Đặc điểm hình thái học trong các môi trường sinh thái khác nhau và lập bản đồ vật lý của 5S và 45S rDNA trong Lilium distichum bằng phương pháp lai huỳnh quang tại chỗ

Revista Chilena de Historia Natural - 2015
Yoon-Jung Hwang1, Chang-Min Song2, Adnan Younis2,3, Chang-Kil Kim2, Yoon-Im Kang4, Ki-Byung Lim2,5
1Department of Life Science, Sahmyook University, Seoul, South Korea
2Department of Horticulture, Kyungpook National University, Daegu, South Korea
3Institute of Horticultural Sciences, University of Agriculture, Faisalabad, Pakistan
4National Institute of Horticultural & Herbal Science RDA, Suwon, South Korea
5Agricultural Research Institute, Kyungpook National University, Daegu, South Korea

Tóm tắt

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm điều tra các đặc điểm về hình thái, karyomorphological và môi trường sống của Lilium distichum sinh trưởng tự nhiên ở Hàn Quốc. Hiện nay, loài này có phân bố hạn chế và quần thể tự nhiên của nó đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng chủ yếu do sự phân mảnh hoặc phá hủy môi trường sống tự nhiên. Loài này được phân bố ở độ cao khoảng 1.000 đến 1.500 m so với mực nước biển với nhiệt độ trung bình là 22°C. Các đặc điểm của đất xung quanh môi trường sống tự nhiên bao gồm đất thịt và đất thịt sét với hàm lượng chất hữu cơ (10,82%), pH (5,22), độ dẫn điện (EC) (0,37 dS/m), tổng ni tơ (0,45%) và khả năng trao đổi cation (34,3 cmol+/kg). Thời gian nở hoa đỉnh điểm là từ 27 tháng 7 đến 1 tháng 8. Số lượng hoa tối đa được quan sát thấy ở núi Deogyu (2,8), trong khi số lượng hoa tối thiểu được quan sát ở núi Jiri (1,3) và núi Seorak (1,2). Kết quả về số lượng lá đối xứng, số lượng lá bắc, và chiều dài cũng như chiều rộng của lá đối xứng cao nhất ở núi Odae, trong khi thấp nhất ở khu vực núi Seorak. Bộ nhiễm sắc thể của L. distichum là 2n = 2x = 24; chiều dài nhiễm sắc thể somatic trong kỳ trung gian dao động từ 17,01 ± 0,32 μm (nhiễm sắc thể 10) đến 32,06 ± 0,35 μm (nhiễm sắc thể 1) với tổng chiều dài/ bộ gen là 261,92 μm. Trong L. distichum, sự hiện diện của 1 cặp (hai locus) DNA ribosome 5S (rDNA) và 8 cặp (16 locus) rDNA 45S được tiết lộ trên các nhiễm sắc thể trong kỳ trung gian. Một cặp tín hiệu rDNA 5S được quan sát ở vùng giữa của cánh dài nhiễm sắc thể 3, nơi có sự xuất hiện đồng thời với rDNA 45S. Trong số tám cặp 45S rDNA, ba cặp tín hiệu rDNA 45S được quan sát ở cánh ngắn của nhiễm sắc thể (nhiễm sắc thể 2, 6 và 7) gần với tâm động. Năm cặp tín hiệu rDNA 45S còn lại được định vị ở vùng giữa của cánh dài (nhiễm sắc thể 3, 4, 5, 10 và 11). Nghiên cứu này cung cấp thông tin cơ bản liên quan đến việc khai thác hiệu quả và sử dụng tài nguyên L. distichum cho nghiên cứu nhân giống nhằm sử dụng làm hoa cắt và cây cảnh.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Anderson NO, Younis A, Sun Y (2010) Intersimple sequence repeats distinguish genetic differences in easter lily ‘Nellie White’ clonal ramets within and among bulb growers over years. J Am Soc Hortic Sci 135:445–455

Baranova MV (1969) The geographical distribution of Lilium species in the Flora of the USSR. The Lily Year Book. The Royal Hort Soc 32:39–55

Barkoulas M, Galinha C, Grigg SP, Tsiantis M (2007) From genes to shape: regulatory interactions in leaf development. Curr Opin Plant Biol 10:660–666

Beattie DJ, White JW (1993) Lilium-hybrids and species. In: De Hertogh A, Le Nard M (eds) The physiology of flower bulbs. Elsevier Science Publisher B.V, The Netherlands, pp 423–454

Chen H, Chen XL, Chen LQ, Lu XX (2007) Cryopreservation of shoot tips from in vitro plants of cut flower of lily (Lilium L.) by vitrification method. J Plant Genet Resour 8:170–173

Chung MY, Chung MG (2014) Large effective population sizes and high levels of gene flow between subpopulations of Lilium cernuum (Liliaceae). Biochem Syst Ecol 54:354–361

Chung MY, López-Pujol J, Chung MG (2014) Comparative biogeography of the congener lilies Lilium distichum and Lilium tsingtauense in Korea. Flora 209:435–445

Comber HF (1949) A new classification of the genus Lilium. Lily Year book. Royal Hort Soc 13:86–105

Du YP, Wei C, Wang ZX, Li S, He HB, Jia GX (2014) Lilium spp. pollen in China (Liliaceae): taxonomic and phylogenetic implications and pollen evolution related to environmental conditions. Plos One 9:e87841

Dyer AR, Goldberg DE, Turkington R, Sayre C (2006) Effects of growing conditions and source habitat on plant traits and functional group definition. Functional Ecol 15:85–95

Eum SJ, Byun MS, Goo DH, Kim KW (2008) Effect of temperature, day length and sucrose on bulblet enlargement of Korean native lilies in vitro. Flower Res J 16:161–167

Fox EE (2006) Martagon lilies: old world, whorled-leaf lilies. Millet, Alberta, Canada, p 174

Grime JP, Thompson K, Hunt R (1997) Integrated screening validates primary axes of specialization in plants. Oikos 79:259–281

Guo WH, Li B, Zhang XS, Wang RQ (2007) Architectural plasticity and growth responses of Hippophae rhamnoides and Caragana intermedia seedling to stimulated water stress. J Arid Environ 69:385–399

Hendershot WH, Duquette M (1986) A simple barium chloride method for determining cation exchange capacity and exchangeable cations. Soil Sci Soc Am J 50:605–608

Hwang YJ, Kim HH, Kim JB, Lim KB (2011) Karyotype analysis of Lilium tigrinum by FISH. Hort Environ Biotechnol 52:292–297

Hwang YJ, Yang TJ, Kim HH, Younis A, Lim KB (2015) Random PCR of micro-dissected chromosome amplified predominantly repeated DNA in Lilium tigrinum. Int J Agr Biol 17:169–174

Jackson ML (1962) Soil chemical analysis. Constable & Co. Ltd., London, UK

Jeong JH, Kim KS (1991) Morphological characteristics of Korean native lilies. J Korean Soc Hort Sci 32:411–418

Jeong JH, Kim KS, Hong YP (1991) Distribution of Korean native lilies and environmental conditions of their native habitats. J Korean Soc Hort 32:270–277

Jeong JH, Kim KS, Kim CS (2002) Physico-chemical properties of Korean forest soils by regions. J Korean For Soc 91:694–700

Jugran AK, Bhatt ID, Rawal RS, Nandi SK, Pande V (2013) Patterns of morphological and genetic diversity of Valeriana jatamansi Jones in different habitats and altitudinal range of West Himalaya, India. Flora 208:13–21

Khan N, Ciolakowska AM, Xie S, Ramanna MS, Arens P, van Tuyl JM (2012) A molecular cytogenetic analysis of introgression in backcross progenies of intersectional Lilium hybrids. Flori Ornamental Biotech 6:13–20

Kim TJ (2008) Wild flowers and resources plants in Korea. SNU press, Seoul, Korea, pp 1–5

Kim Y (1996) Lily industry and research, and native Lilium species in Korea. Acta Hort 414:69–80

Kong Y, Sun M, Pan H, Ai QZC, Wang Y (2013) Floral scent composition of Lilium sulphureum. Chem Nat Comp 49:362–364

Lee CS, Kim SC, Yeau SH, Lee NS (2011) Major lineages of the genus Lilium (Liliaceae) based on nrDNA its sequences, with special emphasis on the Korean species. J Plant Biol 54:159–171

Lee HI, Younis A, Hwang YJ, Kang YI, Lim KB (2014) Molecular cytogenetic analysis and phylogenetic relationship of 5S and 45S ribosomal DNA in Sinomartagon Lilium species by fluorescence in situ hybridization (FISH). Hort Environ Biotech 55:514–523

Leitch IJ, Beaulieu JM, Cheung K, Hanson L, Lysak MA, Fay MF (2007) Punctuated genome size evolution in Liliaceae. J Evol Bio 20:2296–2308

Levan A, Fredga K, Sunderge AA (1964) Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Hereditas 52:201–220

Liang S, Tamura MN (2000) Lilium. In: Wu ZW, Raven PH, Hong DY (eds) Flora of China Liliaceae, vol 24, Science Press and Missouri Botanical Garden Press, Beijing. China and St. Louis, Missouri, USA, pp 135–149

Lighty RW (1968) Evolutionary trends in lilies. Lily Yearbook RHS 31:40–44

Lighty RW (1969) The lilies of Korea. Lily Yearbook RHS 31:31–39

Lighty RW (1970) The lilies of Korea. Lily Yearbook RHS 33:102–105

Lim KB, De Jong JH, Yang TJ, Park JY, Kwon SJ, Kim JS, Lim MH, Kim JA, Jin MA, Kim SH, Lim YP, Bang JW, Kim HI, Park BS (2005) Characterization of rDNA and tandem repeats in the heterochromatin of Brassica rapa. Mol Cell 19:436–444

Lim KB, Wennekes J, De Jong JH, Jacobsen E, Van Tuyl JM (2001) Karyotype analysis of Lilium longiflorum and Lilium rubellum by chromosome banding and fluorescence in situ hybridization. Genome 44:911–918

Lim KB, Yang TJ, Hwang YJ, Kim JS, Park JY, Kwon SJ, Kim JA, Choi BS, Lim MH, Jin M, Kim HI, De Jong JH, Bancroft I, Lim YP, Park BS (2007) Characterization of the centromere and peri-centromere retrotransposons in Brassica rapa and their distribution in related Brassica species. Plant J 49:173–183

Lim KB, Younis A, Park JT, Hwang YJ (2014) Exploitation of diversity for morphological traits in Lilium tsingtauense under different habitats. Not Sci Biol 6:178–184

Makino T (1901) Observations on the flora of Japan. Bot Mag Tokyo 15:1–494

Nikitin BA (1999) A method for soil humus determination. Agric Chem 3:156–158

Park JT, Hwang YJ, Lee HI, Younis A, Lim KB (2014) Ecological analysis of Lilium tsingtauense native in Korea. Hort Environ Biotech 55:230–236

Patterson TB, Givnish TJ (2002) Phylogeny, concerted convergence, and phylogenetic niche conservatism in the core Liliales: insights from rbcL and ndhF sequence data. Evol 56:233–252

Rodnikova IM (2012) Effect of environmental conditions on morphological, ecological and geographic characteristics of lichens in coastal habitats. Russ J Ecol 43:97–100

Rong L, Lei J, Wang C (2011) Collection and evaluation of the genus Lilium resources in Northeast China. Genet Resour Crop Evol 58:115–123

Stewart RN (1947) The morphology of somatic chromosomes in Lilium. Amer J Bot 34:9–26

Sultana S, Lee SH, Bang JW (2010) Physical mapping of rRNA gene loci and inter-specific relationships in wild Lilium distributed in Korea. J Plant Biol 53:433–443

Weiss-Schneeweiss H, Schneeweiss GM, Stuessy TF, Mabuchi T, Park J-M, Jang C-G (2007) Chromosomal stasis in diploids contrasts with genome restructuring in auto- and allopolyploid taxa of Hepatica (Ranunculaceae). New Phytol 174:669–682

Wu XW, Li SF, Xiong L, Qu YH, Zhang YP, Fan MT (2006) Distribution situation and suggestion on protecting wild lilies in Yunnan province. Plant Genet Res 7:327–330

Younis A, Hwang YJ, Lim KB (2014a) Exploitation of induced 2n-gametes for plant breeding. Plant Cell Rep 33:215–223

Younis A, Hwang YJ, Lim KB (2014b) Classical vs. modern genetic and breeding approaches for lily (Lilium) crop improvement: a review. Flower Res J 22:39–47

Thông tin
Thông tin xuất bản

Revista Chilena de Historia Natural

Thông tin tác giả