（森林培育专业论文）中国桤木属植物的细胞学研究.pdf

论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取 得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学 或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 7 壬倦寺 们年g 月归 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业大学可以用不同方式在不同媒体 上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名 导师签名 w j 年f 月碣阳 叫年月刁日 蚶导 一训i 中文摘要 桤木属( a l n u sm i l l ) 植物隶属于桦木科( b e t u l a c e a e ) ，国内对该属植物的细 胞学研究尚属空白。本文对中国桤木属的十种植物和日本美丽桤木叫l n u s p e d u l a ) 共 1 1 种植物进行了细胞学研究，为揭示其种间关系、起源和演化提供必要的资料。在 研究方法和制片技术探究的基础上，本研究对其中九种进行了核型分析，另外两种 进行了染色体计数，结果如下： 1 ) 在对桤木属植物制片的过程中，应用饮用薄荷水加少量的8 羟基喹啉之后 冷冻是安全、方便、行之有效的一种材料预处理方法，6 0 c 盐酸水解1 0 1 5 分 钟卡宝品红染色，制片效果较好。 2 ) 在1 1 种桤木属植物中，体细胞染色体数目有三种，即2 n = 2 8 、5 6 、1 1 2 。 3 ) 西南地区四个种的核型分别为川滇桤木似f e r d i n a n d i c o b u r g i i ) k ( 2 n ) 2 5 6 = 3 0 m + 2 4 s m + 2 s t ，桤木口c r e m a s t o g y n e ) k ( 2 n ) = 5 6 = 3 8 m + 1 6 s m + 2 m ；蒙 自桤木阻n e p a l e n s i s ) k ( 2 n ) = 5 6 = 2 8 m + 2 6 s m + 2 s t ，毛桤木( 爿1 a n a t a ) k ( 2 n ) = 5 6 = 4 2 m + 1 4 s m ：在东北地区，吉林通化的辽东桤木似s i b i r i c a ) 的核型为 k ( 2 n ) = 5 6 = 5 2 十4 s m ，东北桤术口m a n d s h u r i c a ) 的核型为k ( 2 n ) = 2 8 = 2 4 m + 4 s m ；此 外江南桤木0t r a b e c u l o s a ) 的核型为k ( 2 n ) = 5 6 = 2 2 m + 3 2 s m + 2 s t ，台湾桤木 f o m o s a n a ) 的核型为k ( 2 n ) = 5 6 = 4 4 m + 1 2 s m ；而日本美丽桤木“p e d u l a ) 的核型为 k ( 2 n ) = 2 8 = 2 0 s r n + 6 m + 2 s t ； 除了川滇桤木和吉林通化的辽东桤术的核型类型为 2 a ，其余的均为2 b 型。旅顺桤木口s i e b o l d i a n a ) 和日本桤木口j a p o n i c a ) 染 色体数为1 1 2 。 4 ) 去壁低渗方法( w d n ) 在本属植物的应用还不够成熟，体现在浓厚的细胞质 和染色效果不佳造成的影响，还需进一步探究。 5 ) 本次研究结果表明桤木属物种间染色体数目有明显的差异，同一物种不同居 群间也有差异存在， 而且可能有自然加倍现象；本次研究的物种中，国产桤 木属植物除辽东桤木有一些居群染色体数是较低倍性2 n = 2 8 ，其余的均以中等 倍性2 n = 5 6 存在，而结合以往的细胞学资料，日本产的桤木属植物种类拥有五 种染色体数目( 2 n = 1 4 ，2 8 ，4 2 ，5 6 ，1 1 2 ) ，加之目前发现的最早的本属植物化石 也在日本，故而桤木属植物起源更倾向于在东亚日本，与多数人推测不一致。 关键词：桤木属起源染色体核型体细胞 c y t o l o g i c a ls t u d yo na i n u ss p e c i e si nc h i n a r e nb a o q i n g ( s i l v i c u l t u r e ) d i r e c t e db yl i u j u n a b s t r a c t ：a l n u si st h em o s tp r i m i t i v ea m o n gt h ee x t a n tg e n e r ai nb e t u l a c e a e b e c a u s eo f t h ea b i l i t yt o s y m b i o t i c a l l yf i xn i t r o g e n ，b a da t t r a c t e dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o nf r o m b o t a n i s t sa l lo v e rt h ew o r l d 。s i n c e1 9 2 0 s t h ec h r o m o s o m en u m b e r sh a v eb e e nc o u n t e d f o rm o s ts p e c i e so fa n u sd i s t r i b u t e di ne u r o p e ，n o r t ha m e r i c a , a n dj a p a n h o w e v e r , t h e r ew e r ef e wr e p o r t so nt h ec h r o m o s o m en u m b e r sa n dk a r y o t y p ea n a l y s e so fa l n u s s p e c i e si nc h i n a i nt h ep r e s e n ts t u d y , 11a t n u ss p e c i e s ，w e r ec y t o l o g i c a l l yc a r r i e do u t ， i n c l u d i n g10d i s t r i b u t e di nc h i n aa n da p e d u l an a t i v et oj a p a n h o p e f u l l yi tw o u l d p r o v i d et h ec y t o l o g i c a ld a t aw h i c hi sn e c e s s a r yt or e v e a lt h er e l a t i o n s h i pa m o n ga l n u s s p e c i e s ，t or e v e a lt h e i ro r i # na n de v o l v e m e n t a p a r tf r o md e m o n s t r a t i n gt h eo p t i m a l m e t h o df o rp r e p a r i n gm i t o t i cc h r o m o s o m e si na l n u s ，c h r o m o s o m en u m b e r so fi1 s p e c i e s a n dk a r y o t y p ea n a l y s e so f 9w e r eg i v e n t h er e s u l t sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 ) m i n tb e v e r a g ew a t e rm i x e dw i t hal i t t l e8 - h y d r o x y q u i n o l i n ew a sr e g a r d e da st h e f a v o r a b l ep r e t r e a t m e n tm e t h o do f m a k i n gg o o dc h r o m o s o m a ls p e c 硒e n si na l n u s i t i se a s i e rt oo p e r a t e ，s a f e ra n dc h e a p e rc o m p a r e dw i t hp r e v i o u sm e t h o d s 。 2 ) t h e r ew e r et h r e ek i n d so f c h r o m o s o m en u m b e r so f s o m a t i cc e l li n11a l n u ss p e c i e s ， r e s p e c t i v e l y2 n = 2 8 ，2 n = 5 6a n d 2 n = 1 1 2 3 ) t h ec h r o m o s o m en u m b e r so f a s i e b o l d i a n aa n da j a p o n i c aa r e2 n = 11 2 。k a r y o t y p e f o r m u l a so ft h eo t h e rn i n ea i n u s s p e c i e s w e r e s h o w e d ，n a m e l y , k ( 2 n ) = 5 6 = 3 0 m + 2 4 s m + 2 s tf o ra f e r d i n a n d i - c o b u r g i i ；k f 2 n ) = 5 6 = 3 8 m + 1 6 s m + 2 mf o r a c r e m a s t o g y n e ；k ( 2 n 净5 6 = 2 9 m + 2 6 s m + 2 s t f o r a ；n e p a l e n s i s ；k ( 2 n ) = 5 6 = 4 0 m + 1 4 s mf o r a 1 a n a t a k ( 2 n ) 2 5 6 。5 2 m + 4 s mf o ras i b i r i c af r o mj i l i np r o v i n c e ； k ( 2 n ) = 2 8 = 2 4 m + 4 s mf o ra m a n d s h u r i c a ；k ( 2 n ) = 5 6 = 2 2 m + 3 2 s m + 2 s t f o ra t r a b e c u t o s a ；k ( 2 n ) = 5 6 - - 4 4 m + 1 2 s mf o ra f o m o s a n a ；k ( 2 n ) = 2 8 = 2 0 s m + 6 m + 2 s tf o r ap e d u l a t h ek a r y o t y p i ct y p eo fa f e r d i n a n d i - c o b u r g i ia n da s i b i r i c af r o mj i l i n p r o v i n c eb e l o n g st o2 ao fs t e b b i n s c l a s s i f i c a t i o n ，a n dt h a to ft h eo t h e r8a l n u s s p e c i e sb e l o n g st 0 2 b 。 2 4 ) t h ea p p l i a n c eo fw d h i na l n u ss p e c i e sw a ss t i l li m m a t u r ea n df u r t h e re x p l o r a t i o n n e e d st ob em a d em a i n l yd u et ot h ei n f l u e n c eo ft h i c kc y t o p l a s ma n dt h ed i f f i c u l t , o f c o l o r a t i o n 。 5 、t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a to b v i o u sd i f f e r e n c eo fc h r o m o s o m en u m b e ra p p e a r e da m o n g t h e s ea t n u ss p e c i e s e v # 矬i nt h es a r i l es p e c i e sf r o md i f f e r e n tp o p u l a t i o n ，a n ds p o n t a n e o u s p o l y p l o i d ym i g h to c c 黻m o s td o m e s t i cs p e c i e sh a v ec h r o m o s o m en u m b e r2 n = 5 6 ，e x c e p t ， t h a ta s i b i r i c ai s2 n = 2 8 c o m b i n e dt h ep r e v i o u sc y t o l o g i c a ls t u d i e s ，t h o s ea l n u ss p e c i e s d i s t r i b u t i n gi nj a p a nh a v ef n et y p e so fc h r o m o s o m en u m b e r s ( 2 轳1 4 , 2 8 , 4 2 ，5 6 ，u 2 ) t c o m b i n e dw i t hp a l e o b o t a n i ce v i d e n c e ，t h es t u d i e si n d i c a t e dt h a tt h ea l n u s 赫蠢。 o r i g i n a t e di nj a p a n 。 k e yw o r d s ：a l n u s ；o r i g i n ；c h r o m o s o m e ；k a r y o t y p e ；s o m a t i cc e l t 3 刖落 馥矧是中鬻襻末移( 8 e t u l a c e a e ) 攮兹熬分毒中心，巍建末亚戆分露孛心，豁嚣 川i 为中心的中国中部地区是桦术科植物超源和早期分化的中心“1 ，棍术属( a n u s m i l l ) 植物是从桦术科植物椒先中最早分出的一支，几乎保留了祖先所有的原始性 获，在蓬奏上鸯4 g 余耱，广 泛分毒予委瀵、敬溅、就美及中嘉美潮。鼗莺毒1 1 种，多数种类见于我国东部及北部阳光充慰、土壤湿润日巴沃的地带及水边，少数种 类见于西南的中海拔地带0 1 。本属植物是落叶乔木或灌术，是北半球新生代化石植 镑嚣嚣中夔一爨豢要毽魏。稳本蕤耱辩鬏系发达，霹戳鬻渗揉；大多数静类豹摄 部毖固氮细菌，能固定空气中游离氮素增加土壤肥力。多数种类喜水湿，生于溪沟两 岸及低湿地，为河岸固堤及水湿地带重要造林树种。木材质软供建筑、乐器、家具、 器蒸、交柒柽、耱叛等爱；暴膨、耱受霹嚣染糕及褰隶l 携荻；本炭可潮爨垂夹药； 花粉供蜜蜂酿蜜，为蜜源树种。 染色体是基因的载体，它控制遗传和变鼯，并支配生酸和发育，而染能体自身的数 嚣、形态绩穆鞍行凳遣受基嚣豹控裁。对染惩俸静臻变，钛缝棱与凌戆、学为与送位 而言，既可以指向过去，也可以分析它的现在和预测它的将来。染色体核型分析对细 胞遗传学、育种学、分类学及进化生物学等研究有重要的意义。它是对染色体的数 嚣、大小、形态麓特 芷懿综合，筵蠹容包括确定染琶傣豹数嚣帮分繇染惩俸翡套矮形 态参数( 染色体长度、臂比、着丝点位置、臂指数等) ，排列核型图，绘制核型模 式豳。染色体核溅研究可以掇供细胞学的资料，是遗传、进化、分类、杂交育种乃 至染色体工程磷究不可获少瓣一个环节，愚缡藏学遗传饕定馥主要途绞。 有关桤木属植物的细胞举的研究，在围外有一些相关的报道，但国内未见报道。 本研究目的在于探索对桤木属植物进行染色体制片和核型分析的理想方法，通 过染色俸数蠢、形态的差异攘新其超添器静阉亲缘关系。萁结莱可获缨藤学承平上 为揭示桤木属系统演化提供新的证据和资料，为细胞遗传学基因组的研究方面如荧 光服位杂交和建立单染色体文库，提供技术前提和基础保障。 本研究豹蠹嚣包括：1 ) 辩稳本属穰貔染色傣懿秘辟技术送嚣探索碧嚣仡，我 到一种简便有效的方法，为桤术属植物染色体的核型分析打下基础；2 ) 对桤木属 植物进行染色体计数及核型分析：3 ) 讨论桤术璃物种的种间关系和起源。 1 、文献综述 1 1 桤木属植物的研究进展 ， + 耱泰嚣镰l n u sm i l l 。) 植魏酶形态学特征、缝淫分毒及潮途证潮 落叶乔木或灌木；树皮鳞状开裂。冬芽有柄，稀无柄；芽鳞2 ，稀3 - 6 。小枝有 棱。单叶互生，羽状脉，第三脉常与侧脉成澎角相交，彼此近于平行或阐结；叶多 爨肇锈毒，稀羹罐邃。藐蕈穗，罐雄阕撩；雅花j 芋生予上一年棱条豹矮湍，春季或 秋攀开放，圆柱形，下垂，雄蕊4 ，稀1 - 3 ，雄花每3 朵嫩于1 苞鳞内；2 药室不分 离；雌花序单生成聚成总状或圆锥状，秋攀出自时腋或赘生于少叶的短技上；苞鳞 覆嚣捩簿剜，每个毽鳞内吴2 祭雌花。栗痔球栗狡；莱麓本质，鳞片羧，宿存，赉 3 枚苞片和2 枚小苞片愈合而成，顶端具5 牧浅裂片，每个果苞内有2 个小坚果。 小魑果扁平，舆戚宽或窄的膜质或厚纸质之翅，具膜质种皮。 稽本属薅耱穰系发这，霹戳霞涉僳；大多数静类懿穰韶箕霞氮缁萤，能固定空 气中游离氮素增加土壤肥力。多数种类喜水湿，生于溪沟两岸及低湿嫩，为河岸固堤 及水混地带重要造林树种。术材质软供建筑、乐器、家具、器具、火柴= | 誓、箱扳等用。 暴磐、树皮霹传繁瓣及提潮耢胶。本炭可籁辩色火药。稳糖佞蜜蜂酸蜜，为蜜源穗静。 中豳桤木属植物的分布和用谂见表1 。 桤木( m n u sc r e m a s t o g y n eb u r k ) 蹩我国特有种，也是目前ll 秘桤木属植物 中磺究最多静一种，它生长逐遽、适应蔑赣、禳系发达，喜湿又耐瘀薄，本孝芎轻软， 硬度适中，是集纸材，菇用材、薪材、饲料芹口绿化治荒为体的多功自树种。有鉴于 此，桤木已列入我国“森林资源发展和保护域髫”( f r d p p ) 与造纸材基地建设的主要 阔时树静。宣然分布戳成都簸遣为中心，遍及凿川全省、爨州j e 部、陡西南部、苜鬻 东南部等地，尤以邛崃山地生长最好。6 0 年代以来，湘、鄂、皖、赣、闽、浙、苏、 沪锷长江地区棚继引辩栽培，获得成功。丽今桤本的栽堵区域西起康定 第二瓣 中蚕农作黪艇英野生近缘援镑染色律盈潜2 0 0 3 。1 ) 、第三瓣( 中 国园林花卉植物染色体图谱2 0 0 3 1 0 ) 、第四册( 中国竹嫩植物染色体阉谱2 0 0 3 1 ) 北京科 学出版技 【6 5 】关红梅植麴染色体琢位杂交翡发展与应用溺中嗣农学通报1 9 9 7 ，1 3 ( 5 ) ：3 4 - 3 8 6 6 李资金主编细胞学研究基础i m 北京：中国林业出版社2 0 0 1 ，2 0 4 7 f 6 7 】零懋学，张赞平+ 住物染色体及其研究技术f m j1 9 9 6 年中国农娩出版社 6 8 3 窿鬻生，黎京度承稻染色体标本制备豹最涵精法【硼植物学报1 9 9 2 ，3 4 ( 4 ) ：3 0 9 - 3 1 0 6 9 张长顺用复方薄荷油预处理制作植物染色体标本的初步研究 j 】武汉植物举研究 1 9 9 8 ，1 6 ( 3 ) ：2 8 0 - 2 8 2 7 0 】李撩学，陈瑞刚笑于植物孩型分析的标准纯闷獗啊武汉植物攀研究，1 9 8 5 ；3 ( 4 ) ：2 9 7 7 1 】s t e b b i ngl c h r o m o s o m a l e v l u t i o ni n h i g h e rp l a n t s m ，l o n d o n e d w a r d a r n o l d ，t 9 7 1 ：8 5 - 1 0 4 【7 2 】l e v a n a n o m e n c l a t u r eo fc e n t r o m e r i c p o s i t i o n o ne h r o m o s o m e s j 】h e r e d i t a s 1 9 6 4 ，5 2 ：2 0 1 - 2 2 0 【7 3 】中豳榱物学会萎卡周年年会学拳擞蠢及论文摘簧汇编 蛐中豳德物学会编1 9 8 3 ，8 7 4 1 徐避，陈天华，荧光显带在松科穗物细胞学研究中的应用【j 】世弊林业研究1 9 9 7 ，0 3 ： 1 8 - 2 2 7 5 1 旗攀森，渡香誊，厥位杂交在抟本遗传育穗上静斑鼹现状鹈藏爨【霹南京爨监大学学 报2 0 0 0 ，2 4 ( 1 ) ：5 9 6 3 1 7 6 黄代膏，吕柳新。周奕华柚第一染色体的显微分离【j 农业生物技术学报2 0 0 2 ，1 0 ( ) ：5 3 5 5 7 7 1 攀湘阳，周坚杉术单染色体的照微分离及体外扩增【刁林业科学研究2 0 0 2 ，1 5 ( 6 ) ： 7 4 6 7 5 0 【7 8 1 a r a n o ，h 。，1 9 6 3 c y t o l o g i c a ls t u d i e si ns u b f a m i l yc a r d u o i d e a e ( c o m p o s i t a e ) o f j a p a n , i x t t h ek a r y o t y p ea n a l y s i sa n dp h y l o g e n e t i ec o n s i d e r a t i o n so np e r t y aa n da i n s l i a e a ( 2 ) j 8 。t m a g ( t o k y o ) ，7 6 ：3 2 - 3 9 4 4 f 7 9 g i u s f i ，一l c h r o m o s o m en u m b e ro f t h r e et u c u m a ns p e c i e s j l i l l o a 1 9 8 9 ，3 7 ( 1 ) ：1 5 3 1 5 4 【s 锈r e 髓r e p o ，g c g e r v a i sc h r o m o s o m en u m b e r so fs o m el a t i na m e r i c a ns p e c i e so f a l n u s ( b e t u l a c e a e ) j 】r h o d o r a 1 9 9 4 ，9 6 ：6 9 7 4 8 】 k r o g u l e v i c h ，r e r o lp o t i p l o i d i ivg e n e s i s ef i e r yp u t o r a n a i n ：l i m a l y s h e ；e d 。1 9 7 6 f l o r ap u t o r a n a ：m a t e r a l ikp o z n a n i i uo s o b e n n o s t e is o s t a v a ig e n e z i s i a g o m y k h s u b a r k t i c h e s k i k hf l o rs i b i rn o v o s i b i r s k 1 9 7 6 8 2 】p a r f e n o x ；v1 s a d m i t r i e v ak a r i o l o g i c h e s k a j ak h a r a k t e r i s t i k ap r e d s t a v i t e l e jf l o r y s o s u d i s t y k hr a s t e n i jb e r e z i n s k o g ob i o s f e m o g oz a p o v e d n i k a j 】z a p o v e d n i m b e l o r u s s i i i s s l e d o v a n i i a19 8 8 ，1 2 ：3 ，8 。 f 8 3 p r o b a t e v a ，n s s o k o l o v s k a y a ，a 。e ，1 9 8 9 。c h r o m o s o m en u m b e r si nv a s c u l a rp l a n t s f r o mp r i m o r y et e r r i t o r y , t h ea m u rr e g i o n ，s a k h a l i n 。k a m c h a t k aa n dt h ek u r i li s l a n d s j ， b o t a n i d e s 研2 u r n a l ( m o s c o w 占l e n i n g r a d ) ，7 4 ：1 2 0 - 1 2 3 8 4 s t a r o d u b t s e v , v n c h r o m o s o m en u m b e r si ns o m e r a r es p e c i e so f v a s c u l a rp l a n t sf r o mt h e r u s s i a nf a re a s t j ，b o t a n i d e s k i j 氛m 谢( m o s c o w l e n i n g r a d ) ，1 9 9 7 ，8 2 ( 5 ) ：1 2 1 一挖2 8 5 s a n d h u ，p s m a n n ，s k ，1 9 8 9 s o c g ip l a n tc h r o m o s o m e n u m b e rr e p o r t s v i i i j j o u r n a l o f c y t o l o g y a n d g e n e t i c s ，2 4 ：1 7 9 1 8 3 8 6 1d r u s k o v i c ，b & m l o v k a i o p bc h r o m o s o m ed a t a9 j i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o n 矽 p l a n tb t o s