石蒜屬種間和石蒜居群間染色體核型和過氧化物酶(POD)的研究.pdf

1、石蒜屬(Lycoris Herb.)植物為一類既具有藥用價(jià)值又極具觀賞價(jià)值的球根花卉植物；為東亞特有屬，主要分布于中國、日本和韓國。前人在形態(tài)、細(xì)胞學(xué)、分子、生理和藥用等方面已經(jīng)對(duì)石蒜屬植物進(jìn)行了大量研究，但石蒜屬植物的系統(tǒng)研究仍存在很大的爭(zhēng)議。本研究以石蒜屬9種植物以及石蒜(Lycoris radiata)的16個(gè)居群植物為研究材料，通過核型和同工酶研究和分析手段，對(duì)石蒜屬植物種間和石蒜居群間進(jìn)行了詳細(xì)研究；進(jìn)一步揭示了石蒜屬種間以及

2、石蒜不同居群之間的差異；為探討石蒜屬植物的系統(tǒng)關(guān)系和資源進(jìn)一步開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。研究結(jié)果如下：
　　通過對(duì)石蒜13個(gè)居群的核型分析，發(fā)現(xiàn)石蒜在不同居群中的核型存在著巨大的變異。(1)染色體數(shù)目基本上為11的倍數(shù)，染色體的基數(shù)應(yīng)為11。(2)染色體數(shù)目變異非常大，由21、22、25、33到44，因而在石蒜中除了存在大量的二倍體居群外，還有三倍體和非整倍體居群；并首次報(bào)道了四倍體(2n＝44)5個(gè)居群(馬鞍山居群細(xì)胞型Ⅴ、霍山居群

3、細(xì)胞型Ⅰ、宣城居群Ⅰ細(xì)胞型Ⅳ、宣城居群Ⅱ細(xì)胞型Ⅱ和杭州居群Ⅱ細(xì)胞型Ⅱ)。(3)核型變化大，染色體形態(tài)上有很大的差異，本文研究的石蒜各居群的染色體組可以分為7大類：第一類是由m、st、t和T染色體組成，只存在于馬鞍山居群(2n=25=1m+20st+2t+2T)；第二類是由st、t和T染色體組成，如杭州居群Ⅰ(2n=22=12st+4t+6T)；第三類是由m和st染色體組成，只存在于宣城居群Ⅰ(2n=21=1m+20st)；第四類是由st

4、和T染色體組成，如馬鞍山居群(2n=33=18st+15T)；第五類是由st和t兩種染色體組成，如日本居群(2n=22=6t+16st)；第六類是僅由st染色體組成，如滁州居群(2n=22=22st)；第七類是僅由t染色體組成，如黃山居群(2n=22=22t)。(4)核型類型大多為4A型，僅少數(shù)居群為3A、3B、3C或4B型核型。(5)首次在霍山居群中發(fā)現(xiàn)次縊痕。
　　13個(gè)居群里面存在著22種不同的核型組成，充分表明了石蒜居群間

5、核型組成的多態(tài)性相當(dāng)明顯。從地理位置來看，相距很近的居群既存在著相似的核型也存在著差異較大的核型，說明石蒜居群間核型的變異與地理分布沒有明顯的相關(guān)性。通過石蒜新核型的不斷發(fā)現(xiàn)，石蒜各居群間所表現(xiàn)出來的核型多態(tài)性已經(jīng)不能用傳統(tǒng)的斷裂理論或融合理論來解釋，其演化機(jī)制是由環(huán)境因素引起的突變還是其他原因造成，還有待于進(jìn)一步的深入研究。同時(shí)，所研究的13個(gè)居群里面有一大半是多倍體，這其中包括同一居群存在著不同的倍性，如杭州居群既有四倍體又有二倍體

6、；而石蒜主要通過鱗莖進(jìn)行無性繁殖，這有利于不同居群中的染色體變異個(gè)體和不同倍性的植株能夠長期地保存下來，從而使石蒜存在著明顯的居群內(nèi)核型分化。石蒜四倍體核型以及次縊痕的首次發(fā)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為石蒜的三倍體起源于一個(gè)二倍體未減數(shù)配子與另一個(gè)二倍體正常配子結(jié)合而生的假說提出了挑戰(zhàn)，支持了石蒜三倍體起源于二倍體和四倍體雜交的假說。
　　采用聚丙稀酰胺凝膠電泳技術(shù)系統(tǒng)地分析了石蒜屬9種植物和石蒜16個(gè)居群的過氧化物(POD)同工酶，比較了

7、石蒜屬種間以及石蒜居群間的酶譜差異，并對(duì)酶譜資料進(jìn)行了DPS聚類分析。(1)POD同工酶電泳共顯示出24條酶帶(9個(gè)種的POD和16個(gè)居群的POD各12條)，其中有5條是各供試樣品共有的特征酶帶(9個(gè)種的POD有3條，16個(gè)居群的POD有2條)；個(gè)體間差異的酶帶為19條，多態(tài)率為79％。(2)通過對(duì)石蒜16個(gè)居群的POD酶譜的分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)P4(金寨居群)、P9(肥西居群)、P10(銅陵居群)、P11(江西居群)、P14(敬亭山居群)等

8、5個(gè)居群具有的酶譜類型相對(duì)最多，且均沒有一種特定的類型占優(yōu)勢(shì)；我們推測(cè)這些地方是石蒜過氧化物同工酶變異最豐富的地方。(3)通過對(duì)石蒜屬9個(gè)種的酶譜的分析可以將其分為兩組，P1－P7聚成一組，P8和P9聚成另一組；其結(jié)果與石蒜屬核型各個(gè)類群是以染色體數(shù)目2n＝22與2n＝16的個(gè)體分別聚為兩組的研究結(jié)果基本上一致；依據(jù)Garva和Tsunewaki以及Market的理論，推測(cè)這個(gè)9個(gè)種的進(jìn)化順序?yàn)椋篜1(香石蒜)→P2(乳白石蒜)→P7(

9、安徽石蒜)→P3(鹿蔥)、P4(長筒石蒜)、P5(忽地笑)、P6(中國石蒜)、P8(換錦花)、P9(石蒜)。
　　從酶譜上看出，石蒜屬種間和石蒜不同居群間均存在著酶譜的差異。石蒜不同居群的POD同工酶均存在著廣泛的變異，充分反映了石蒜具有豐富的遺傳多樣性。同工酶不僅可以作為探討石蒜屬植物種間親緣關(guān)系的有效手段，而且也是探討石蒜種群遺傳變異的重要工具之一。本文首次對(duì)石蒜屬9種植物和石蒜16個(gè)居群的POD同工酶做了比較詳細(xì)的分析，旨在