◎ 高習(xí)嘉,許 天,唐鑫雨,霍黎黎,李國泰,薛長松
(1.通化師范學(xué)院吉林省長白山生物種質(zhì)資源評價及應(yīng)用重點實驗室,吉林 通化 134000;2.吉林基蛋生物科技有限公司,吉林 長春 130000;3.通化果真不凡科技開發(fā)有限公司,吉林 通化 134000)
酸漿(Physalis alkekengiL.)與毛酸漿(Physalis pubescens Lamarck)均屬茄科[1]。二者營養(yǎng)價值高,味道甜美、清香可口,果實內(nèi)含有多種維生素、礦物質(zhì)、氨基酸和藥用成分,適合大眾消費(fèi),是老少皆宜的可食用特色漿果[2-3]。目前對于二者的研究主要集中在化學(xué)成分研究、栽培技術(shù)、功能性應(yīng)用等方面[4]。本實驗優(yōu)化酸漿與毛酸漿染色體制片方法,對多個不同地區(qū)種源進(jìn)行體細(xì)胞染色體分析,擬從細(xì)胞水平上為酸漿、毛酸漿的新品種選育提供基礎(chǔ)研究參考依據(jù),為酸漿、毛酸漿的功效評價篩選提供實驗材料[5]。
本實驗所選材料為多個地區(qū)酸漿屬市售或野外酸漿(紅菇蔦)與毛酸漿(黃菇蔦)種子,分別來源于吉林省、黑龍江省各地的種子市場或野外逸出種的采收。選取籽粒飽滿,大小均一的種子各若干份,每份20粒左右。
首先將種子置于60 ℃溫水中進(jìn)行燙種,待到水溫下降到室溫,取出,洗凈種子上的雜物。將被清洗過的種子放入事先配制好的0.1 mg·L-1赤霉素中,浸泡48 h,將其種皮軟化。軟化后將酸漿、毛酸漿種子取出,用濕潤的紗布將其包好,然后置于上下各墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中,放入30~35 ℃恒溫箱,每過5 h換一次紗布,直至全部種子發(fā)芽,注意保持培養(yǎng)皿內(nèi)濕潤,待根尖長至1 cm左右,取出,挑選其中品相完好,種牙沒有折斷的種子,備用。
1.2.1 預(yù)處理
在10:00或者15:00左右將備用的種子取出,小心剪取種子的根尖部位,把剪好的根尖放入對二氯苯飽和溶液進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理時間為5~6 h。
1.2.2 固定
將預(yù)處理后的種子根尖放入無水乙醇∶冰醋酸=3∶1中固定10 h左右,注意讓根尖保持在液面之下,不能讓根尖干燥。固定后將根尖取出,將殘留在表面的試劑用濾紙輕輕擦凈,然后將種子放入放置有60%乙醇溶液的培養(yǎng)皿中,4 ℃低溫保存,備用。
1.2.3 解離
將固定好的根尖取出,擦凈,放入裝有1 mol·L-1的鹽酸溶液的錐形瓶中,在60 ℃水浴鍋解離,解離時間一般為6 min或7 min(以解離程度完全為度調(diào)整時間,解離時間最長可至12 min左右,最短為6 min左右),解離后取出,蒸餾水清洗,重復(fù)3次,每次5~10 min。
1.2.4 染色壓片
將清洗后的根尖取出,在載玻片上切取根尖前端1 mm分生區(qū),放在另一片干凈的載玻片上,滴入改良石炭酸品紅染色液,輕輕蓋上蓋玻片染色,用一手拇指輕輕按壓固定蓋玻片,另一手拇指輕刮蓋玻片使細(xì)胞分散,用濾紙吸出多余染色液。設(shè)定3個染色時間分別為15 min、20 min、30 min,觀察染色情況,最后取染色度較好的時間段為染色標(biāo)準(zhǔn)時間并適時調(diào)整。
1.2.5 顯微鏡觀察
將載玻片放在顯微鏡載物臺上,將根尖部位放置在光圈正中央,先用40倍物鏡找到清晰中期分裂相,再用100倍油鏡觀察清晰完整染色體,并記錄染色體染色情況,染色體條數(shù)。
酸漿(紅菇蔦)與毛酸漿(黃菇蔦)種子種皮較硬,在試驗時發(fā)現(xiàn)發(fā)芽率過低,影響實驗進(jìn)度。因此先考察了酸漿、毛酸漿種子萌發(fā)處理條件與方法,獲得了較好的萌發(fā)率。
對二氯苯飽和溶液是應(yīng)用廣泛的預(yù)處理試劑,處理細(xì)胞的機(jī)制是破壞紡錘絲的形成,使細(xì)胞周期停留在有絲分裂中期,得到良好的染色體制片,以便于進(jìn)行染色體的計數(shù)和形態(tài)觀察[6]。用冰水混合物的處理作用效果同化學(xué)試劑相同,得到有絲分裂中期的染色體制片[7]?,F(xiàn)在也有越來越多的學(xué)者將預(yù)處理試劑混合使用[8]。本實驗中,分別對上述情況進(jìn)行考察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于酸漿與毛酸漿,用對二氯苯飽和溶液4 ℃處理2個品種的根尖,作用效果明顯,染色體較為清晰,易于觀察染色體數(shù)目。
植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁,不利于后期的染色和制片[9]。解離的作用機(jī)制是軟化細(xì)胞壁去除果膠[10]。對于不同的植物材料,解離液的選擇和解離時間均不相同。本實驗中采用的是酸解方式,選用的解離液是1 mol·L-1HCl。作用效果明顯,解離后的細(xì)胞背景清晰。由于材料不同,解離時間也會有所不同。經(jīng)考察,本實驗最終確定采用的是60 ℃酸解3~6 min,其中多數(shù)6 min的染色體圖像效果較佳。
實驗過程中,由于諸多可變因素均可影響實驗最終染色效果,因此實驗設(shè)置3個染色時間以應(yīng)對諸多可變因素對實驗最終染色效果的影響。每次實驗中,按1.2.4設(shè)定的3個染色時間,分別在15 min、20 min、30 min時間段采樣,觀察染色情況進(jìn)行試驗,選取染色度最佳的時間段作為該次實驗染色時間標(biāo)準(zhǔn)。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),本操作方法可以應(yīng)對試驗過程中的復(fù)雜情況,獲得高效快捷的染色結(jié)果。同次實驗過程中不同時間染色效果舉例見圖1(a)、圖1(b)和圖 1(c)。
如圖2(a)、圖2(b)所示,經(jīng)過觀察可以看出不同地區(qū)來源的與毛酸漿(黃菇蔦)與酸漿(紅菇蔦)染色體均為24條,且均為二倍體,都屬小型染色體。這與許亮等[7]和沙成卓等[9]報道的毛酸漿的結(jié)果一致,而且還與酸漿屬的掛金燈的染色體數(shù)目保持一致,均是以近中部著絲粒染色體和中部著絲粒染色體為主,這與其進(jìn)化過程相一致[11-12]。
植物染色體的數(shù)目、形態(tài)等是最穩(wěn)定的細(xì)胞學(xué)特征之一,不同種的染色體有不同的數(shù)目、核型及體積等特征,表明了此種在系統(tǒng)演化的位置以及和相近種的親緣關(guān)系[13-15]。本研究結(jié)果表明,毛酸漿與同屬酸漿的染色體數(shù)目相似、核型相似,可為探討種間親緣關(guān)系提供參考,同時為酸漿與毛酸漿雜交、多倍體育種、篩選優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源以及具功能性的特色食品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了前期實驗基礎(chǔ)。