Chromosome Number and Karyotype Analysis of Different Populations in Sophora alopecuroides (Fabaceae)

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.002

Abstract

Abstract:

In order to explore the karyotype characteristics and evolutionary relationship of different populations of Sophora alopecuroides， the karyotype characteristics and evolutionary of six natural geographic populations distributed in Inner Mongolia， Gansu， Ningxia were analyzed respectively， and chromosome conventional slicing technology was used. The results showed that the number of chromosomes in six populations of S. alopecuroides was constant，2n=2x=36. There were two types of central centromere（m） chromosome and sub-central centromere（sm） chromosome in three populations. Chromosomes of most populations were only central centromere chromosome except for Population 3 in Wuwei， Gansu， with central centromere and sub-central centromere chromosome. The average arm ratio of chromosomes ranged from 1.19 to 1.37， the length ratio was between 1.72 and 2.19， and the karyotype asymmetry coefficient was from 54.30% to 57.17%. There were three types of karyotypes including 1A， 3A and 2B for S. alopecuroides. The karyotype asymmetry coefficient of population 3 of S. alopecuroides was the largest and the evolutionary degree was the highest， while those of population 19（Ordos， Inner Mongolia） was the smallest and the lowest. Cluster analysis showed that the six populations of S. alopecuroides were aggregated into two major branches of A and B. Branch A could be divided into two subclades of C and D. Among them， population 5（Wuwei， Gansu） and population 13（Alxa， Inner Mongolia） were clustered into subclade C， which had the closest relationship， whereas population 3 was clustered into subclade D alone， which was relatively distant with two populations from subclade C. Similarly， branch B could be further divided into subclade E and subclade F respectively. Subclade E was consisted of population 19 and population 43（Ordos， Inner Mongolia）， which had the closer relationship， while Subclade F only contained population 17（Yinchuan， Ningxia）， which had the relatively distant with two populations from subclade E. In this study， the chromosome number， karyotype characteristics and evolutionary trend of S. alopecuroides were discussed at the population level， which provided cytological evidence for further studying the system and evolution， and genetic diversity of germplasm resources of S. alopecuroides.

Key words: Sophora alopecuroides, chromosome, karyotype, evolutionary trend, clustering analysis

CLC Number:

Q949.751.9

Xiayu HU, Yuping LIU, Xu SU, Ping YANG, Yanan WANG. Chromosome Number and Karyotype Analysis of Different Populations in Sophora alopecuroides (Fabaceae)[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(1): 9-19.

Figures/Tables 7

Table 1

Fig.1

Table 2

Chromosome parameters in different populations of S. alopecuroides

居群 Population	染色体序号 No. of chromosome	相对长度 Relative length		长短臂比 Arm ratio	类型 Type
居群 Population	染色体序号 No. of chromosome	长臂+短臂=全长 Short+Long=Total length	系数 Coefficient	长短臂比 Arm ratio	类型 Type
P03	1	1.85+1.35=3.20	1.30（L）	1.37	m
	2	1.59+1.37=2.96	1.21（M₂）	1.16	m
	3	1.74+1.13=2.87	1.17（M₂）	1.55	m
	4	1.52+1.23=2.75	1.12（M₂）	1.24	m
	5	1.74+0.95=2.69	1.09（M₂）	1.83	sm
	6	1.49+1.12=2.61	1.06（M₂）	1.33	m
	7	1.41+1.16=2.57	1.04（M₂）	1.21	m
	8	1.49+1.05=2.54	1.03（M₂）	1.42	m
	9	1.44+1.05=2.49	1.01（M₂）	1.38	m
	10	1.38+1.08=2.46	1.00（M₁）	1.28	m
	11	1.31+1.05=2.36	0.96（M₁）	1.25	m
	12	1.27+1.06=2.32	0.94（M₁）	1.20	m
	13	1.39+0.85=2.24	0.91（M₁）	1.63	m
	14	1.30+0.89=2.19	0.89（M₁）	1.46	m
	15	1.20+0.93=2.13	0.87（M₁）	1.30	m
	16	1.08+0.95=2.03	0.83（M₁）	1.14	m
	17	1.05+0.89=1.94	0.79（M₁）	1.18	m
	18	1.04+0.83=1.87	0.76（M₁）	1.26	m
P05	1	2.07+1.62=3.69	1.41（L）	1.28	m
	2	1.82+1.56=3.38	1.29（L）	1.17	m
	3	1.87+1.38=3.25	1.24（M₂）	1.36	m
	4	1.72+1.36=3.07	1.17（M₂）	1.27	m
	5	1.66+1.28=2.94	1.12（M₂）	1.30	m
	6	1.51+1.33=2.84	1.08（M₂）	1.14	m
	7	1.50+1.28=2.77	1.06（M₂）	1.17	m
	8	1.44+1.21=2.65	1.01（M₂）	1.19	m
	9	1.48+1.12=2.60	0.99（M₁）	1.32	m
	10	1.34+1.21=2.55	0.97（M₁）	1.11	m
	11	1.40+1.08=2.48	0.95（M₁）	1.29	m
	12	1.32+1.09=2.41	0.92（M₁）	1.21	m
	13	1.31+0.99=2.30	0.88（M₁）	1.32	m
	14	1.35+0.89=2.24	0.86（M₁）	1.51	m
	15	1.22+0.97=2.19	0.83（M₁）	1.27	m
	16	1.19+0.89=2.09	0.80（M₁）	1.34	m
	17	1.12+0.83=1.95	0.74（S）	1.34	m
	18	0.98+0.84=1.82	0.69（S）	1.17	m
P13	1	2.22+1.84=4.06	1.37（L）	1.21	m
	2	2.13+1.57=3.70	1.25（L）	1.36	m
	3	1.98+1.61=3.59	1.21（M₂）	1.23	m
	4	1.92+1.54=3.45	1.17（M₂）	1.24	m
	5	1.96+1.39=3.07	1.13（M₂）	1.41	m
	6	1.82+1.46=3.27	1.11（M₂）	1.25	m
	7	1.73+1.42=3.15	1.06（M₂）	1.22	m
	8	1.68+1.39=3.07	1.04（M₂）	1.20	m
	9	1.73+1.29=3.02	1.02（M₂）	1.34	m
	10	1.65+1.28=2.94	0.99（M₁）	1.29	m
	11	1.61+1.26=2.87	0.97（M₁）	1.28	m
	12	1.61+1.16=2.77	0.94（M₁）	1.38	m
	13	1.46+1.20=2.66	0.90（M₁）	1.22	m
	14	1.36+1.20=2.56	0.86（M₁）	1.13	m
	15	1.38+1.08=2.45	0.83（M₁）	1.28	m
	16	1.26+1.06=2.31	0.78（M₁）	1.19	m
	17	1.17+0.97=2.14	0.72（S）	1.21	m
	18	1.07+0.80=1.87	0.63（S）	1.33	m
P17	1	1.58+1.38=2.96	1.34（L）	1.15	m
	2	1.48+1.23=2.71	1.23（M₂）	1.20	m
	3	1.37+1.17=2.54	1.15（M₂）	1.18	m
	4	1.35+1.10=2.46	1.11（M₂）	1.22	m
	5	1.31+1.11=2.42	1.10（M₂）	1.18	m
	6	1.31+1.03=2.34	1.06（M₂）	1.26	m
	7	1.26+1.02=2.28	1.03（M₂）	1.24	m
	8	1.28+0.97=2.25	1.02（M₂）	1.32	m
	9	1.23+0.97=2.20	0.99（M₁）	1.27	m
	10	1.17+1.00=2.17	0.98（M₁）	1.17	m
	11	1.12+1.01=2.13	0.96（M₁）	1.10	m
	12	1.13+0.94=2.07	0.94（M₁）	1.21	m
	13	1.13+0.92=2.05	0.93（M₁）	1.23	m
	14	1.10+0.89=1.99	0.90（M₁）	1.24	m
	15	1.07+0.86=1.92	0.87（M₁）	1.25	m
	16	1.03+0.83=1.86	0.84（M₁）	1.25	m
	17	1.00+0.78=1.78	0.80（M₁）	1.27	m
	18	0.91+0.72=1.63	0.74（S）	1.26	m
P19	1	1.86+1.59=3.45	1.34（L）	1.16	m
	2	1.66+1.39=3.05	1.19（M₂）	1.19	m
	3	1.69+1.31=2.99	1.16（M₂）	1.29	m
	4	1.58+1.32=2.90	1.13（M₂）	1.20	m
	5	1.53+1.31=2.84	1.11（M₂）	1.17	m
	6	1.48+1.29=2.77	1.08（M₂）	1.15	m
	7	1.45+1.19=2.64	1.03（M₂）	1.22	m
	8	1.35+1.25=2.61	1.01（M₂）	1.08	m
	9	1.41+1.15=2.56	1.00（M₁）	1.23	m
	10	1.37+1.16=2.54	0.99（M₁）	1.18	m
	11	1.39+1.12=2.50	0.97（M₁）	1.24	m
	12	1.31+1.14=2.45	0.95（M₁）	1.15	m
	13	1.26+1.10=2.37	0.92（M₁）	1.15	m
	14	1.32+1.00=2.32	0.90（M₁）	1.32	m
	15	1.19+1.07=2.25	0.88（M₁）	1.12	m
	16	1.16+1.04=2.20	0.86（M₁）	1.12	m
	17	1.12+0.91=2.03	0.79（M₁）	1.22	m
	18	1.00+0.83=1.83	0.71（S）	1.20	m
P43	1	1.81+1.48=3.29	1.34（L）	1.23	m
	2	1.64+1.39=3.03	1.24（M₂）	1.18	m
	3	1.77+1.15=2.92	1.19（M₂）	1.54	m
	4	1.60+1.18=2.79	1.14（M₂）	1.36	m
	5	1.45+1.28=2.73	1.11（M₂）	1.13	m
	6	1.47+1.20=2.68	1.09（M₂）	1.23	m
	7	1.55+1.06=2.61	1.07（M₂）	1.46	m
	8	1.52+1.07=2.59	1.06（M₂）	1.42	m
	9	1.40+1.11=2.52	1.03（M₂）	1.26	m
	10	1.33+1.12=2.45	1.00（M₁）	1.19	m
	11	1.31+1.04=2.35	0.96（M₁）	1.26	m
	12	1.18+1.11=2.29	0.93（M₁）	1.07	m
	13	1.20+1.02=2.22	0.91（M₁）	1.18	m
	14	1.15+0.95=2.11	0.86（M₁）	1.21	m
	15	1.16+0.84=2.00	0.82（M₁）	1.38	m
	16	1.01+0.91=1.92	0.78（M₁）	1.11	m
	17	1.05+0.78=1.83	0.75（S）	1.35	m
	18	0.94+0.77=1.71	0.70（S）	1.22	m

Table 2

Fig. 2

Table 3

Fig.3

Fig.4

References 40

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居群 Population	采集地 Locality	纬度 Latitude	经度 Longitude	海拔 Altitude /m	采集编号 Voucher
P03	甘肃武威市 Wuwei，Gansu	38°82′N	103°56′E	1 291	SX-2019-003
P05	甘肃武威市 Wuwei，Gansu	38°96′N	103°81′E	1 269	SX-2019-005
P13	内蒙古阿拉善盟 Alxa，Inner Mongolia	39°99′N	103°83′E	1 388	SX-2019-013
P17	宁夏银川市 Yinchuan，Ningxia	38°78′N	106°72′E	1 044	SX-2019-017
P19	内蒙古鄂尔多斯市 Ordos，Inner Mongolia	38°90′N	107°41′E	1 180	SX-2019-019
P43	内蒙古鄂尔多斯市 Ordos，Inner Mongolia	37°71′N	108°47′E	1 281	SX-2019-043

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