酸浆属P. angulata、P. peruviana与P. ixocarpa种质的CMA/DAPI带型及流式细胞术细胞遗传学表征：异染色质与核DNA含量变异

《Genetic Resources and Crop Evolution》：Cytogenetic characterization of Physalis angulata, P. peruviana, and P. ixocarpa by CMA/DAPI banding and flow cytometry

本研究对Physalis angulata L.、Physalis peruviana L.和Physalis ixocarpa Brot. ex Hornem.的种质材料进行了表征；这些材料是具营养、药用和遗传资源价值的栽培茄科物种。研究采用染色体计数、CMA（chromomycin A₃，色霉素A₃，GC偏好荧光染料）/DAPI（4′,6-diamidino-2-phenylindole，4′,6-二脒基-2-苯基吲哚，AT偏好荧光染料）带型和流式细胞术（flow cytometry, FCM）对这三个物种的种质材料进行表征。染色体计数显示，P. ixocarpa种质IX1和IX2为2n = 24，而P. angulata种质ES和PE以及P. peruviana种质FE为2n = 48。CMA/DAPI带型揭示三种主要异染色质（heterochromatin）模式（CMA^?/DAPI⁺、CMA⁺/DAPI⁺和CMA⁺/DAPI^?），其中DAPI⁺带主要见于染色体远端或亚端部区域。CMA⁺区块数目在物种和种质材料间变化：ES、IX1和FE中为2个，PE中为4个，IX3中约8个，但部分信号因荧光弱和染色体重叠未能精确计数。FCM显示，在P. angulata及绿果P. ixocarpa种质IX1和IX2的二倍体样（diploid-like）图谱中，相对核DNA含量（nuclear DNA content）值约为45,000–62,000荧光单位（fluorescence units）。相反，P. peruviana种质FE、CO、SC和SP的值约为94,000–120,000荧光单位，约为二倍体样图谱的2倍，并与四倍体（tetraploid）状态一致。然而，P. angulata种质ES和PE虽具2n = 48条染色体，其FCM图谱却位于二倍体样范围内，导致染色体数与相对核DNA含量之间不一致。P. ixocarpa种质IX3的FCM显示多个核群体（multiple nuclear populations），尽管其中期分裂相中观察到2n = 24条染色体。总体而言，结果证明所评估种质材料在异染色质组织和核DNA含量上存在种间和种内变异。染色体计数、CMA/DAPI带型和FCM的整合为P. angulata、P. peruviana和P. ixocarpa的细胞遗传学表征提供了互补信息；而ES和PE中观察到的不一致以及IX3中检测到的多个核群体仍需进一步研究。

研究背景与问题：Physalis angulata L.、P. peruviana L.和P. ixocarpa Brot. ex Hornem.是具营养、药用和遗传资源价值的栽培茄科物种。理解种质材料间染色体组织与核DNA含量变异，对遗传资源表征、保护及育种利用具有重要意义。已有Physalis细胞遗传研究多集中于染色体计数和核型，基本染色体数x=12；P. ixocarpa常为2n=24，P. peruviana和P. angulata常见2n=48，但种内存在变异，如P. peruviana有三倍体（2n=36）及细胞间染色体数不同。Physalis染色体较小（中期约0.9–2.8 μm），多为中位至亚中位，限制单条染色体识别。CMA（chromomycin A₃，色霉素A₃，GC偏好荧光染料）/DAPI（4′,6-diamidino-2-phenylindole，4′,6-二脒基-2-苯基吲哚，AT偏好荧光染料）带型可显示异染色质（heterochromatin）组成与分布，但不能直接鉴定rDNA或重复序列。巴西种质中整合CMA/DAPI带型与流式细胞术（flow cytometry, FCM）的信息有限，限制对异染色质变异和核DNA含量的认识。

研究人员对LAGEM/UEFS Physalis种质库（巴西Bahia）的20份材料开展FCM：13份P. angulata、4份P. peruviana、3份P. ixocarpa；对6份材料（P. angulata ES和PE、P. peruviana FE、P. ixocarpa IX1–IX3）进行染色体计数和CMA/DAPI带型。研究得出种间和种内异染色质组织及核DNA含量变异；P. peruviana流式图谱符合四倍体，多数P. angulata和绿果P. ixocarpa为二倍体样；ES和PE的2n=48与流式二倍体样不一致；IX3呈多核群体。该研究提供互补细胞遗传信息，支持资源表征与保护，并指出需进一步研究的材料。

关键技术方法：染色体计数基于根尖中期分裂相；CMA/DAPI双染将异染色质分为CMA⁺/DAPI^?、CMA^?/DAPI⁺和CMA⁺/DAPI⁺；FCM以Pisum sativum（2C=9.09 pg）为内标，碘化丙啶染色，CytoFLEX检测，CytExpert分析，每样至少10,000个核，每株三次技术重复。以x=12结合染色体数推断倍性。样本队列来源为LAGEM/UEFS Physalis种质库；20份材料用于FCM，6份用于染色体计数与带型。

研究结果：
Chromosome counting and CMA/DAPI banding（染色体计数与CMA/DAPI带型）：PE、ES和FE为2n=48，IX1、IX2和IX3为2n=24；按x=12分别对应四倍体和二倍体。小染色体、凝缩差异和重叠限制单条染色体及着丝粒位置识别。CMA/DAPI显示DAPI⁺带主要位于远端或亚端部；所有材料至少一对强CMA⁺带。ES、IX1和FE各2个CMA⁺区块，PE为4个，IX2多个，IX3约8个但弱荧光和重叠妨碍精确计数。识别出CMA^?/DAPI⁺、CMA⁺/DAPI⁺和CMA⁺/DAPI^?三种模式；CMA^?/DAPI⁺在ES、FE、IX1和IX2占优，信号见于端部、亚端部、近端和间质区，部分不能可靠定位。结论为种间和种内异染色质数目、分布和强度存在变异。

Nuclear DNA content estimation in Physalis species by flow cytometry（流式细胞术估算核DNA含量）：多数材料变异系数（coefficient of variation, CV%）约2.3%–5.0%。P. angulata样品峰约45,000–65,000任意单位；P. peruviana FE、CO、SC和SP约92,000–121,000任意单位，约为二倍体材料两倍，符合四倍体。IX1和IX2流式与二倍体一致；IX3核荧光异质，一个个体显示多核群体，另一个个体高CV并有多核群体。7个个体（PA_2、PI_1、G53_8、G53_10、SP1_6、IX2_3和IX3_6）CV>7%，峰较宽。结论为FCM支持P. peruviana四倍体及IX1/IX2二倍体样，ES/PE流式二倍体样与2n=48不一致，IX3呈核异质性。

讨论总结：染色体数与倍性变异与Menzel等既往报道一致；P. angulata存在细胞型变异，多倍体对种间杂交育种具潜在意义但需谨慎。异染色质多态性方面，CMA/DAPI揭示种间种内变异；CMA⁺应解释为GC丰富异染色质，不能直接等同核仁组织区（nucleolar organizer regions, NORs）或35S rDNA；研究首次描述这三种Physalis的CMA/DAPI带型；亚端CMA^?/DAPI⁺在茄科较少报道，CMA⁺/DAPI⁺等分布可变；重复序列扩增、缺失或不等交换等机制未被本研究证实。一致性/不一致方面，FE染色体计数与FCM一致支持四倍体；CO、SC、SP流式一致但未直接计数；IX1/IX2二倍体一致；ES/PE不一致未解决，不能单凭一种方法定倍性，需更多个体、重复FCM及补充细胞学或分子分析。IX3多核群体可能与内复制（endoreduplication）、组织特异变异、样品制备、核聚集或降解、染色质量等有关，但数据不能区分，需进一步研究。种质表征上，异染色质组织可作为补充特征；不一致材料需重点研究；独立分子和表型研究提供背景，但不建立直接关联；采样设计不同；联合方法可支持亲本材料选择和资源保护。

研究结论（译文）：大多数所分析P. angulata种质和绿果P. ixocarpa种质的流式细胞图谱被解释为与二倍体一致，而P. peruviana显示与四倍体一致的图谱。然而，P. angulata种质PE和ES的2n=48染色体计数与其流式图谱不一致，使这些材料中染色体数与相对核DNA含量之间的关系未解决。紫果P. ixocarpa种质IX3显示多个核群体，表明核荧光图谱异质性，需进一步研究。CMA/DAPI染色体带型揭示三种主要异染色质模式（CMA^?/DAPI⁺、CMA⁺/DAPI⁺和CMA⁺/DAPI^?）。尽管亚端DAPI⁺带在所分析种质中突出，CMA⁺带在数目、强度和染色体分布上变化，揭示GC丰富异染色质组织差异。联合使用染色体计数、CMA/DAPI带型和FCM提供了关于染色体数、异染色质组织和相对核DNA含量的互补信息。P. angulata中的不一致和P. ixocarpa IX3的异质核荧光图谱突出需进一步分析以澄清这些模式。总体，本研究扩展了P. angulata、P. peruviana和P. ixocarpa的细胞遗传学表征，提供可支持未来细胞遗传研究及这些遗传资源表征与保护的信息。