不同品系黄连的核型分析

摘要：采用压片法对黄连（Coptis chinensis Franch.）不同品系植株的染色体数目进行统计及核型分析。结果显示，黄连3个品系的染色体数目相同，均为2n=18；但核型公式和核型类型有所差异，大花叶黄连和有光叶黄连的核型公式均为2n=18=18m，小花叶黄连核型公式为2n=18=6m+10sm+2tm；大花叶黄连和有光叶黄连核型类型均为1A，小花叶黄连核型类型为3B。黄连不同品系间染色体进化程度有所差异，可以为栽培上筛选良种和遗传育种提供参考。

关键词：黄连（Coptis chinensis Franch.）；染色体；核型分析

中图分类号：S567.5+2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）11-2079-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.11.021

Abstract： Chromosome number was calculated and karyotype was analyzed on different varieties of Coptis chinensis using the method of squash. The results show that three varieties of Coptis chinensis have the same number of chromosomes and all are 2n=18. Karyotype formula and karyotype type are differences，karyotype formula of Dahuaye and Youguangye are 2n=18=18m，karyotype formula of Xiaohuaye is 2n=18=6m+10sm+2tm. karyotype type of Dahuaye and Youguangye are 1A，karyotype type of Xiaohuaye is 3B. There are several evolution degree differences for different strains of C. chinensis，which can provide some prerequisites for improving selection of variety.

Key words： Coptis chinensis Franch.； chromosome； karyotype analysis

S连（Coptis chinensis Franch.）又名味连、川连、鸡爪黄连、光莲，为毛茛科黄连属多年生草本植物，具有泻火解毒、清热燥湿和良好的抗菌功效[1]，因而备受国内外药学工作者的关注。黄连主产于四川、湖北、贵州、陕西等地区，以栽培为主，在长期的栽培过程中植株形态有参差不齐的现象，出现多种变异类型[2]。根据其叶面颜色、叶片大小、叶面光泽等，黄连分成不同品系（大花叶、小花叶、有光叶等）。

核型是遗传物质在细胞水平上的表征，与外部形态性状相比，核型受外界环境影响小，是推测物种起源、演化、分类和鉴别的重要依据[3，4]。近年来黄连的相关研究大多集中在有效成分分析方向，对染色体核型分析报道较少。本试验从细胞学水平对湖北省利川市不同品系黄连的染色体核型进行研究，通过比较探讨不同品系之间的遗传差异，为黄连的起源进化、良种的筛选等方面的研究提供必要的细胞学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料经湖北中医研究院王克勤研究员鉴定为黄连，有大花叶黄连、小花叶黄连、有光叶黄连3种不同品系（图1），均来源于湖北省利川市黄连栽培基地。

1.2 方法

1.2.1 体细胞观察方法 取幼黄连小花蕾用解剖针将花蕾挑破置于0.002 mol/L 8-羟基喹啉中，在室温下预处理5 h，用卡诺氏固定液4 ℃下固定24 h，再转移至70%乙醇中保存（4 ℃）。制片时将花蕾剥开从每小花中取出子房，用1 mol/L HCl 60 ℃恒温解离10 min，卡宝品红染色压片，在显微镜下观察摄影。

1.2.2 核型分析方法 每品系取50个分散良好、着丝点清晰的中期分裂相进行染色体计数，从中选出形态清晰、伸展较佳的5个细胞分裂相进行显微摄影[5]。染色体相对长度、臂比及类型依据Levan等[6]的方法进行，核型分类用Stebbins[7]的标准划分，染色体相对长度系数采用Kuo等[8]的方法为计算标准。

2 结果与分析

每个品系黄连取50个细胞进行染色体数目统计，3种品系的染色体数目都是2n=18条。大花叶、小花叶和有光叶黄连的核型照片与染色体核型见图2、图3和图4，主要核型参数见表1和表2。

2.1 大花叶黄连的核型

大花叶黄连的染色体核型公式为2n=18=18m，9对染色体均为中部着丝点区染色体（m），未观察到次缢痕和随体；染色体组型公式为2n=18=8M2+10M1；染色体平均臂比为1.30，最长/最短为1.81，臂比大于2的染色体所占的比例为0；核型不对称系数为56.15%；核型属1A型（表1、表2、图2）。

2.2 小花叶黄连的核型

小花叶黄连的染色体核型公式为2n=18=6m+10sm+2tm，第4、5、9对染色体为中部着丝点区染色体（m），第2、3、6、7、8对染色体为近中部着丝点区染色体（sm），第1对染色体为近端部着丝点区染色体（st），未观察到次缢痕和随体；染色体组型公式为2n=18=L+8M2+6M1+2S；染色体平均臂比为2.26；最长/最短为2.11；臂比大于2的染色体所占的比例为55.56%；核型不对称系数为67.20%；核型属于3B型（表1、表2、图3）。

2.3 有光~黄连的核型分析结果

有光叶黄连的染色体核型公式为2n=18=18m；9对染色体均为中部着丝点区染色体（m），未观察到次缢痕和随体；染色体组型公式为2n=18=8M2+10M1；染色体平均臂比为1.01；最长/最短为1.18；臂比大于2的染色体所占的比例为0；核型不对称系数为28.28%；核型属于1A型（表1、表2、图4）。

3 小结与讨论

生物核型进化的基本趋势是由对称或同型的向不对称型、异型化发展。依照此标准本试验供试材料的核型进化程度由高到低依次为小花叶黄连（3B）、大花叶黄连（1A）、有光叶黄连（1A）。即小花叶黄连的染色体最不对称、最为进化，为3B型，而大花叶黄连和有光叶黄连为原始类型，为1A型。核型不对称系数也是反映染色体对称与否、进化与否的另一个参数指标[5，9]。本试验中小花叶黄连核型不对称系数最大，大花叶黄连次之，有光叶黄连核型不对称系数最小，这说明3种不同品系的黄连中有光叶黄连的染色体最为对称、最为原始，小花叶黄连是三者中较进化的品系。此结论与Stebbins[7]的划分结论相一致。

从3个不同品系的实拍图上可以看出，小花叶黄连的长势是三者中最弱，基地取材时也发现小花叶黄连占栽培品种的比例很小，长势弱，多零散分布。按照物种进化理论，较进化的生物应更能适应当下环境，而小花叶黄连的这一现象与之相悖。通过对小花叶黄连植株形态等进一步的调查分析，小花叶黄连的植株叶片数相对大花叶黄连和有光叶黄连要少，株型也相对偏小。这些不相符的原因可能是小花叶黄连在长期的栽培演变过程中染色体发生了变异即染色体缺失、重复或倒位等，这些变异导致性状的变异和对环境的不适。以上有关染色体变异的说法只是一种推测，要经过进一步的鉴定才能下结论。也有另一种推测小花叶黄连确实是一个进化的新品系，一个新的事物的出现都是要经过较长的适应过程。其株型矮小、长势弱等现象是由于还没有适应当下的环境条件，并且这个品系在栽培地多零散分布，不像另外两个品系大面积栽培，植株间的群体效应和生长优势没有凸显。在以后的栽培驯化中利用小花叶黄连的株型特征有可能筛选出一个耐密新型黄连品种。

从不同品系中选出较优质品种，只从细胞学核型的角度分析是不够的，核型分析只是前提之一，应从不同的角度出发，如有效成分含量、单位面积产量、农艺性状等进行综合分析。

参考文献：

[1] 中国医学科学院药用植物资源开发研究所.中国药用植物栽培学[M].北京：农业出版社，1991.700-719.

[2] WANG D H. Studies on types of character variation of Coptis chinensis population[J]. Chin Tradit Herb Drugs，2002，33（6）：558-560.

[3] 朱 强，王有为，齐海涛，等.不同品系黄连产量和质量的研究[J].中草药，2006，37（12）：1866-1869.

[4] WU SH L，BAO W B，SH U Q T，et al. Cluster analysis of resemblance near coefficient and evolutionary distance in Anhui pig species[J].Chinese Journal of Animal Science，2006，42（21）：4-6.

[5] 李懋学，张赞平.作物染色体及其研究技术[M].北京：中国农业出版社，1996.220-221.

[6] LEVAN A，FREDGE K，SANDBERG A A.Nomenclature for centromeric position on chromosome[J].Hereditas，1964，52（2）：201-220.

[7] STEBBINS G L.Chromosomal evolution in high plants[M].London：Edward Arold Ltd，1971.87-90.

[8] KUO S R，WANG T T，HUANG T C. Karyotype analysis of some for mosangy nosperm[J].Taiwania，1972，17（1）：66-80.

[9] WANG X W，CHANG SH J，DILIXIATI，et al. Chromosome numbers and karyotypes of genus Salsola in Xinjiang[J].Acta Bot Boreal Occident Sin，2008，28（1）：65-71.