黄洋葱染色体常规压片及其核型分析

黄洋葱染色体常规压片及其核型分析摘 要：本试验以黄洋葱作为材料，通过染色体常规压片及核型分析手段，研究了其体细胞染色体核型。结果表明，试验所用黄洋葱的染色体数为2n=2x=16，且在黄洋葱的16条染色体中没有发现具有随体的染色体，但具有1对亚中着丝粒染色体；经过对染色体的测量与计算，可知本试验中黄洋葱的核型公式为2n=2x=16=14m+2sm，核型不对称系数为58.18%，则其在遗传进化上属于进化程度较低的2A型。关键词：黄洋葱；压片；核型分析 染色体是遗传物质的主要载体，而生物体细胞的染色体数目和结构式生物尤其是真核生物重要的遗传标志之一。因此，深入认识染色体的结构和功能，对于生物的遗传、变异和进化以及细胞的增殖，个体的发生和生殖的平衡控制都有十分重要的意义。每个物种都有各自的染色体组型，各种染色体技术已广泛地应用于确定核型、鉴别变异、体细胞杂交分析和绘制基因图等方面。自Belling（1921）提出染色体压片技术后，植物材料压片已成为植物染色体研究中广泛应用的常规技术。洋葱又名球葱、圆葱、玉葱、葱头等，属百合科，葱蒜属，二年生蔬菜，按其鳞茎的颜色不同可分为红皮、黄皮和白皮品种。其肥大的肉质鳞茎为食用部分，具有较高的营养和药用价值，在欧美洋葱被誉为“蔬菜皇后”1。洋葱染色体共8对（2n=16），染色体数量少且形态大，制片简单，容易观察，所以洋葱是制备染色体装片的常用材料。本实验以黄洋葱味实验材料，通过常规压片技术分析其核型，从而熟悉植物材料的常规压片技术，并掌握核型分析的原理和方法。1材料与方法1.1试验材料黄洋葱(Allium cepa)1.2主要试剂与仪器无水乙醇、70%乙醇、冰醋酸、饱和对二氯苯溶液、0.1%秋水仙素、1mol/L盐酸、改良品红；显微镜Nikon80i及相关的照相系统和分析软件、恒温水浴锅、冰箱、解剖刀、镊子、载玻片、盖玻片1.3试验步骤1.3.1制片采用植物染色体常规压片技术2取材：在适宜时间取成熟植株的幼嫩根尖。预处理：0.1%秋水仙素溶液常温处理46h。固定：卡诺氏固定液（95%无水乙醇:冰醋酸=3:1）常温固定24h。解离：1mol/L盐酸溶液在60恒温水浴锅内解离10min左右。染色：用改良品红染色10min左右，防止产生气泡。冲洗：用自来水冲洗2次后，在水中浸泡。压片：将根尖置于滴加新鲜染液的载玻片上，盖上玻片，用拇指施压。镜检：在显微镜下找到清晰的视野，观察记录染色体数目，并照相。制作永久封片：在二甲苯中浸泡1020min后，用中性树胶封片。1.3.2染色体数目及核型特征统计分析显微摄影：选择中期分裂相较好的细胞，进行摄影，放大后打印出照片。照片测量：测量照片上各条染色体的长臂(P)和短臂(Q)的长度。计算：计算有关指标的数值。 剪分：将照片剪分成单个的染色体。配对：按表型特征将全部的染色体配同源对（或同源组）。排列：将染色体全部同源对（或同源组）按特定规则依次整齐排列。 排序粘贴：将排好的染色体对（组）按先后顺序粘贴在绘图纸上。翻拍定型：将排好的染色体翻拍定型，使其成为终定的核型照片。绘模式图：画出标准化模式图。1.4测定项目与方法1.4.1测量项目 利用生物学显微镜Nikon80i镜检并统计染色体数目，将在显微镜下选定的符合要求的细胞进行显微照相，然后，以细胞分裂中期的具有高质量的染色体图像作为形态描述。计算的内容如下：（1）相对长度=单个染色体长度/染色体组内染色体总长度100（2）相对长度系数=染色体长度/全组染色体平均长度（3）染色体长度比=最长染色体长度/最短染色体长度（4）臂比=长臂长度/短臂长度（5）着丝点指数=短臂长度/该染色体全长1001.4.2分析方法核型分析按照李懋学（1985）的标准，核型类别按Stebbins（1971）的分类标准，按Arano（1963）方法计算核型不对称系数（A.s.k%），按Kuo等（1972）的方法确定染色体相对长度系数（Index of relative length）。利用Adobe Photoshop进行配对和排列，利用Excel绘制核型模式图。2结果与分析2.1染色体制片技术2.1.1预处理温度 在4下，采用0.1%秋水仙素溶液进行预处理是首选的预处理方法，可以获得大量的中期分裂相，分散度较适宜，着丝点易辨认，适于核型分析。2.1.2高温酸解时间 对于黄洋葱根尖，在60下酸解10min即可，如果时间过长，酸解过度，相互重叠，着色力差，很难有好的压片。2.2黄洋葱染色体数目及其核型分析 由图1和图2可以看出黄洋葱体细胞染色体数目为2n=16，二倍体,13号染色体相对较长，而68号染色体相对较短。由表1可以知道黄洋葱染色体是由7对m染色体和1对sm染色体组成的，核型公式为2n=2x =16=14m+2sm；其中最长染色体（相对长度）是最短染色体（相对长度）的1.57倍，臂比大于2的染色体占12.5%，依据Stebbins3的核型分析标准，黄洋葱的染色体在遗传进化上属于2A型。由黄洋葱染色体模式图（图3）可以更加直观地看出6号染色体为亚中着丝粒染色体，其余均为中着丝粒染色体。3讨论3.1预处理温度对黄洋葱细胞有丝分裂的影响在4下，采用0.1%秋水仙素溶液进行预处理是首选的预处理方法，可以获得大量的中期分裂相，分散度较适宜，着丝点易辨认，适于核型分析。3.2高温酸解对黄洋葱细胞有丝分裂的影响解离是为了软化植物细胞壁的纤维素和果胶质，使细胞容易分散，利于染色和观察。本试验所用黄洋葱在60下酸解10min即可，若时间过长，酸解过度，则会造成细胞相互重叠，着色力差，且染色体易发生丢失或断裂现象，影响核型分析结果。3.3黄洋葱染色体的数目与结构本试验得出黄洋葱染色体数位2n=2x=16条，与其他研究报道的一致4-5。在黄洋葱的16条染色体中没有发现具有随体的染色体，而具有1对亚中着丝粒染色体。3.4所用黄洋葱的进化程度Stebbins认为高等植物核型进化基本由对称向不对称方向发展，在系统演化上处于比较古老或原始的植物往往具有较对称的核型，不对称的核型通常出现在较进化或特化的植物中。该试验中的黄洋葱核型公式为2n=2x=16=14m=2sm，染色体绝对长度的变化范围为9.97%15.7%，最长染色体与最短染色体之比为1.57，按Arano的核型不对称系数（长臂总长/全组染色体总长）的方法测得黄洋葱的不对称系数为58.18%。因为Arano方法规定，当核型不对称系数小于60%时，核型对称性较高，而本试验中所用的黄洋葱核型不对称性系数小于60%，所以它的核型对称性较高，说明该试验中所用的黄洋葱品种比较原始。参考文献1百度百科.洋葱EB/QL.2黎杰强,伍育源,朱碧岩.遗传学实验M.长沙:湖南科学出版社,2006:7-14.3STEBBINS GL.Chromosome evolution in higher plantsM.London:Edward Arold,1971:87-89.4李懋学.染色体的次缢痕、核仁组成区和随体J.生物学通报,1985(7):12-14.5赵泓,SCHRADER O,AHNE R.洋葱染色体核型的FISH分析J.园艺学报,2003(4):463-464.