～2.6。根据Stebbins[8]90的“染色体的进化是向核型不对称性减弱的方向演化”这一观点，推测宽叶散血芹的染色体核型特征较散血芹进化。

《中国植物志》[1]45和《Flora of China》[2]88均将宽叶散血芹处理为散血芹的变种，而Wang[7]则将宽叶散血芹处理为散血芹的异名，但Tan等[16]又将宽叶散血芹提升为种。散血芹和宽叶散血芹的染色体数目相同、核型相似，伞形科其他属种类间也存在这一现象，如玉龙藁本〔Ligusticumrechingerianum(Leute) R. H. Shan et F. T. Pu〕、抽葶藁本(L.scapiformeWolff)和川滇藁本(L.sikiangenseHiroe)的染色体数目和核型均一致[10]16-18，因此，应结合细胞学研究结果，依据形态学、孢粉学和分子生物学以及地理分布等多学科证据对散血芹和宽叶散血芹进行分类处理。与宽叶散血芹不同，散血芹的茎生叶基部楔形，末回裂片羽状且顶端有尾，而且二者的居群间断分布，因此，结合野外形态观察和地理分布考证结果，作者支持Tan等[16]将散血芹和宽叶散血芹划分成2个种的分类处理。

秦慧贞等[17]认为，不同的染色体基数对伞形科茴芹属(PimpinellaLinn.)种类的分组可能有一定的意义。散血芹和宽叶散血芹的染色体数目为33，染色体基数为x=11，属于囊瓣芹属的齿棱组(Pternopetalumsect.DenterioideaeH. Wolff)[1]39-41；而同属种类心果囊瓣芹〔P.cardiocarpum(Franch.) Hand.-Mazz.〕和澜沧囊瓣芹〔P.delavayi(Franch.) Hand.-Mazz.〕的染色体数分别为36和18，染色体基数为x=9[10]20，[11]，这2个种类属于囊瓣芹属的蕨叶组(P. sect.PteridophyllaeH. Wolff)[1]39-41。由此可见，囊瓣芹属不同组的种类染色体基数存在差异，这一特征可能对囊瓣芹属种类的分组有一定的意义，但有待囊瓣芹属更多种类的细胞学研究结果加以佐证。