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玉米地方品种B染色体鉴定及其核型分析

范文

何莲李芦江姚启伦

摘要：以四川省、云南省、贵州省和重庆市的50个玉米地方品种为试验材料，采用根尖染色体压片技术，分析玉米地方品种的主要核型参数及B染色体的形态特征。结果表明，在50个玉米地方品种中，有16个有B染色体，占供试材料的32%。在50×30×5个分裂相（指50个品种，每个品种取30张装片，每张装片设5个镜像）细胞中，发现185个细胞含有B染色体，占观察细胞总数的2.47%。玉米地方品种的B染色体较常染色体短，平均长度为2.56 μm。核型分析结果表明，没有B染色体和有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体相对长度均依次为14%、12%、11%、11%、10%、9%、9%、8%、8%、7%。对没有B染色体和有B染色体的玉米地方品种的10对染色体相对长度分别进行t检验，检验结果均不显著，说明B染色体的存在对常染色体核型无明显影响。

关键词：玉米地方品种;B染色体;鉴定;核型分析

中图分类号： S513.01 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）01-0070-04

物种的染色体分为A染色体、B染色体，A染色体为正常核型范围内的染色体，在细胞内出现的多于正常染色体数量之外的染色体为B染色体。目前，人们已经在约1 800种动植物中发现了B染色体[1]。通常认为B染色体具有以下特征：在结构、形态及数量上都具有多态性，与A染色体结构一样有染色体臂和着丝点，分为端部着丝点染色体、中部着丝粒染色体及其他中间着丝粒染色体类型，不同物种间B染色体数量的差异较大，且同一物种不同个体之间有时也会存在差异[2];在形态上，B染色體通常比A染色体中最小的染色体还小，但也有例外[3];多数具有异染色质性质，但也有例外[4];虽有着丝点，但是数量不稳定[5];B染色体与同一细胞中的任何一条A染色体均不同源，且在减数分裂中只可能在B染色体间发生配对[6];B染色体含有许多高度重复序列，同时具有与A染色体同源的转座因子及基因序列[7-8]。我国西南地区因其特殊的地理和气候环境，当地农民仍种植自留种的玉米地方品种，笔者在收集、整理和研究西南地区玉米地方品种资源时，发现西南地区玉米地方品种资源中B染色体出现频率较高，玉米地方品种是研究B染色体理想而独特的材料[9]，但对玉米地方品种B染色体的遗传研究较少。为此，本研究以我国西南地区玉米地方品种为供试材料，利用根尖压片技术对其染色体进行细胞学鉴定，比较有B染色体和无B染色体的玉米地方品种间的主要核型参数的差异，以期为分析玉米地方品种B染色体的遗传机制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

以50份玉米地方品种为材料，材料编号、来源及籽粒特性见表1。试验材料由长江师范学院玉米育种课题组提供。

1.2 试验方法

在室温下将玉米种子浸种2 h，放于河沙中于25 ℃恒温培养，待种子胚根长至1.0～1.5 cm长时，于09：00—10：00取材，剪取0.5～1.0 cm根尖，放于α-溴萘饱和溶液中，于 4 ℃ 预处理3.5 h。将预处理后的根尖洗干净，置于卡诺氏固定液（乙醇与冰乙酸的体积比为3 ∶ 1）中于4 ℃固定 24 h。将固定后的材料用蒸馏水浸泡30 min，随后将根尖的透明部分切掉，只留乳白色分生组织，置于0.2 mL PCR管内，1个PCR管内放4～6个根尖，加入40 μL 2.5%纤维素酶-果胶酶混合液，于35 ℃酶解4～5 h;取酶解后的根尖放于载玻片上，加卡宝品红染液，将根尖用解剖针捣碎，盖上盖玻片进行压片。

本试验于2014年9月至2016年12月在长江师范学院玉米课题组实验室完成。

1.3 数据统计分析

每份玉米地方品种压制30张装片，每张装片选取5个清晰的分裂相，统计染色体数量，鉴定B染色体是否存在。如果细胞中的染色体数量超过20条，则表示有B染色体存在，在形态上B染色体小于最小的A染色体且呈高度异染色质化[9]。将有B染色体和无B染色体的材料分类，分别对2类材料进行核型分析，分析玉米地方品种B染色体的分布及形态特征，比较有B染色体和无B染色体的玉米地方品种的核型差异，利用DPS软件对染色体的相对长度进行t检验。

2 结果与分析

2.1 玉米地方品种B染色体的分布及形态特征

在50个玉米地方品种中，有16个玉米地方品种有B染色体（表2、图1），占供试材料的32%，有34个玉米地方品种没有B染色体（图2为4个不含有B染色体的玉米地方品种的染色体），占供试材料的68%。在50×30×5个镜像中（指50个品种，每个品种取30张装片，每张装片设5个镜像），发现185个含有B染色体的镜像，占观察细胞总数的2.47%。DP7、DP76、DP77材料中B染色体出现的频率分别为23.33%、20.00%、16.67%，出现的频率较高，其他有B染色体的玉米地方品种中B染色体的出现频率在3.33%～6.67%之间。B染色体在细胞中呈0～2个的变化，含有0、1、2个B染色体的细胞数量分别占细胞总数的97.50%、2.23%、0.27%，其中在16个玉米地方品种中均发现含有1个B染色体的细胞，在地方品种DP7、DP8、DP40、DP77中发现有2个B染色体的细胞。

可以看出，玉米地方品种的B染色体与其他生物的B染色体形态特征相似，为近端着丝粒染色体，平均长度为 2.56 μm，比第10号常染色体稍短（表2）。B染色体大多呈点状，少数呈杆状，在有丝分裂中期的图片中能看到呈杆状的B染色体有明显的着丝粒，且呈姐妹染色单体形式存在，呈点状的B染色体呈高度染色质化，无明显的着丝粒（图1）。

2.2 玉米地方品种核型分析

对没有B染色体和有B染色体的玉米地方品种的10条常染色体的主要核型参数进行分析，由表3可以看出，没有B染色体的玉米地方品种的1～10号染色体的绝对长度分别为6.50、5.74、5.28、4.95、4.69、4.33、4.09、3.75、3.47、3.17 μm，有B染色体的材料1～10号染色体的绝对长度依次为6.10、5.39、5.01、4.78、4.50、4.19、3.93、3.68、3.46、3.17 μm。没有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体的绝对长度范围分别为4.79～7.72、4.53～7.43、4.25～6.61、4.11～5.98、3.86～5.34、3.63～5.16、3.37～4.95、3.01～4.53、2.50～4.88、2.33～4.93 μm，有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体的绝对长度范围分别为4.83～8.49、4.24～7.69、3.87～6.41、3.64～6.33、3.53～5.90、3.15～5.69、2.96～5.57、2.67～5.17、2.48～5.08、2.18～4.85 μm。没有B染色体、有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体的相对长度均依次为14%、12%、11%、11%、10%、9%、9%、8%、8%、7%。没有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体的相对长度变幅分别为12%～17%、11%～15%、10%～14%、10%～12%、9%～12%、8%～10%、8%～10%、7%～9%、6%～9%、6%～8%，有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体的相对长度变幅分别为13%～15%、11%～13%、10%～12%、10%～11%、9%～11%、9%～10%、8%～9%、7%～8%、6%～8%、6%～8%。没有B染色体、有B染色体的玉米地方品种1～10号染色体的平均臂比值均在1.23～1.57之间，均为中部着丝粒染色体。分别对34个没有B染色体的玉米地方品种和16个有B染色体的玉米地方品种的1～10号染色体的相对长度进行t检验，从表4可以看出，10对染色体t值的绝对值均小于2，检验结果均不显著，说明B染色体的存在对常染色体的相对长度没有明显影响。

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