骆驼刺染色体个数研讨.docx

骆驼刺染色体个数研讨

　　骆驼刺Yakovl．)是豆科骆驼刺属的半灌木，茎直立，高30－60cm，从基部多分枝，枝条平行上升。单叶互生，倒卵形，全缘，无毛，具短柄;总状花序，腋生，花序轴边变成坚硬的锐刺，刺长为叶的2－3倍，无毛，当年生枝条的刺上具花3－6朵，老茎的刺上无花，花冠蝶形深紫红色，果实为荚果，呈串珠状，内含1－5粒圆形棕黑色种子［1］，开花期5－7月，结果期8－10月。骆驼刺是生长于荒漠、半荒漠地区的覆沙盐化低地上，成为该地区的建群种或优势种。耐干旱、耐盐碱、年降水量仅有几十毫米时仍能生长。根系发达，深达7－8m，一般可延伸至地下水位，直接利用地下水，主根在地下水位以上强烈扩散，形成许多侧根，增加吸收面积，吸收更多的水份［2、3］。有时它的根伸到30cm右或更深时便往上生长，到靠近土壤的表层处进行分枝，吸收土壤表层稀少的水分，来适应干旱环境。同时骆驼刺除庞大的根系外尽量使地面部分长得矮小，并且将枝条和花序轴退化成为针形的细刺，用以减少水分的蒸发，使骆驼刺能在干旱的沙漠中生存下来。也正因为如此，骆驼刺被人们称为"沙漠勇士"［4、5］。骆驼刺地上分枝多，草层较高，株丛状，具良好的防风固沙作用，一般其覆盖率只要30%以上，沙丘即被半固定或固定。一旦被沙埋，过不了几天，沙丘上又有新的骆驼刺的嫩芽破沙而出，继续繁衍生长。同时骆驼刺根部可吸收积累一定量的盐分，可以改善土壤质量骆驼刺可以直接利用大气中的氮元素，它是生态系统氮素循环体中的一个关键环节［6、7］。此外骆驼刺还可以充当护卫田园的篱笆。骆驼刺富含蛋白质，是一种优良的饲料，在畜牧业生产中占有一定的地位，草食家畜不可缺少的也无法替代的饲草种之一［8、9］。首先，骆驼刺作为饲用植物具有较好的品质。骆驼刺的叶、花、果实、刺和细枝条都富含营养物质。虽然它的粗蛋白质、粗脂肪含量相对较低，但它的无氮浸出物含量较高，且富含赖氨酸。其次，骆驼刺的产草量高，再生能力强。骆驼刺因其枝短和花序轴顶端有刺又为骆驼喜食而得名。青鲜时因其含有特殊化学物质，除骆驼四季喜食外，其他家畜很少食。牛、羊在该草春季返青时喜食，有催肥抓膘作用。特别是在秋季开花、结实后刈割骆驼刺调制成干草并制成干草粉或与其他草类混合饲喂，家畜更喜欢采食，特别是作为沙漠地区牛、羊、驴、马等食草家畜冬季饲草更为理想。另外骆驼刺也是一种很好的蜜源植物［10］和药用植物，它的花儿酿制出来的蜜糖，无异味，特别甜，种子入药可治胃病［11］。世界上共有5种骆驼刺，主要分布于欧亚及北非荒漠区。我国只有1种，主要分布于西北的宁夏、甘肃、新疆及内蒙古。对分布于区外的骆驼刺解剖学、细胞学、生态学方面的研究有报道。但未见对分布于内蒙古地区骆驼刺细胞学的研究报道。文中对内蒙古阿拉善盟荒漠地区分布的骆驼刺染色体和核型进行研究，确定骆驼刺染色体数目及核型类型，为骆驼刺的开发利用提供一定的细胞遗传学依据。
　　1试验材料及方法
　　1．1试验材料
　　供试材料为采自阿拉善盟吉兰太荒漠区颗粒饱满的野生骆驼刺成熟种子，种子自然风干后，用纸袋封存，置于通风荫凉处备用。
　　1．2试验方法
　　1．2．1根尖制片采用植物染色体常规根尖压片法［12］。种子的萌发与取材:把选好的饱满骆驼刺种子放入铺有滤纸的培养皿里，在智能培养箱中培养，温度设置为25℃，1－2天后即可长出幼根。当幼根长至0．5－1cm时，于上午9:30－9:40之间取材。预处理与固定:把材料放入装有浓度为0．002mol/L8－羟基喹啉溶液的小瓶中进行预处理1小时。然后把预处理好的材料用卡诺固定液进行固定2－24小时。解离染色:这是不可缺少的重要步骤，不经解离的材料不仅不易压片，而且染色不清楚。将固定后的根用蒸馏水反复冲洗数次，转移到1N的盐酸中室温下处理1－2小时。解离后的材料经蒸馏水冲洗数次，便可将材料移至装好苯酚品红染色液的小瓶中染色4小时。软化压片:在载玻片上滴1滴45%的冰醋酸软化材料1小时。用刀片切取根尖先端2－3mm的小段，盖上盖玻片，用食指和拇指把盖玻片压住，用铅笔末端轻敲，将根尖压成均匀、单层细胞的薄层。然后显微镜下观察所有切片，选择敲片薄且细胞分散好的、中期分裂相多的、染色体形态清晰的制片准备封片。封片观察:用指甲油将盖玻片四周封好，将封好的片子风干后放入盛有潮湿滤纸的培养皿内，在冷藏状态下保存，备于观察显微照相用。
　　1．2．2染色体数目的确定与核型分析在光学显微镜下统计50－100个细胞的染色体数目，以此来分析植物染色体的倍性，其中85%以上的细胞具有恒定的染色体数目，即可认为是该植物的染色体数目。选择染色体分散好，形态清晰的5－10细胞在Olympus显微镜下拍照，同时测量计算其染色体长短臂长度，取其平均值进行染色体配对和核型分析，最后绘制核型模式图。
　　2结果与分析
　　2．1染色体形态、数目及倍性分析
　　按照李懋学和陈瑞阳［13］1985年提出的标准，选取分裂中期相的79个细胞，进行了详细观察和统计骆驼刺的染色体形态、染色体数目统计及倍性分析等。结果，79个细胞中68个细胞染色体数目为16条，占计数细胞的86%。各细胞的16条染色体均可配成8对同源染色体，表明为二倍体，具有2个染色体表1骆驼刺染色体数目不同的细胞出现率Tab．1TheproportionofthecellswithdifferentnumberofchromosomesinAlhagimaurorumvar．var．sparsifolium观察细胞总数染色体数细胞数出现率%14677916688618343223组，染色体基数为x=8，无随体。除此之外还有14、18、32条染色体的细胞，由此看出骆驼刺细胞染色体基数有着不同的变化，且有四倍体现象，出现染色体数目增多和减少的情况，可能是在减数分裂时染色体分裂异常变异的缘故。
　　2．2染色体核型分析
　　按照Leven等［14］对染色体的分类标准，计算染色体的相对长度、臂比、染色体类型等。结果显示，骆驼刺体细胞染色体数目为16条，其中染色体相对长度的变异范围在19．42%－9．14%之间，最长与最短染色体之比为2．13，相邻染色体间长度变化不明显。其中第1、2、3、5、6、8号染色体为中部着丝点染色体，第4、7号染色体为近中部着丝点染色体。染色体由6对中部着丝点染色体和2对近中部着丝点染色体组成。染色体长臂总长度为10．76μm，染色体总长度为18．28μm，平均长度为2．29μm，根据Stebbins［15］的核型对称性分类标准，核型公式为2n=2x=16=12m+4sm。根据Ara-no［16］的计算方法计算染色体核型不对称系数为58．86%，属于较对称的2B核型。染色体配对情况和核型模式图。
　　3讨论
　　在研究过程中发现取材时间是关键，骆驼刺细胞分裂时期及高峰期主要在上午9:30－9:40时间。对材料进行预处理是为了使染色体缩短变粗，并使之分散，便于观察，因此预处理时间的长短影响制片的效果。由于骆驼刺染色体属于小染色体，预处理时间不宜过长，为1个小时左右较好。解离时间的长短也非常重要，室温下解离1小时细胞分散效果比较好。冰冻制成永久片时盖玻片与载玻片不易复位，导致细胞叠置严重或染色体有丢失现象。因此，采用了指甲油封片法。结果表明:指甲油临时封片在冷藏状态下能保存4－5天，统计、测量和照相效果较好［17、18］。
　　骆驼刺细胞染色体基数有不同变化，且有四倍体现象，可能是在减数分裂时染色体分裂异常变异的缘故，有待于进一步研究验证。这对探索骆驼刺遗传多样性以及对它的保护和开发利用具有一定的理论意义。
　　染色体核型是物种特有的染色体信息之一，相对具有很高的稳定性和再现性，可为研究物种间的遗传距离和亲缘关系提可靠依据，还可以推测物种在进化过程中彼此的分化历程。文中研究表明，分布在阿拉善荒漠地区的野生骆驼刺染色体基数为x=8，并无随体等特征，虽然与陈荃等人［8］对原产宁夏的骆驼刺染色体研究结果一致，而其核型2n=2x=16=12m+4sm，核型分类属于2B型，与陈荃研究结果2n=2x=16=8sm+8st，较进化的4B核型有差异。分布于不同地区的骆驼刺核型分析结果存在差异，是否遗传特性或环境条件所致有待于进一步研究探讨。
　　4小结
　　根据Stebbins的分类标准，核型的不对称程度可分为12个等级，"1A"型为最对称型，"4C"型为最不对称型。一般认为，染色体核型进化的基本趋势是由对称向不对称方向发展的，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或进化程度较高级的植物中。文中研究的骆驼刺核型公式为2n=2x=16=12m+4sm，由此可见骆驼刺的染色体有16条，染色体基数x=8，为二倍体;其16条染色体由6对中部着丝点染色体和2对近中部着丝点染色体组成，核型类型为2B型，属于较对称的核型类型;按照Arano［16］的计算方法计算，其染色体长臂总长度为10．76μm，染色体总长度为18．28μm，核型不对称系数为58．86%，表现出较高的对称性。因此骆驼刺在系统演化上可能属于较原始的种类。这一细胞学研究结果可为该种的起源、演化和遗传育种及开发利用等方面提供理论参考依据。骆驼刺染色体个数研讨