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蓝花丹染色体核型分析研究

赵晨宇  
【摘要】:蓝花丹(Plumbago auriculata)系白花丹科白花丹属植物,原产南非南部,现分布广泛。由于其花冠呈淡蓝色,是花卉中极为少见的色彩,在植物组团中显得格外醒目耀眼,它的出现极大地丰富了园林植物的色相体系,宛如丛林中跳动的蓝精灵。因此无论作为时令花卉,还是常绿灌木,在园林景观中都着十分广阔的市场前景。但蓝花丹自然条件下,结种率较低,市场中种子交易价格昂贵,阻碍了其大面积推广应用,是其目前发展的瓶颈和壁垒。据文献报道,蓝花丹存在花柱异长,且有自交不亲和的现象,其遗传机制尚不明确,本文尝试通过研究蓝花丹染色体形态结构与其遗传机制的关系,在细胞学层次阐释蓝花丹自交不亲和的机理。研究内容包括:蓝花丹染色体制片技术的优化,筛选出适合蓝花丹核型分析研究的实验方法;染色体核型分析,确定蓝花丹染色体数目及形态结构;分析和讨论蓝花丹植物分类、遗传机制、系统演化等方面的信息,以期为蓝花丹科学分类、种质资源鉴定和新品种繁育提供理论基础,主要结果如下: 1、以蓝花丹(Plumbago auriculata)种子萌发的初生根根尖为试验材料进行染色体常规压片。试验结果显示:在上午9:00-9:30进行取材,染色体中期分裂相最多;其次,蓝花丹初生根萌发长度不应过长,一般控制在2-3mm为宜。 2、用0.05%的秋水仙素溶液作为预处理液,在0~4℃低温下处理2h染色体制片效果最好,可以得到分散性好,染色体形态清晰的中期分裂相;在0~4℃低温下处理4h和6h观察到的中期分裂相,其染色体分散性较差,且收缩过度,长短臂不易测量。 3、以lmol/L HCL作为解离试剂,在60℃恒温水浴条件下解离根尖组织6min,细胞胞壁完全脱落,压片时细胞分散性最好。解离3min根尖软化程度不够,细胞排列较紧密,压片时不易于使细胞处于同一平面上,给后期镜检带来困难;而解离10min的细胞,过度软化,不易染色,且细胞染色体分散过度不利于统计,影响核型分析的精确度。 4、蓝花丹体细胞染色体数目为2n=12,为二倍体植物。核不对称系数为59.41%;平均臂比值1.54;染色体绝对长度范围0.26-0.56μm;全组染色体平均长度为0.40μm,属于微小染色体;染色体相对长度变化范围为10.88%~23.43%,相对长度组成为2n=12=4L+6M1+2S;着丝粒指数变化范围为30.36%~48.72%;臂比值范围在1.05-2.29之间;最长染色体与最短染色体的比值(Lt/St)为2.15,大于2:1的比值而小于4:1的比值,臂比值大于2的染色体占总染色体的33.33%,按Stebbins核型分类标准属2B型。 5、核型公式2n=2x=8m (4sat)+4sm,其中第2、5对染色体为中着丝粒染色体,第1、3、4、6对染色体为正中着丝粒染色体,随体位于第1、4对染色体上,其中第1对染色体不仅短臂上有端部随体,而且存在居间随体,无B染色体出现。 6、蓝花丹第1对染色体存在的居间随体,在同源染色体配对或重组时会发生结构变异(臂内倒位或缺失),据此推断蓝花丹自交不育的现象可能与此有关。这种结构变化可能是由于染色体在随体或着丝粒区的染色体异质化造成的,从而引起生殖障碍,造成蓝花丹结实率较低。具体的遗传机制还需要结合不同长短花柱样本的染色体带型分析、基因分析以及花粉活力和柱头可授性鉴定等方面的实验结果。


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