張建　費(fèi)永俊　周存宇

摘要：通過根尖染色法并結(jié)合流式細(xì)胞儀技術(shù)對(duì)丹東蒲公英（Taraxacum antungense）和斑葉蒲公英（Taraxacum variegatum）根尖和莖尖染色體進(jìn)行觀察，以確定丹東蒲公英和斑葉蒲公蒲染色體變異程度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丹東蒲公英和斑葉蒲公英根和葉幼嫩組織中普遍存在多倍性、非整倍性以及混倍性現(xiàn)象，表明具有無融無生殖的蒲公英基因組存在不穩(wěn)定特性，并且在分生組織中有不同表達(dá)。據(jù)此推測(cè)多倍體蒲公英是由雜交以及多倍化造成，基因組不穩(wěn)定，表明這一過程新近發(fā)生，各種基因組處于進(jìn)一步選擇、融合的過程中。不同生態(tài)條件下不同細(xì)胞類型可能具有不同表達(dá)，以提高植物生態(tài)適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：丹東蒲公英（Taraxacum antungense）；斑葉蒲公英（Taraxacum variegatum）；無融合；頂端分生組織；混倍性；非整倍性

中圖分類號(hào)：S567.23+9；Q343.2+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）10-2397-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.024

有資料表明，被子植物具有異源多倍體起源的從50%～60%到70%～80%不等[1]，甚至在一些科中高達(dá)90%[2]。雜交和（或者）多倍化植物，基因不穩(wěn)定型大多發(fā)生在頂端分生組織以及細(xì)胞中，導(dǎo)致的一個(gè)直接后果就是染色體混倍性和非整倍性。大多數(shù)混倍性植物具有雜交起源[3]。自發(fā)雜交和多倍化是在高等植物中廣泛存在的一種現(xiàn)象[4]。因?yàn)殡s交和多倍化擾亂了遺傳平衡，所以子一代在組織與細(xì)胞中具有短暫內(nèi)平衡。尤其是開花植物的進(jìn)化，應(yīng)該必須考慮倍性水平和雜種發(fā)生的變化程度[5]。頂端分生組織細(xì)胞的多倍化在自然條件下還是很罕見的。盡管多倍性、雜交和無融合具有明顯的密切關(guān)聯(lián)[3]，但引起這些現(xiàn)象關(guān)聯(lián)的原因尚不清楚。

目前蕓薹屬（Brassica）植物雜種（尤其是遠(yuǎn)緣雜交）的混倍性已有報(bào)道[6，7]。蒲公英屬植物大多是經(jīng)過天然雜交并具有無融合生殖特性[8，9]，在進(jìn)行倍性分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)多倍體蒲公英中也廣泛存在混倍性現(xiàn)象，但其混倍性程度未做進(jìn)一步分析。因此，在前人的研究基礎(chǔ)上[10]，選定具有專性無融合生殖的三倍體丹東蒲公英（Taraxacum antungense）和兼性性無融生殖的斑葉蒲公英（Taraxacum variegatum）[11，12]為材料，進(jìn)一步研究具有無融合生殖蒲公英的染色體行為，并對(duì)這種染色體特性在無融合生殖中所起作用以及適應(yīng)意義做進(jìn)一步探討。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為具有無融合生殖特性的丹東蒲公英和斑葉蒲公英。材料栽種于長(zhǎng)江大學(xué)種質(zhì)資源圃內(nèi)，常規(guī)管理，在果期收集散開的蒲公英種子，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

1.2 方法

染色體觀察：參照張建等[12]的方法進(jìn)行根尖染色法計(jì)數(shù)觀察。流式細(xì)胞儀檢測(cè)：參照張建等[13]的方法進(jìn)行嫩葉核DNA含量檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 丹東蒲公英和斑葉蒲公英根尖染色體觀察結(jié)果

由圖1和表1可知，丹東蒲公英根尖細(xì)胞染色體數(shù)目變異較大，混倍性以及非整倍性現(xiàn)象非常普遍，通過對(duì)69張染色體中期的圖片進(jìn)行分析，染色體大多在24條（三倍體）左右，由于蒲公英屬植物的染色體基數(shù)為8，確定丹東蒲公英為三倍體。在混倍體現(xiàn)象中，單倍體以及二倍體數(shù)量比較少，沒有發(fā)現(xiàn)四倍體，同時(shí)非整倍體現(xiàn)象非常普遍。混倍體現(xiàn)象在丹東蒲公英中發(fā)生比例非常高，達(dá)85.7%。

由圖2和表1可知，斑葉蒲公英根尖細(xì)胞染色體數(shù)目變異較大，混倍性以及非整倍性現(xiàn)象非常普遍，對(duì)101張染色體中期的圖片進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)染色體大多在32條（四倍體）。在混倍體現(xiàn)象中，未發(fā)現(xiàn)二倍體細(xì)胞，三倍體細(xì)胞較少，四倍體細(xì)胞較多，而非整倍體細(xì)胞最多?；毂扼w現(xiàn)象在觀察的斑葉蒲公英根尖細(xì)胞中全部存在。

2.2 丹東蒲公英和斑葉蒲公英嫩葉核DNA含量流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果

用流式細(xì)胞儀對(duì)經(jīng)過DAPI染色的細(xì)胞核DNA含量的分析表明（圖3），明顯波峰的位置為該種的主要倍性，丹東蒲公英大約在200這個(gè)位置有明顯波峰，在200左右有一些小峰（箭頭所示）；而四倍體斑葉蒲公英大約在120的位置有一個(gè)最大波峰，在180也有個(gè)高峰，在120之前和200之后也有一些小峰（如箭頭所示），表明斑葉蒲公英的染色體變異范圍更大，非整倍性現(xiàn)象更加普遍。直方圖顯示丹東蒲公英和斑葉蒲公英的變異系數(shù)分別為98.49%和86.44%，表明細(xì)胞核DNA變異非常大，染色體混雜現(xiàn)象非常普遍，這與根尖染色體的觀察結(jié)果相吻合。

3 小結(jié)與討論

倍性水平增加、非整倍性以及混倍性在高等植物個(gè)體發(fā)育中是一種比較常見的現(xiàn)象，但這些異?，F(xiàn)象通常不影響頂端分生組織細(xì)胞，并且這種現(xiàn)象只能在細(xì)胞分化時(shí)發(fā)生。對(duì)具有無融合生殖的斑葉蒲公英染色體觀察結(jié)果表明，倍性水平的改變、非整倍性以及混倍性在自發(fā)無融合的斑葉蒲公英頂端分生組織中非常普遍。此外，在一個(gè)根尖組織壓片中經(jīng)?？煽吹?～4種不同倍性細(xì)胞，并且這些細(xì)胞染色體經(jīng)常不是8（蒲公英屬植物的染色體基數(shù)）的整倍性。三倍體蒲公英染色體數(shù)目變異較四倍體程度小，表明三倍體蒲公英染色體具有更加穩(wěn)定的狀態(tài)，生殖方式也更加穩(wěn)定，這與三倍體蒲公英大多數(shù)具有專性無融合生殖的報(bào)道相吻合[14]。而四倍體蒲公英染色體還處于融合階段，染色體消融、加減還處于不斷變化過程中，其生殖方式還具有一定可塑性，在特定的條件下可能會(huì)產(chǎn)生不同生殖方式，這也許是兼性無融合生殖的一個(gè)主要原因。

對(duì)三倍體丹東蒲公英以及四倍體斑葉蒲公英嫩葉核DNA含量流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果表明，在具有無融合生殖蒲公英中，其分生組織中存在大量染色體數(shù)量變異，這和根尖染色體數(shù)目變異程度相吻合，植株中存在染色體混雜性現(xiàn)象非常普遍，其發(fā)生機(jī)制、遺傳機(jī)制以及潛在適應(yīng)性方面還需要進(jìn)一步的研究，以深入了解蒲公英無融合生殖的發(fā)生機(jī)制。

核染色體不穩(wěn)定性以及染色體的嵌合性在多倍體植物Beta vulgaris[3]、Poaceae[3]和Balanites aegyptiaca （L.） Del[15]上都有過報(bào)道。這些現(xiàn)象均表明二倍體孢子無融合生殖通常伴隨有非整倍性和混倍性，基因組不穩(wěn)定性在體細(xì)胞的分生細(xì)胞水平上是存在的。造成染色體嵌合原因可能是核內(nèi)多倍性、基因組加倍、紡錘體異常以及染色體異常所致，這些原因并不互相排斥，可能某些共同起作用。其中染色體復(fù)制、多個(gè)紡錘體、片段互補(bǔ)以及基因組加倍等是導(dǎo)致混倍性以及多倍性的原因[15]。

蒲公英植物染色體混雜性，尤其是整倍性和非整倍性在根尖分生組織中是隨機(jī)性的，看起來主要是有絲分裂過程異常所致。體細(xì)胞組織中染色體數(shù)目的變異是可遺傳的。根尖分生組織嵌合性可能在細(xì)胞分化過程中起著某些作用。研究發(fā)現(xiàn)這些物種具有一些固有特性：重新形成時(shí)的染色體變異，引導(dǎo)形成帶有這些變異的植物嫩莖，以固定遺傳變異，即使在自然條件下這些變異也非常低[15]。

研究結(jié)果表明，頂端分生組織細(xì)胞的基因組不穩(wěn)定并不是自發(fā)的表觀突變，在植株個(gè)體發(fā)育過程所有階段皆存在基因組不穩(wěn)定類型的細(xì)胞。在植物頂端分生組織中，獲得高頻率的混倍性以及非整倍性現(xiàn)象表明體細(xì)胞分生組織倍性水平的改變是無融合研究中特有的一種現(xiàn)象。在無融合生殖植物頂端分生組織中觀察到的基因組不穩(wěn)定性可能是由雜交和多倍化所造成，這不僅影響體細(xì)胞分化，而且還影響頂端分生組織。這種特性能顯著提高植物的適應(yīng)潛力，尤其是在不利生境下，性細(xì)胞具有不同染色體條數(shù)的可能性增加，給多倍性以及雜交發(fā)生創(chuàng)造條件，由合子生殖方式轉(zhuǎn)變?yōu)榉呛献由砙7]。

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