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‘正午’牡丹染色体预处理方法优化和在核型分析中的应用

李坤彦 杜明杰 钟原 成仿云

李坤彦, 杜明杰, 钟原, 成仿云. ‘正午’牡丹染色体预处理方法优化和在核型分析中的应用[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(5): 118-126. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200301
引用本文: 李坤彦, 杜明杰, 钟原, 成仿云. ‘正午’牡丹染色体预处理方法优化和在核型分析中的应用[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(5): 118-126. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200301
Li Kunyan, Du Mingjie, Zhong Yuan, Cheng Fangyun. Optimization of chromosome pretreatment method and its application in karyotype analysis of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(5): 118-126. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200301
Citation: Li Kunyan, Du Mingjie, Zhong Yuan, Cheng Fangyun. Optimization of chromosome pretreatment method and its application in karyotype analysis of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(5): 118-126. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200301

‘正午’牡丹染色体预处理方法优化和在核型分析中的应用

doi: 10.12171/j.1000-1522.20200301
基金项目: 国家自然科学基金项目(31971701),北京林业大学青年教师科学研究中长期项目(2015ZCQ-YL-03)
详细信息
    作者简介:

    李坤彦。主要研究方向:牡丹育种与栽培。Email:likunyan123@qq.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学园林学院

    责任作者:

    钟原,博士,副教授。主要研究方向:牡丹育种与栽培。Email:zhongyuanbjfu@126.com 地址:同上

  • 中图分类号: S685.11

Optimization of chromosome pretreatment method and its application in karyotype analysis of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’

  • 摘要:   目的   染色体核型信息是植物遗传育种研究的重要基础。亚组间远缘杂交育种是现代牡丹育种的重要方向。牡丹组植物染色体形态相似度高,远缘杂种的核型分析需要大量高质量的染色体制片。预处理是影响染色体制片质量的关键环节,通过改良预处理方法,提高染色体制片质量和效率,对获得牡丹远缘杂种准确的核型数据、研究牡丹远缘杂交育种的遗传规律具有重要意义。   方法   本研究以‘正午’牡丹幼嫩花蕾中的雌蕊为材料,量化分析了4 ℃条件下不同预处理液和预处理时间对染色体收缩程度和分散程度的影响,统计了不同预处理效果下核型数据的差异。   结果   用对二氯苯饱和水溶液或对二氯苯-α-溴萘混合液进行预处理,均能取得良好的效果。在4 ℃下用对二氯苯饱和水溶液预处理36 ~ 72 h,或对二氯苯-α-溴萘混合液预处理24 ~ 48 h,可稳定获得大量收缩适度、分散良好的染色体制片。利用大量高质量的染色体制片获得了‘正午’牡丹更多的核型信息:其核型公式为2n = 2x = 10 = 8m(2SAT) + 2st(2SAT),随体位于第4、8、9、10号染色体短臂上,其中9、10号染色体上的随体比4、8号染色体上的随体更容易观察到。   结论   通过改进预处理效果能有效提高‘正午’牡丹染色体制片质量和效率,获得更加丰富、准确的核型信息。本研究采用的量化方法能从染色体收缩程度和分散程度两个方面有效评价染色体制片质量,筛选出的预处理方法稳定、高效,为远缘杂种牡丹染色体核型分析和进一步遗传学研究奠定了良好的基础。

     

  • 图  1  不同预处理方法对‘正午’牡丹染色体制片的影响

    1. 对二氯苯预处理;2. 对二氯苯-α-溴萘预处理;a ~ f. 预处理时间分别为12、24、36、48、60和72 h。1, pretreatment solution is p-dichlorobenzene; 2, pretreatment solution is p-dichlorobenzene-α-bromonaphthalene;a−f, pretreatment time is 12, 24, 36, 48, 60 and 72 h.

    Figure  1.  Effects of different pretreatment methods on chromosome preparation of P. × lemoinei ‘High Noon’

    图  2  ‘正午’牡丹中期染色体及核型

    a. 对二氯苯预处理72 h;b. 对二氯苯-α-溴萘预处理24 h;c. 对二氯苯-α-溴萘预处理36 h。a, p-dichlorobenzene pretreated for 72 h; b, p-dichlorobenzene-α-bromonaphthalene pretreated for 24 h; c, p-dichlorobenzene-α-bromonaphthalene pretreated for 36 h.

    Figure  2.  Metaphase chromosomes and karyotype of P. × lemoinei ‘High Noon’

    表  1  不同预处理液和预处理时间对染色体收缩程度的影响

    Table  1.   Effects of different pretreatment solutions and pretreatment time on chromosome contraction

    预处理时间
    Pretreatment time/h
    染色体长度 (平均值 ± 标准差)
    Chromosome length (mean ± SD)/μm
    对二氯苯
    p-dichlorobenzene
    对二氯苯-α-溴萘
    p-dichlorobenzene-α-bromonaphthalene
    1215.03 ± 1.94a13.55 ± 2.02a
    24*14.49 ± 2.05a10.86 ± 1.15b
    3610.75 ± 1.12b11.05 ± 0.96b
    4811.44 ± 1.21b11.85 ± 1.30b
    6011.43 ± 1.64b10.82 ± 0.90b
    7210.53 ± 0.84b10.96 ± 1.67b
    注:染色体长度测量的是‘正午’牡丹第9号和10号两条染色体长度的总和;同一列中不同小写字母表示使用该预处理液处理不同时间后染色体长度差异显著(P < 0.05);*表示使用两种预处理液处理24 h的染色体长度差异显著(P < 0.05)。Notes: chromosome length represents the sum of the length of No. 9 chromosome and No. 10 chromosome of P. × lemoinei ‘High Noon’; different lowercase letters in the same column mean significant differences in chromosome length after treatment with the pretreatment solution for different time (P < 0.05); * means significant difference in chromosome length between the two pretreatment solutions for 24 h (P < 0.05).
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    表  2  不同预处理液和预处理时间对染色体分散程度的影响

    Table  2.   Effects of different pretreatment solutions and pretreatment time on chromosome dispersion

    预处理时间
    Pretreatment time/h
    染色体未重叠条数(平均值 ± 标准差)
    Number of chromosomes without overlap
    (mean ± SD)
    对二氯苯
    p-dichlorobenzene
    对二氯苯-α-溴萘
    p-dichlorobenzene-α-bromonaphthalene
    123.3 ± 2.05a4.9 ± 2.21a
    24*4.6 ± 2.01a7.0 ± 1.79b
    367.6 ± 1.80b8.1 ± 1.45b
    487.5 ± 1.43b7.0 ± 1.90b
    60*8.2 ± 1.78bc6.1 ± 1.97ab
    72*9.5 ± 1.02c5.9 ± 2.74ab
    注:同一列中不同小写字母表示使用该预处理液处理不同时间后染色体分散程度差异显著(P < 0.05);*表示使用两种预处理液处理24、60和72 h的染色体分散程度差异显著(P < 0.05)。Notes: different lowercase letters in the same column mean significant differences in chromosome dispersion after treatment with the pretreatment solution for different time (P < 0.05); * means significant differences in chromosome dispersion between the two pretreatment solutions for 24, 60 and 72 h (P < 0.05).
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    表  3  A组染色体标本核型数据(平均值 ± 标准差)

    Table  3.   Karyotype parameters of group A chromosome sample (mean ± SD)

    染色体序号
    Chromosome No.
    相对长度
    Relative length/%
    臂比
    Arm ratio
    染色体类型
    Chromosome type
    112.04 ± 0.421.33 ± 0.12m
    211.36 ± 0.391.15 ± 0.13m
    311.02 ± 0.381.15 ± 0.13m
    410.57 ± 0.311.50 ± 0.09 m*
    510.24 ± 0.251.35 ± 0.08m
    610.02 ± 0.201.24 ± 0.11m
    79.68 ± 0.341.28 ± 0.10m
    88.83 ± 0.601.61 ± 0.09 m*
    98.38 ± 0.614.13 ± 0.27 st*
    10 7.87 ± 0.303.73 ± 0.27 st*
    注:m. 具中部着丝粒染色体;st. 具近端部着丝粒染色体;*. 随体染色体,随体长度未计算在染色体长度内;下同。Notes: m, chromosome with median region; st, chromosome with subterminal region; *, sat-chromosome, the length of satellite is not included; the same below.
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    表  4  B组染色体标本核型数据(平均值 ± 标准差)

    Table  4.   Karyotype parameters of group B chromosome sample (mean ± SD)

    染色体序号
    Chromosome No.
    相对长度
    Relative length/%
    臂比
    Arm ratio
    染色体类型
    Chromosome type
    111.91 ± 0.431.45 ± 0.10m
    211.17 ± 0.311.19 ± 0.09m
    310.91 ± 0.251.14 ± 0.07m
    410.67 ± 0.261.46 ± 0.11 m*
    510.27 ± 0.191.36 ± 0.11m
    610.06 ± 0.191.20 ± 0.11m
    79.73 ± 0.241.41 ± 0.10m
    88.92 ± 0.461.67 ± 0.07 m*
    98.63 ± 0.553.89 ± 0.13 st*
    10 7.74 ± 0.393.44 ± 0.15 st*
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    表  5  观察到随体染色体的细胞比例

    Table  5.   Proportion of cell observed satellite chromosomes

    项目
    Item
    观察到随体的细胞数
    Number of observed satellite cell
    1个随体
    1 satellite
    2个随体
    2 satellites
    3个随体
    3 satellites
    观察的有丝分裂中期细胞总数
    Number of observed
    metaphase cell
    随体细胞所占比率
    Proportion of satellite cell/%
    合计 Total472421237512.53
    A组 Group A17 9 80 6725.37
    B组 Group B3015132308 9.74
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    表  6  不同随体染色体被观察到的次数

    Table  6.   Number of different satellite chromosomes observed

    项目
    Item
    观察到的随体染色体总数
    Number of observed satellite chromosome
    4号染色体
    No.4 chromosome
    8号染色体
    No.8 chromosome
    9号染色体
    No.9 chromosome
    10号染色体
    No.10 chromosome
    合计 Total72333234
    A组 Group A25221110
    B组 Group B47112124
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-06
  • 修回日期:  2020-11-17
  • 网络出版日期:  2021-04-13
  • 刊出日期:  2021-05-27

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