劉 棟，苗紅梅，馬 琴，王玉祥，馬建富，郭 娜，李愛榮，喬海明

(1.張家口市農業(yè)科學院，河北 張家口 075000； 2.河南省農業(yè)科學院芝麻研究中心，鄭州 450000)

根據用途和形態(tài)特征亞麻可分為纖維用型、油用型和油纖兼用型亞麻。油用型亞麻(胡麻)是我國西北及華北地區(qū)的重要油料作物之一，種植歷史悠久。亞麻油富含亞麻酸和亞油酸等不飽和脂肪酸；亞麻籽中含有木酚素等多種功能活性成分。亞麻油及相關加工產品深受消費者喜愛，因亞麻抗旱和耐瘠性突出，亞麻產業(yè)在高效旱作農業(yè)以及種植業(yè)結構調整中起著至關重要的作用。

但亞麻作為小宗作物，研發(fā)經費投入不足，相關基礎研究落后，特別是在染色體核型方面的研究較少。染色體核型分析是細胞遺傳學研究的基本方法，是研究物種演化、分類以及染色體結構、形態(tài)與功能之間的關系不可缺少的重要手段[1]。國外亞麻屬的核型分析始于半個多世紀前，到目前為止有多個亞麻種的核型已經明確[2-4]。相較于國外，國內進行亞麻屬染色體核型分析的研究起步較晚，且進展較慢。僅有少量研究針對亞麻的染色體數量和核型特征進行了觀察和分析[5-10]，且所用材料多為栽培種。因此，開展野亞麻核型分析研究，既可以為亞麻野生種的鑒定、分類、遺傳和演化研究提供豐富的細胞學信息，又可為今后利用種間雜交技術創(chuàng)制新種質提供選擇依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年1月在河南省農業(yè)科學院芝麻研究中心實驗室進行。野亞麻(L.stelleroidesPlanch.)種子于2018年9月采自河北省張家口市崇禮區(qū)高家營鎮(zhèn)把圖灣村S 242道路南邊山坡上，地理坐標為115°11′6″E，40°54′8″N，海拔高度1 180～1 300 m，野亞麻形態(tài)特征見圖1。

注：1為原生境；2為開花植株；3為花瓣；4為根；5為萼片邊緣有黑色球形腺體；6為蒴果和種子。 圖1 野亞麻原生境地及形態(tài)特征

1.2 材料處理及制片

采用酶解去壁低滲法進行染色體制片，在陳瑞陽等[11]的研究方法基礎上進行了優(yōu)化，具體步驟為： 1) 將亞麻種子放入50 mL離心管中，加入20 mL蒸餾水，離心管平放，固定在搖床上，28 ℃條件下恒溫培養(yǎng)，待根尖長至1～2 cm時，選健壯根尖取下備用；2) 預處理。將根尖直接浸泡在0.002 mol·L-18-羥基喹啉溶液中，4 ℃條件下過夜處理； 3) 固定。將根尖轉移到固定液中，固定2～3 h； 4) 前低滲。切取發(fā)白的根尖分生區(qū)組織，用水沖洗30 min； 5) 酶解。將盡量干的根尖置于2.5%果膠酶和2.5%纖維素酶等量混合液中，在雜交爐中37 ℃條件下避光處理過夜；6) 后低滲及固定。將根尖放在蒸餾水中沖洗2～3次(約30 min)，于固定液中4 ℃條件下處理2 h以上； 7) 涂片。取根尖，放在清潔的載片上，加固定液，用鑷子將根尖敲碎。滴加少許吉姆薩工作液，染色10～15 min，用流水沖洗載片，待干燥后即可鏡檢。用Leica DM 6000 B光學顯微鏡觀察根尖細胞染色體，100倍油鏡下對分裂中期細胞染色體進行拍照。

1.3 鏡檢及核型分析

選取30個染色體分散較好的細胞,統(tǒng)計各細胞染色體數目。以5個細胞各項指標平均值計算核型參數值，核型分析參照文獻[12]的方法，利用photoshop CS 5對清晰的染色體中期分裂圖像進行核型分析，核型分類參照Stebbins等[13]的分類標準，采用Arano[14]的方法計算核型不對稱系數，按照喬永剛等[15]的方法，繪制核型模式圖。

2 結果與分析

2.1 野亞麻染色體數目

對染色體分散較好的30個細胞進行觀察計數，所有觀察的細胞染色體數目均為2 n=2 x=20，未發(fā)現染色體數異常細胞，具體見圖2。

2.2 野亞麻染色體核型分析

選取5張清晰的染色體中期圖片進行核型分析，野亞麻的染色體數為20條，相對長度變幅為3.79～6.40，染色體臂比大于2的數量為0，最長染色體與最短染色體長度的比值為1.68，核型不對稱系數為54.15%，屬于1 A類型(見表1和圖2)。20條染色體全部為中部著絲點染色體(m)。野亞麻的核型公式為2 n=2 x=20=20 m。

表1 野亞麻(L.stelleroides Planch.)核型參數表

圖2 野亞麻的染色體形態(tài)特征及核型模式圖

3 討 論

亞麻科(Linaceae)有22個屬，其中亞麻屬(Linum)約200個種，主要分布于世界的溫帶和亞熱帶[16]。據中國植物志[17]記載，亞麻屬在中國約有9種，分布于西北、東北、華北和西南等地，其中包括野亞麻(L.stelleroidesPlanch.)。而據河北植物志[18]記載，亞麻屬在河北有3個種，分別為栽培亞麻(L.usitatissiumL.)、宿根亞麻(L.perenneL.)和野亞麻(L.stelleroidsPlanch.)。榮冬青等[19]于2016年報道，在張家口賜兒山發(fā)現垂果亞麻(L.nutansMaxim)后，河北省的亞麻種數量增加至4種(見分種檢索表)，其中宿根亞麻(L.perenneL.)[20-22]和垂果亞麻(L.nutansMaxim)[19,23]經過開發(fā)并在育種中得到利用，而野亞麻(L.stelleroidsPlanch.)只在陜西七里川[24]和長白山[25]被發(fā)現并采集，在河北省內只有書面記載，尚未有其原生境介紹以及植株與種子被采集的相關報道。

河北省亞麻屬分種檢索表[18]如下：

亞麻野生種具有抗旱、抗寒、耐鹽堿、耐瘠薄等特點，是胡麻品種改良的重要基因來源[26]。對野亞麻原生境地的調查以及考種數據表明，該種不僅抗旱耐瘠薄，且產量性狀優(yōu)異，特別是單株蒴果數最高可達830個。此次在張家口崇禮區(qū)發(fā)現的野亞麻(L.stelleroidsPlanch.)，豐富了野生種質資源庫，為下一步開展抗逆育種提供了優(yōu)異基因資源，同時為研究野生種和栽培種種間遺傳多樣性、野生資源優(yōu)異基因定位和克隆以及亞麻起源與進化等奠定了良好的材料基礎。

亞麻屬染色體數量(2 n=16,18,20,26,28,30,32,36,42,72,84)存在廣泛的變異，這說明染色體變異在亞麻種的形成過程中起著關鍵的作用[27]。對亞麻屬染色體數量的研究常伴著對其核型特征的研究。目前為止，關于國內的8個亞麻野生種的染色體數量以及核型的研究還未見相關報道。國內只有少量針對栽培亞麻的核型特征進行的研究，結果顯示，栽培種的染色體條數為30或者32，核型類型多為不對稱的“2 B”類型，是一種不對稱程度較高的染色體組，在系統(tǒng)發(fā)生上屬于比較進化的類型。另外，吳廣文等[28]對引自波蘭的多年生野生種黃花亞麻進行了核型分析，發(fā)現該野生種亞麻染色體有28條，且核型類型為“2 A”型，而針對國內亞麻野生種的核型特征研究尚屬空白。

本研究結果表明，野亞麻為二倍體，其核型公式為2 n=2 x=20=20 m，核型類型為1 A。比較本研究中野亞麻與栽培亞麻，發(fā)現該種與栽培種在染色體數量、大小和核型特征方面均具有較大差異。根據Stebbins等[13]的觀點，植物系統(tǒng)演化上處于比較古老或原始的植物，大多具有較對稱的核型，而不對稱的核型則常見于衍生的或進化較高級的植物中。據此，野亞麻的核型屬于對稱的類型，推斷該種在亞麻系統(tǒng)發(fā)生中處在較原始的位置。但要明確亞麻起源、演化的整個過程，需在將來的工作中盡可能多的收集國內外的亞麻野生種，在材料豐富的基礎上，從染色體和基因組水平上研究不同種間的核型特征和基因序列的遺傳多樣性，從而推測和判斷亞麻的起源與演化路徑。

4 結 論

本研究報道了亞麻屬野生種野亞麻(L.stelleroidesPlanch.)的染色體數量和核型特征，該結果可為研究栽培亞麻起源、演化和野生種的利用提供科學依據。