基于核型不對(duì)稱性的電子卷材分析豹子花屬及百合屬13種25居群的核型研究

豹子花是百合科百合屬的一個(gè)非常接近的屬（梁松云，1984）。該屬共7種,我國(guó)有6種,其中豹子花(N.pardanthina)和多斑豹子花(N.meleagrina)為我國(guó)特有種(汪發(fā)纘和唐進(jìn),1980)。豹子花屬分布于青藏高原東南緣,集中分布在我國(guó)云南西北部及其鄰近地區(qū),僅阿薩姆豹子花(N.synaptica)單獨(dú)出現(xiàn)在印度東北部。自1889年Franchet以N.pardanthina為模式種建立豹子花屬以來(lái)(Sealy,1950),該屬作為一個(gè)獨(dú)立的屬是否成立,以及屬的范圍等一直存在爭(zhēng)議。長(zhǎng)期以來(lái),各學(xué)者的看法不盡相同,結(jié)果造成該屬和百合屬內(nèi)一些種類(lèi)的歸屬頻繁變動(dòng)(梁松筠,1984)。豹子花屬中的開(kāi)瓣豹子花(N.aperta)和云南豹子花(N.saluenensis)與百合屬中的尖被百合(Liliumlophophorum)、紫花百合(L.souliei)、墨江百合(L.henrici)、小百合(L.nanum)曾被來(lái)回置于兩個(gè)屬中。吳征鎰等(1994)和梁松筠(1984)認(rèn)為豹子花屬很可能是在青藏高原隆起的過(guò)程中從百合屬新近分化出來(lái)的一個(gè)年輕的分類(lèi)群。無(wú)論從形態(tài)特征(虞泓等,1996b;Sealy,1950,1983)、地理分布(梁松筠,1995)還是分子系統(tǒng)學(xué)(Nishikawa等,1999;Hayashi和Kawano,2000;崔光芬等,2008;周頌東,2008)的研究來(lái)看,豹子花屬都與百合屬有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系,因此研究二者的細(xì)胞分類(lèi)學(xué)和地理學(xué)并探討二者的親緣關(guān)系不僅對(duì)闡明豹子花屬與百合屬的系統(tǒng)發(fā)育與進(jìn)化具有十分重要的意義,而且對(duì)研究青藏高原的隆起對(duì)植物的影響和青藏高原的生物多樣成因等均具有一定的價(jià)值。前人對(duì)該屬的花粉形態(tài)學(xué)(梁松筠和張無(wú)休,1985;虞泓和黃瑞復(fù),1994a)、種子形態(tài)解剖學(xué)(任祝三和李恒,1990)、細(xì)胞分類(lèi)學(xué)(謝曉陽(yáng)等,1992;王麗等,1993;虞泓和黃瑞復(fù),1994b;虞泓等,1996a,c)、組織培養(yǎng)(魯元學(xué)等,1998;吳麗芳等,2009)、分子系統(tǒng)學(xué)(Nishikawa等,1999;Hayashi和Kawano,2000;崔光芬等,2008;周頌東,2008)、細(xì)胞地理學(xué)(吳征鎰等,1994)和形態(tài)特征的多態(tài)性(虞泓等,1996b;Sealy,1950,1983)等方面都進(jìn)行過(guò)研究,積累了一定的資料。盡管如此,目前對(duì)該屬的細(xì)胞學(xué)仍然缺乏系統(tǒng)的、全面的研究?！禙loraofChina》(Liang和Minoru,2000)中對(duì)豹子花屬進(jìn)行了大量的修訂,大部分種類(lèi)現(xiàn)在已經(jīng)被歸并或置于百合屬中。鑒于該屬的界定、屬下分類(lèi)等級(jí)等系統(tǒng)學(xué)問(wèn)題,有必要對(duì)豹子花屬的細(xì)胞分類(lèi)學(xué)及細(xì)胞地理學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文以國(guó)產(chǎn)6種11居群豹子花屬植物以及與豹子花屬近緣的百合屬植物尖被百合、墨江百合、紫花百合、滇百合(L.bakerianum)、鄉(xiāng)城百合(L.xanthellum)、匍莖百合(L.lankongense)、文山百合(L.wenshanense)等7種14居群為研究對(duì)象,綜合前人對(duì)該類(lèi)群研究已有的資料,對(duì)豹子花屬及其近緣的百合屬植物進(jìn)行核型比較及細(xì)胞地理學(xué)研究,旨在探討豹子花屬的系統(tǒng)地位、豹子花屬與百合屬的親緣關(guān)系以及豹子花屬的進(jìn)化等問(wèn)題,為該屬的系統(tǒng)分類(lèi)提供細(xì)胞分類(lèi)學(xué)和細(xì)胞地理學(xué)資料。1材料和方法1.1材料表面實(shí)驗(yàn)材料均采自野外,并將各居群引種栽培于實(shí)驗(yàn)室花盆中,產(chǎn)地、海拔及憑證標(biāo)本(存放于四川大學(xué)植物標(biāo)本館SZ)見(jiàn)表1。1.2染色體計(jì)數(shù)及不對(duì)稱系數(shù)野外采集活植株及憑證標(biāo)本,鱗莖帶回室內(nèi)培養(yǎng),待鱗莖長(zhǎng)出根尖后,取根尖供試,或?qū)⒎N子萌發(fā)至根尖長(zhǎng)約1cm時(shí),取根尖,用0.1%的秋水仙堿水溶液與飽和對(duì)二氯苯水溶液1∶1混合液預(yù)處理8～10h,以卡諾氏固定液(冰乙酸∶無(wú)水乙醇=1∶3)固定過(guò)夜,然后轉(zhuǎn)入70%乙醇中,置4℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆?。制片時(shí),用1mol·L-1鹽酸(60℃恒溫)水解5～6min,改良苯酚品紅染色,常規(guī)壓片、鏡檢,將中期分裂相良好的玻片制成永久裝片(中性樹(shù)膠封片)。核型分析按Levan等(1964)的方法,染色體計(jì)數(shù)以50個(gè)細(xì)胞統(tǒng)計(jì)大于85%的數(shù)目為本種的染色體數(shù)目,核型分析方法按照李懋學(xué)和陳瑞陽(yáng)(1985)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,核型參數(shù)以至少5個(gè)分散良好的中期細(xì)胞染色體測(cè)量計(jì)算獲得。核型分類(lèi)按照Stebbins(1971)的標(biāo)準(zhǔn),核型不對(duì)稱系數(shù)(As.K%)計(jì)算公式為:長(zhǎng)臂總長(zhǎng)/全組染色體總長(zhǎng)×100,并首次使用Paszko(2006)的新的不對(duì)稱系數(shù)AI(AI=CVCL×CVCI/100),其中CVCL=A2×100=SCL/XCL×100(式中的CVCL代表染色體長(zhǎng)度變異系數(shù)coefficientofvariationofchromosomelength,A2代表染色體間不對(duì)稱系數(shù)theinterchromosomalasymmetryindex,SCL代表染色體長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)差thestandarddeviationofchromosomelength,XCL代表染色體長(zhǎng)度的平均值themeanchromosomelength),CVCI=SCI/XCI×100(式中的CVCI代表著絲粒指數(shù)變異系數(shù)coefficientofvariationofcentromericindex,SCI代表著絲粒指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差thestandarddeviationofcentromericindex,XCI代表著絲粒指數(shù)的平均值themeancentromericindex)。此外,本文還以CVCI對(duì)CVCL作散點(diǎn)圖,比較不同類(lèi)群的親緣關(guān)系。憑證玻片存四川大學(xué)植物系統(tǒng)與分子進(jìn)化實(shí)驗(yàn)室。2百合尼西居群中b染色體的類(lèi)型及大小豹子花屬6種11居群與百合屬7種14居群植物的核型比較見(jiàn)表2,核型圖見(jiàn)圖版Ⅰ-Ⅳ,CVCL-CVCI散點(diǎn)圖見(jiàn)圖1。結(jié)果表明,除豹子花為非整倍體、美麗豹子花為三倍體外,其余類(lèi)群均為二倍體,染色體數(shù)目2n=2x=24,染色體基數(shù)x=12。在豹子花、文山百合、鄉(xiāng)城百合的尼西居群中發(fā)現(xiàn)有B染色體。核型類(lèi)型有3A和3B兩種類(lèi)型。不對(duì)稱系數(shù)As.K%在76.00%～81.75%之間變化,以鄉(xiāng)城百合尼西居群的細(xì)胞型B為最低,開(kāi)瓣豹子花的碧塔海居群為最高。不對(duì)稱系數(shù)AI在7.12～19.01之間變化,以鄉(xiāng)城百合尼西居群的細(xì)胞型A為最低,豹子花為最高。核型不對(duì)稱性強(qiáng)。CVCL-CVCI散點(diǎn)圖很明顯的分成三塊,尖被百合和鄉(xiāng)城百合的全部居群集中成一塊,除豹子花以外的其它所有類(lèi)群組成第二塊,豹子花偏居一隅。在本研究中,首次發(fā)現(xiàn)在豹子花中存在非整倍性變異的細(xì)胞型,美麗豹子花的三倍體核型為首次報(bào)道,4個(gè)居群的鄉(xiāng)城百合核型為首次報(bào)道。3討論3.1百合屬進(jìn)化的親水性及染色體組成特征As.K%=長(zhǎng)臂總長(zhǎng)/全組染色體總長(zhǎng)×100,AI=染色體長(zhǎng)度變異系數(shù)CVCL×著絲粒指數(shù)變異系數(shù)CVCI/100。Paszko(2006)認(rèn)為AI能反映核型上的微小變異,因此能更準(zhǔn)確地反映核型的不對(duì)稱性程度。本研究中的豹子花屬植物,As.K%在78.40%～81.75%之間變化,AI在12.76～19.01之間變化;百合屬植物As.K%在76.00%～80.92%之間變化,AI在7.12～14.29之間變化。盡管常規(guī)核型分析是一種較為粗放的分析方法,但從豹子花屬植物與百合屬植物As.K%和AI的變化范圍來(lái)看,豹子花的As.K%和AI值似乎要比百合高,也即豹子花屬的不對(duì)稱性比百合屬?gòu)?qiáng),豹子花屬可能比百合屬進(jìn)化;而從形態(tài)特征來(lái)看,豹子花屬相對(duì)于百合屬有一些特化的特征(如豹子花的花絲下部膨大成圓筒狀),這些都為吳征鎰等(1994)和梁松筠(1984)提出的豹子花屬可能是從百合屬進(jìn)化而來(lái)的推論找到了支撐。CVCL-CVCI散點(diǎn)圖能較好地反映近緣類(lèi)群之間的親緣關(guān)系(Paszko,2006)。在圖1中,鄉(xiāng)城百合與尖被百合集中在一處,說(shuō)明二者親緣關(guān)系較近。這也可從兩者在As.K%、AI、核型類(lèi)別與染色體組成類(lèi)型等參數(shù)的相似性上得到有力支持。從表2可以看出,尖被百合與鄉(xiāng)城百合的As.K%與AI均偏低,兩者的As.K%均在78%左右變化,AI在8左右變化;核型類(lèi)別以3A型居多;二者在染色體組成類(lèi)型上也呈現(xiàn)相同的特點(diǎn),即有較多的st染色體,16～20條不等,t染色體很少,僅2條或無(wú)。同時(shí)可見(jiàn)尖被百合與鄉(xiāng)城百合不對(duì)稱性較弱,根據(jù)Stebbins(1971)“對(duì)稱——原始,不對(duì)稱——進(jìn)化”的觀點(diǎn),尖被百合和鄉(xiāng)城百合可能是百合屬內(nèi)較為原始的類(lèi)群。另外值得注意的是豹子花在CVCL-CVCI散點(diǎn)圖中的位置,該種與其它類(lèi)群分離開(kāi)來(lái),獨(dú)居一角。這主要是由其較高的CVCL值造成的,也就是說(shuō)該種的染色體長(zhǎng)度變化較大,而究其原因是該種除含一對(duì)m和一對(duì)sm染色體外尚有一條較長(zhǎng)的m染色體(圖版Ⅰ:3,4)。前人(謝曉陽(yáng)等,1992;王麗等,1993;虞泓等,1996a)報(bào)道的豹子花的核型公式為2n=2x=24=2m+2sm+(6～12)st+(14～8)t,未發(fā)現(xiàn)B染色體存在。從本文的核型圖(圖版Ⅰ:3,4)可見(jiàn),最后一組染色體為一條很長(zhǎng)的m染色體和一條B染色體排列在一起,這條所謂的“B”染色體很可能是一條常染色體。這一長(zhǎng)一短染色體結(jié)構(gòu)很有可能是豹子花在向外擴(kuò)散過(guò)程中,染色體發(fā)生了羅伯遜易位,導(dǎo)致大型具中部著絲粒染色體的產(chǎn)生,同時(shí)也形成了一條小型的新的染色體,或者可以稱為B染色體。這些小型染色體在后來(lái)的進(jìn)化歷程中的丟失造成了染色體基數(shù)的下降。該種只有23條染色體加1條B染色體,即為非整倍體。該類(lèi)群所具有的一條長(zhǎng)的m染色體加一條B染色體可看成是該物種正處于分化過(guò)程中,其核型正好顯示了染色體正在發(fā)生劇烈的結(jié)構(gòu)變異。3.2第二次狹窄和b體染色體3.2.1不同類(lèi)型罪犯所具有的染色體特征豹子花屬和百合屬植物染色體中存在大量次縊痕,其數(shù)目、在染色體上的位置變化很大,常成為區(qū)分某些近緣種的重要特征(李懋學(xué)和張敩芳,1991)。謝曉陽(yáng)等(1992)曾將百合屬、貝母屬、豹子花屬和大百合屬常見(jiàn)次縊痕分為四個(gè)大類(lèi)型,周頌東(2008)將百合族次縊痕分為了五個(gè)大類(lèi)型。本文在此基礎(chǔ)上對(duì)豹子花屬和百合屬內(nèi)出現(xiàn)的次縊痕類(lèi)型進(jìn)行了增補(bǔ),并將其分為五個(gè)大類(lèi)型,每一大類(lèi)型內(nèi)分若干小類(lèi)型[圖2,參考謝曉陽(yáng)等(1992),周頌東(2008)]。將本文中所研究類(lèi)群和前人所做相關(guān)類(lèi)群的染色體上出現(xiàn)的次縊痕類(lèi)型歸納為附表1。豹子花屬內(nèi)次縊痕主要為類(lèi)型Ⅰ-ⅰ和類(lèi)型Ⅳ-ⅱ、Ⅳ-ⅲ,即次縊痕位于m或sm染色體短臂靠近著絲粒處和次縊痕位于st染色體長(zhǎng)臂上,前者主要出現(xiàn)在第1對(duì)染色體上,后者主要出現(xiàn)在第6對(duì)、第8對(duì)和第9對(duì)染色體上,偶爾出現(xiàn)在第4對(duì)、第5對(duì)和第7對(duì)染色體上(附表1)。核型中無(wú)次縊痕的種類(lèi)是較原始的,具次縊痕和次縊痕多的種類(lèi)是進(jìn)化的;端部隨體較居間隨體原始;也即次縊痕類(lèi)型Ⅰ、Ⅲ較Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ進(jìn)化(周頌東,2008)。為了方便敘述和尋找規(guī)律,對(duì)豹子花屬已歸并的種均以其現(xiàn)有種名為準(zhǔn)。從附表1中可見(jiàn),豹子花分布于大理(王麗等,1993;虞泓等,1996b)的居群不僅存在Ⅰ型的次縊痕,還存在Ⅲ型次縊痕;而分布于貢山(謝曉陽(yáng)等,1992)和福貢(本研究)的居群有Ⅰ型次縊痕,而無(wú)Ⅲ型次縊痕。吳征鎰等(1994)曾指出貢山縣境內(nèi)的高黎貢山為豹子花屬的起源地及分化中心,由此可知,豹子花在向外擴(kuò)散的過(guò)程中,由其分化中心貢山經(jīng)漾濞到達(dá)大理,次縊痕經(jīng)歷了從無(wú)到有,再到類(lèi)型Ⅲ的進(jìn)化過(guò)程。在開(kāi)瓣豹子花和云南豹子花中也存在與豹子花相同的情形。開(kāi)瓣豹子花所具進(jìn)化的次縊痕類(lèi)型,大理居群(本研究)有次縊痕類(lèi)型Ⅰ和類(lèi)型Ⅲ,而貢山居群(謝曉陽(yáng)等,1992)則僅具I型次縊痕而無(wú)III型次縊痕;云南豹子花的云龍居群(王麗等,1993)有Ⅰ型、Ⅲ型和IV型次縊痕,而貢山居群(本研究)僅具I型和IV型次縊痕(附表1)。由此可知,豹子花屬植物在由西向東擴(kuò)散的過(guò)程中,是通過(guò)染色體的結(jié)構(gòu)變異,即次縊痕類(lèi)型由無(wú)→有,由I型次縊痕→IV型→III型,其遷移路線為貢山→云龍→大理。因此,豹子花屬內(nèi)次縊痕的變異可能是該屬植物進(jìn)化的重要途徑之一。該屬內(nèi)大量的次縊痕反映了該屬植物種間、種內(nèi)的劇烈分化;是染色體發(fā)生易位、倒位和缺失等結(jié)構(gòu)變異在染色體外部形態(tài)的表現(xiàn)(周頌東,2008)。豹子花屬植物在擴(kuò)大其生存空間過(guò)程中,通過(guò)染色體結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生嶄新的連鎖基因,獲得較高的適合度,從而增加其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性,表現(xiàn)為大量次縊痕的存在。例如,豹子花的大理居群存在相當(dāng)數(shù)量的Ⅲ型次縊痕,這是一種進(jìn)化的表現(xiàn),這些次縊痕很可能代表了結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生的新的基因連鎖群。根據(jù)Stebbins(1971)的基因連鎖群假說(shuō)(linkedgeneclusterhypothesis),在向不對(duì)稱性進(jìn)化過(guò)程中變長(zhǎng)了的染色體臂,包含具適應(yīng)意義的連鎖基因群。如果染色體組分中出現(xiàn)了有利突變,可以預(yù)料自然選擇會(huì)保留那些把有利的突變基因轉(zhuǎn)到連鎖基因群上的易位和倒位,由此通過(guò)基因的調(diào)節(jié)作用提高對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性(洪德元,1990)。3.2.2生物量和環(huán)境條件對(duì)其染色體的基B染色體是正常染色體組分之外的一種額外染色體,國(guó)外已有研究證明B染色體是A染色體有絲分裂的錯(cuò)誤導(dǎo)致產(chǎn)生的片段(Jones和Houben,2003)。B染色體的存在是結(jié)構(gòu)變異的產(chǎn)物,同時(shí)是發(fā)生結(jié)構(gòu)變異的證據(jù)(虞泓等,1996a)。在本研究中存在B染色體的種類(lèi)有豹子花、文山百合、鄉(xiāng)城百合的尼西居群。高黎貢山地處怒江大峽谷,山勢(shì)陡峻而險(xiǎn)要,是地殼抬升后受河流分割而成的斷塊山地,多為變質(zhì)巖組成;高山峽谷復(fù)雜的地形和懸殊的生態(tài)環(huán)境,為各種動(dòng)植物提供了有利的生存條件。高黎貢山上的豹子花已有的核型報(bào)道染色體數(shù)目均為2n=2x=24;當(dāng)其向外擴(kuò)大其生存地域時(shí),即擴(kuò)散到福貢地區(qū)時(shí),豹子花的核型開(kāi)始出現(xiàn)非整倍體,僅23條染色體,推測(cè)可能是2條st或t染色體發(fā)生羅伯遜易位,從而引起著絲粒并合所致,在此過(guò)程中由斷裂的某些短臂形成了B染色體。造成這種劇烈的染色體結(jié)構(gòu)變異的原因可能是福貢地區(qū)海拔高(表1),土壤質(zhì)地為黃紅壤和典棕壤,環(huán)境條件比其原產(chǎn)地更為復(fù)雜和惡劣。而產(chǎn)于福貢地區(qū)的另一豹子花屬植物美麗豹子花為三倍體(圖版Ⅰ:5,6),似乎也說(shuō)明由于該地生境特殊,導(dǎo)致生長(zhǎng)在此地的植物常在染色體結(jié)構(gòu)和倍性上發(fā)生劇烈變化。而豹子花中B染色體的存在很可能是染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生存環(huán)境適應(yīng)的一種表型特征(洪德元,1990)。虞泓和黃瑞復(fù)(1994a,b)對(duì)分布于云南中甸地區(qū)的滇蜀豹子花N.forrestii(開(kāi)瓣豹子花)的核型研究也表明,B染色體的存在及分布與染色體結(jié)構(gòu)變異密切聯(lián)系,高海拔地區(qū)居群出現(xiàn)B染色體的幾率較大。豹子花屬植物在其起源中心向外擴(kuò)散遷移的過(guò)程中,當(dāng)新生境變得異常復(fù)雜多樣時(shí)(如高海拔、或生境異常惡劣),物種往往發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)的變異,如羅伯遜易位、臂間和染色體間易位、倒位等,從而導(dǎo)致大型具中部著絲粒染色體產(chǎn)生的同時(shí)也形成了一些小型的新的染色體,稱為B染色體。關(guān)于B染色體存在的意義,雖然對(duì)系統(tǒng)分類(lèi)沒(méi)有多大價(jià)值,但它的存在被證明對(duì)植物克服不利環(huán)境,或者對(duì)植物適應(yīng)新環(huán)境有利(洪德元,1990)。3.3豹子花的進(jìn)化軌跡3.3.1非整倍化和多倍化結(jié)合本研究和前人已有報(bào)道,將豹子花屬的染色體數(shù)目與倍性變化統(tǒng)計(jì)為表3。由表中可以看出,豹子花屬內(nèi)非整倍體和多倍體雖不常見(jiàn),但也有少數(shù)種類(lèi)的個(gè)別居群中確實(shí)存在染色體數(shù)目和倍性的變化。在貢山的開(kāi)瓣豹子花(謝曉陽(yáng)等,1992)全為二倍體,而在中甸地區(qū)(虞泓和黃瑞復(fù),1994b;虞泓等,1996c)則不僅存在二倍體還存在非整倍體、單倍體和三倍體(表2,3),說(shuō)明該種在由貢山從南向北遷移到中甸的過(guò)程中出現(xiàn)了染色體非整倍化和多倍化現(xiàn)象,表明該類(lèi)群在擴(kuò)大生存空間過(guò)程中不僅出現(xiàn)了染色體結(jié)構(gòu)變異,還出現(xiàn)了染色體加倍化變異。因此,開(kāi)瓣豹子花的核型可能同時(shí)存在非整倍化和多倍化兩條進(jìn)化路線。分布在貢山(謝曉陽(yáng)等,1992)和大理(王麗等,1993)的豹子花均為二倍體,而產(chǎn)于福貢(本研究)的豹子花為非整倍體,說(shuō)明該種在由貢山向北遷移到福貢的過(guò)程中出現(xiàn)了染色體非整倍化現(xiàn)象,表明該種的起源地或祖先種分布地是高黎貢山,在擴(kuò)大生存空間過(guò)程中出現(xiàn)了染色體結(jié)構(gòu)變異。因此,非整倍化是豹子花的進(jìn)化機(jī)制或動(dòng)力之一。謝曉陽(yáng)等(1992)報(bào)道產(chǎn)于貢山的美麗豹子花存在葉輪生與葉散生兩種類(lèi)型,但均為二倍體,本文所研究的產(chǎn)于福貢地區(qū)的美麗豹子花為三倍體,說(shuō)明美麗豹子花在由貢山遷移到福貢的過(guò)程中出現(xiàn)了染色體加倍化現(xiàn)象,表明該種的起源地或祖先種分布地在高黎貢山,在擴(kuò)大生存空間過(guò)程中出現(xiàn)了染色體加倍變異。多倍化是該物種核型進(jìn)化的一條路線。一般而言,非整倍體、三倍體和五倍體會(huì)導(dǎo)致減數(shù)分裂的紊亂,使育性降低,但因?yàn)楸踊▽倏赏ㄟ^(guò)鱗莖進(jìn)行無(wú)性繁殖,使得變異類(lèi)型得以保存下來(lái)并在在自然界中存在,豹子花屬的核型則因此呈現(xiàn)豐富的多態(tài)性,可以預(yù)料隨著研究的深入將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的豹子花屬內(nèi)種間和居群間多樣化的核型。綜合本研究和前人關(guān)于豹子花屬的核型資料,可以看出豹子花在其起源中心地區(qū),其核型幾乎比較恒定地為二倍和整倍體,而在向外擴(kuò)散擴(kuò)大其生存空間的過(guò)程中,環(huán)境條件變化帶來(lái)的特殊生境(或高海拔或惡劣的生存環(huán)境或特殊的土壤、水熱條件等),對(duì)剛擴(kuò)散進(jìn)入的豹子花屬植物是不利的,為克服環(huán)境變化帶來(lái)的不利,豹子花通過(guò)發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異或染色體加倍增強(qiáng)其對(duì)新生境的適應(yīng)性。因此,多倍化和非整倍化是豹子花屬植物進(jìn)化的途徑之一。3.3.2開(kāi)瓣浚德花染色體系的群落差異及進(jìn)化機(jī)制豹子花屬植物屬于大染色體,且染色體基數(shù)高,在有絲分裂中易導(dǎo)致染色體交錯(cuò)糾纏,使染色體發(fā)生結(jié)構(gòu)變異的機(jī)率的增加。Stebbins(1971)曾指出百合屬內(nèi)的倒位屬于等臂式倒位,相互易位的節(jié)段等長(zhǎng)或很小,因而對(duì)核型無(wú)明顯改變。這種情形在豹子花屬中也存在。豹子花屬植物一般生長(zhǎng)在高海拔的地方,復(fù)雜變化的環(huán)境條件引起頻繁的染色體結(jié)構(gòu)變異,包括各種形式的倒位和易位,特別是產(chǎn)生類(lèi)型或數(shù)量不同的次縊痕。染色體結(jié)構(gòu)變異是豹子花屬的主要進(jìn)化機(jī)制之一。在CVCL-CVCI散點(diǎn)圖中,開(kāi)瓣豹子花各個(gè)居群分散較開(kāi),不像鄉(xiāng)城百合與尖被百合的居群點(diǎn)分布集中,說(shuō)明開(kāi)瓣豹子花的染色體長(zhǎng)度變異系數(shù)CVCL和著絲粒指數(shù)變異系數(shù)CVCL在不同居群之間變化較大,從而證實(shí)開(kāi)瓣豹子花染色體系統(tǒng)變異較大,核型尚未趨于穩(wěn)定。虞泓和黃瑞復(fù)(1994b)對(duì)中甸地區(qū)滇蜀豹子花(開(kāi)瓣豹子花)的研究結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。從外部形態(tài)上來(lái)看,開(kāi)瓣豹子花形態(tài)特征具有豐富的多態(tài)性(Sealy,l983),其重要原因很可能是開(kāi)瓣豹子花的染色體系統(tǒng)還不穩(wěn)定,經(jīng)常發(fā)生結(jié)構(gòu)變異,從而成為其形態(tài)變異的遺傳基礎(chǔ)。前人曾將豹子花屬屬下分為2個(gè)組(Sealy,1983;梁松筠,1984),但本文從CVCL-CVCI散點(diǎn)圖上并不能根據(jù)類(lèi)群之間親緣關(guān)系的親疏很明確地將豹子花屬分為2個(gè)組,這很可能是由于取樣不足造成的。滇西豹子花曾被當(dāng)作豹子花的一個(gè)變種(汪發(fā)纘和唐進(jìn),1980),兩者形態(tài)上的區(qū)別在于葉形的不同,但在CVCL-CVCI散點(diǎn)圖上兩者相差較遠(yuǎn),造成這一現(xiàn)象的原因很可能是本文研究的豹子花為非整倍體,高的CVCL值使其與滇西豹子花相距很遠(yuǎn)。此外,在CVCL-CVCI散點(diǎn)圖上縱觀整個(gè)豹子花屬可以發(fā)現(xiàn)其在染色體長(zhǎng)度上的變異程度大于著絲粒位置的變化,可見(jiàn)在豹子花屬內(nèi)核型變異不是一個(gè)隨機(jī)的現(xiàn)象,變異和選擇的式樣也同樣不是隨機(jī)的,即核型進(jìn)化具定向選擇性(洪德元,1990)。3.3.3高黎貢山上的麻黃花屬雖然豹子花屬植物可同時(shí)通過(guò)染色體數(shù)目的整倍或非整倍變異與染色體結(jié)構(gòu)變異兩條途徑進(jìn)化,但從二者發(fā)生的頻率來(lái)看,染色體的結(jié)構(gòu)變異可能是其主要的進(jìn)化方式,核型中大量次縊痕的存在是其表現(xiàn)。而多倍化或非整倍化可能只是豹子花屬植物進(jìn)化的一個(gè)方向或一條旁支。吳征鎰等(1994)曾指出豹子花屬的起源地在青藏高原東南緣的橫斷山區(qū),而時(shí)間則是第三紀(jì)之后即中新世或更晚,高黎貢山是豹子花的起源地、世界頻度中心和多樣化中心。按照現(xiàn)在的分類(lèi)系統(tǒng)(Liang和Minoru,2000),國(guó)產(chǎn)豹子花屬植物6種在高黎貢山上均有分布,即在外部形態(tài)上,這里分布的豹子花屬植物既有原始的種類(lèi)也有進(jìn)化的種類(lèi)。在核型組成上,這里的豹子花屬植物幾乎全為二倍體且其較為一致的核型公式為:2n=2x=24=2m+2sm+8st+12t,核型類(lèi)型為3B和3A,次縊痕類(lèi)型以Ⅰ和IV居多。而以高黎貢山為中心,分布在四周的豹子花屬植物核型呈現(xiàn)多態(tài)性,不僅出現(xiàn)了非整倍體(如本研究中的豹子花)、多倍體(如美麗豹子花),還出現(xiàn)了次縊痕類(lèi)型Ⅲ型(如豹子花、開(kāi)瓣豹子花和云南豹子花)。由此推斷,豹子花屬植物從橫斷山區(qū)的高黎貢山向四周擴(kuò)散時(shí),細(xì)胞核型方面伴隨著出現(xiàn)了三倍體、B染色體和次縊痕類(lèi)型上的Ⅲ和V類(lèi)型,同時(shí)還出現(xiàn)了非整倍體類(lèi)型,從而形成了豹子花屬現(xiàn)在的分布格局。3.3.4積極探索推動(dòng)果酒花屬進(jìn)化的觀點(diǎn)吳征鎰等(1994)曾對(duì)百合族的細(xì)胞地理學(xué)及各屬間系統(tǒng)關(guān)系進(jìn)行了討論。豹子花屬共7種,除印度阿薩姆山地(3350～3660m)具一特有種外,我國(guó)產(chǎn)6種,這6種豹子花在高黎貢山均有分布。豹子花屬種類(lèi)由高黎貢山向四周逐漸減少,南止于高黎貢山南端騰沖(云南豹子花),北止于西藏的察隅(開(kāi)瓣豹子花),向西通過(guò)緬甸進(jìn)入印度阿薩姆(阿薩姆豹子花1種),向東經(jīng)云南的大理、會(huì)澤到達(dá)四川的雷波(豹子花和多斑豹子花)。時(shí)至今日,隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)豹子花屬的研究,特別是細(xì)胞學(xué)資料的不斷完善與豐富,我們?cè)賮?lái)探討豹子花屬的起源和分化中心以及遷移擴(kuò)散規(guī)律情況。從附表2中可以看出,貢山上的豹子花屬植物染色體的次縊痕類(lèi)型主要為Ⅰ-i和Ⅳ-iv,偶爾出現(xiàn)Ⅱ型和Ⅴ型。分布在大理等地的豹子花開(kāi)始出現(xiàn)Ⅲ型次縊痕,可看作一種進(jìn)化的表現(xiàn)。從所具的次縊痕類(lèi)型來(lái)看,貢山的豹子花比其它地方的原始。從倍性上來(lái)看,貢山上的豹子花屬植物幾乎全為二倍體,沒(méi)有非整倍體和多倍體的發(fā)現(xiàn),而在高黎貢山以北的福貢等地發(fā)現(xiàn)有非整倍體和三倍體的豹子花存在。高黎貢山上分布有6種豹子花,其中滇西豹子花、美麗豹子花主要產(chǎn)于高黎貢山,分布區(qū)窄,并以開(kāi)瓣豹子花和豹子花的分布最為廣泛(吳征鎰等,1994)。以高黎貢山為中心,豹子花屬種類(lèi)向四周逐漸減少,而貢山上的豹子花核型較原始,綜合各方面證據(jù),我們同意吳征鎰的觀點(diǎn),即高黎高山為豹子花屬的起源地及多樣化中心。豹子花屬植物以高黎貢山為中心向四周遷移擴(kuò)散時(shí),由于不同地區(qū)地理環(huán)境和遺傳背景的差異,不同地區(qū)具有不同的進(jìn)化模式。比如,豹