葉用黃麻染色體核型分析和多倍體誘導研究

周慶紅，曾勇軍，范淑英 ，鄧啟剛，袁 亮

(江西農業大學 農學院，江西 南昌330045)

葉用黃麻，學名為長蒴黃麻(Corchorus olitorius L.)，別名麻葉菜，為椴樹科黃麻屬一年生草本植物，原產阿拉伯半島、埃及、蘇丹等地，是非洲人喜食的一種高鈣蔬菜。在以埃及為中心的近東地區有5 000 年以上的栽培歷史［1］。其野生種群在我國華南、華中及臺灣等地區廣泛分布。

葉用黃麻營養豐富，每100 g 嫩莖葉中含 β －胡蘿卜素5.32 mg、維生素B224.95 mg、維生素C 62 mg、鉀700 mg、鈣410 mg，基本不含鈉和鋁，是一個為人體補鈣和供給微量元素的保健蔬菜品種［2］。因此，葉用黃麻作為新興蔬菜在國內市場上具有巨大的開發前景。目前對葉用黃麻的研究主要集中在營養價值和高產栽培技術方面［3－6］，而對于葉用黃麻染色體方面的研究還鮮有報道，染色體在植物種類鑒定、系統分類、遺傳學、進化和遷移等相關研究中起重要作用［7］。為了解葉用黃麻在黃麻種群中的變異，本研究對福建地區野生葉用黃麻種的染色體進行了觀察和核型分析，同時利用秋水仙堿對其誘導加倍研究，以期為葉用黃麻研究提供一定的細胞遺傳學依據，同時為葉用黃麻栽培品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

本材料為野生葉用黃麻種子，由福建省農業科學院甘蔗研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 染色體制片 將黃麻種子用自來水洗凈，于30 ℃的保溫箱中浸種催芽。48 h 后進行預處理，取5 mm 左右長的根尖置于8 －羥基喹啉溶液中浸泡3.5 h，之后水洗并經固定液(V冰醋酸∶V甲醇=1∶3)處理3 h，再用酸解和酶解兩種方法分別進行解離:①酸解:將根尖經0.1 mol/L 乙酸鈉緩沖液洗2 次，放入60 ℃的水浴鍋中，以0.1 mol/L 鹽酸水解8 min，然后用45%乙酸清洗;②酶解:用0.1 mol/L 乙酸鈉緩沖液洗根尖2 次，轉入0.2%纖維素酶和0.3%果膠酶的混合液中，置于25 ℃恒溫箱中處理1 ～2 h，使根尖軟化。最后，取根尖放在潔凈的載玻片上，滴1 滴苯酚品紅溶液，蓋上蓋玻片，用吸水紙吸取多余的染色液，并以鉛筆的橡皮頭輕輕敲打，使細胞分散。置顯微鏡下觀察根尖細胞的染色體形態和數目。將形態清晰的染色體進行攝影并記錄下來［8］。染色體的長度計算、核型分析和分類按李懋學和陳瑞陽［9］的標準進行。

1.2.2 秋水仙素誘導多倍體 將種子洗凈后，分別用蒸餾水，0.01%，0.05%，0.1%的秋水仙素溶液浸泡5 h［10］，于30 ℃的保溫箱中進行浸種催芽。待種子根尖長到5 mm 時進行預處理(方法同上)，用酸解方法解離，后染色、鏡檢和攝影。

圖1 黃麻有絲分裂中期的染色體2n=14Fig.1 Mitotic metaphase chromosomes of jute 2n=14

2 結果與分析

2.1 黃麻的染色體觀察和核型分析

從圖1 所觀察到的清晰染色體中可以看出，黃麻具有兩個染色體組，屬于同源二倍體類型，且染色體數目為2n=2x=14。

由圖2、3 和表1 可以看出，黃麻的7 對染色體長度變化范圍2.40 ～4.00 μm，屬于小染色體［4］，全組染色體的總長度為21. 36 μm，平均長度3.05 μm，染色體的相對長度變幅為18. 72% ～11.24%，臂比均介于1 ～1.7，即其染色體均屬于中著絲粒染色體，為對稱組型，且第六對染色體具有一對隨體。因而黃麻的核型公式為2n=2x=14 =12m+2m(SAT)。

圖2 黃麻染色體核型圖(箭頭示隨體染色體)Fig.2 Chromosomes karyotypes(arrows indicate satellite chromosome)

表1 黃麻染色體的核型分析Tab.1 Karyotype analysis of Corchorus olitorius L.

2.2 不同濃度的秋水仙素溶液對黃麻種子萌發的影響

在試驗中，筆者采用了3 種濃度不同的秋水仙素溶液處理黃麻種子，結果發現不同濃度的秋水仙素溶液對種子的萌發時間和根尖伸長影響不同。首先是秋水仙素會延遲種子的萌發時間，即用蒸餾水作為對照處理的黃麻種子最先萌芽，0.01%秋水仙素處理的其次，0.1%秋水仙素處理的最晚萌芽。從表2 可看出，催芽24 h 后4 組種子的萌芽率存在很大差異，對照組的種子幾乎全部萌發，萌芽率高達98%，用0.01%和0.05%秋水仙素處理的種子絕大部分都萌發，而用0.1%秋水仙素處理的種子萌芽率只有10%。其次，在種子萌發過程中，根尖生長的長度和粗度也各不相同，根長隨著秋水仙素濃度的增大而減短，而且催芽48 h 后，用0.1%秋水仙素處理的種子根尖明顯粗于其他組的種子根尖。

圖3 黃麻染色體核型分析模式圖Fig.3 Chromosome karyotype analysis model diagram of jute

表2 秋水仙素處理對黃麻種子萌發的影響Tab.2 Effects of on germination of jute seeds with colchicine treatment

2.3 秋水仙素誘導黃麻多倍體研究

從圖4 中可看出，經秋水仙素溶液處理過的黃麻染色體數目已發生改變，其中用0.1%秋水仙素處理的細胞可觀察到染色體數目不同程度的加倍，其中可以觀察到完整的三倍體(圖4 中A 和B)、四倍體(圖4 中C 和D)和六倍體(圖4 中E 和F);并且用秋水仙素溶液處理后，黃麻根尖細胞體積明顯增大，其染色體收縮成粒狀或短棒狀，經0.1%秋水仙素處理的種子其染色體收縮更顯著，另外在許多細胞中觀察到不完全加倍的染色體，數目介于二倍體和四倍體之間。

圖4 葉用黃麻多倍體誘導Fig.4 Polyploid induction of jute for culinary use

3 結論與討論

酸解離常規壓片法比去壁低滲火焰干燥法操作上更為簡便，陳濤等［11］曾報道采用不同方法制備黃麻染色體，發現酸解8.5 min 的常規壓片法制得的染色體中期分裂圖片效果相對較好，染色體形態良好、分散度適當、縊痕清晰，背景清楚。本試驗中，通過采用常規壓片法獲得了分散良好、形態清晰的野生菜用黃麻中期染色體分裂相，得到了黃麻染色體數目為2n=14，且觀察到了黃麻具有一對隨體，這與朱秀英等［12］觀測到的長果黃麻栽培種染色體核型結果基本是一致的，這說明野生菜用黃麻種與長果黃麻栽培種存在較為親密的遺傳關系。而在有關圓果黃麻染色體的研究報道中未曾發現帶隨體的染色體，在核型上存在較大差異［13］。

本試驗發現，秋水仙素溶液處理會顯著抑制黃麻種子的萌發和根尖的伸長，并容易產生畸形突變，說明秋水仙素對植物會產生一定的毒害作用，在使用濃度上要慎重選擇。筆者采用0.1%的秋水仙素溶液浸泡葉用黃麻種子進行了多倍體誘導研究，在此濃度下黃麻種子能夠正常萌芽，同時成功觀測到了野生葉用黃麻的三倍體、四倍體和六倍體染色體，而蔣寶韶等［14］也曾報道誘導出了圓果黃麻四倍體植株，而且圓果黃麻四倍體植株表現出了與二倍體植株不同的特征，如在葉形，果形上等。秋水仙素是常用的預處理藥品，但為劇毒物質，不同的植物或者器官往往要求不同的濃度和處理時間［15］，若要成功地誘導出較為穩定的同源四倍體，還需進行更多的實驗探索。本文研究結果可為黃麻進行性狀改良和倍性育種方面的研究提供幫助，以期加快黃麻品種改良的進程。

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