全 文 ：　第 18卷　第 1期 内　蒙　古　草　业 Vol.18 ,No.1　2 0 0 6年 3月 Inner　Mongolia　Prataculture Mar., 2006
　文章编号:1009—1866(2006)01—0006—04
秋水仙素诱导巨大赖草染色体加倍的研究
王桂花 ,云锦凤 ,米福贵
(内蒙古农业大学 ,内蒙古　呼和浩特　010018)
摘要:以萌动的巨大赖草种子为材料 ,研究不同温度 、浓度和时间对秋水仙素诱导巨大赖草染色体加倍的诱变效
果 ,确定其适宜温度为 15℃左右 ,适宜浓度为0.01%～ 0.05%, 适宜时间为 2～ 10h。
关　键　词:诱导;染色体;加倍
中图分类号:S812　　文献标识码:B
　　多倍体育种是一种有效的育种途径 ,是改良品
质 ,获得优质高产的新品种的重要手段之一 ,并作
为遗传传递的工具有着最重要最多样化的育种用
途。因此 ,育种学家们对如何诱导产生多倍体进行
了广泛的研究。本文通过在不同浓度 、温度和时间
下用秋水仙素处理巨大赖草种子 ,获得了加倍的巨
大赖草的多倍体植株 ,并确定了秋水仙素诱导巨大
赖草染色体加倍的最适的浓度 、温度和时间。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试材料为赖草属(Leymus racemosus)种的
Volga 品种 ,来源于美国科罗拉多州 ,根茎性禾草 ,
寿命长 ,植株高大 ,茎叶粗糙 ,有较强的侵占性和耐
盐碱性。2n=14。
1.2　试验方法
1.2.1　萌动种子的处理
首先将种子用 0.10%的氯化汞消毒 10分钟 ,
清水洗净后放在培养皿中 ,置 25℃黑暗的发芽箱
内发芽 ,经 2 ～ 3d种子刚刚萌发 ,即胚根刚刚露出
白尖时取出 ,在 3 ～ 4℃、15℃、33℃3个温度下 ,分
别在 0.01%、0.025%、0.05%、0.10%、0.20%,5个
浓度的秋水仙素溶液中浸渍 2h 、6h 、10h 、18h。以清
水浸渍种子为对照 ,每个处理重复 3次 ,每次处理
种子数为 20粒 。本试验各个处理均在黑暗条件下
进行 。
1.2.2　幼苗培育
将处理后的种子用清水冲洗数次 ,把药液完全
冲洗掉 ,放在衬有双层滤纸的培养皿内 ,在恒温培
养箱内(光照 25℃)培养 ,观察幼苗的变化情况 ,对
形态有变异的幼苗继续培养 ,没有变异的弃去。当
苗高 2cm左右时 ,放在培养钵内进行沙基培养 ,适
量浇水 ,以保证幼苗的生长。
1.2.3　幼苗移栽
将在培养钵内成长 50d的幼苗移栽到户外试
验地 ,以保证植株的生长及继续观察。
1.3　观测项目
1.3.1　变异率
从形态上 ,仔细观察秋水仙素处理后的种苗的
胚根和胚芽及叶片的变异情况 ,然后计算其变异
率。
某 处 理 下 的 平 均 变 异 率 (%) =
处理下的形态变异株数总和
处理下的供试株数总和 ×100%
1.3.2　成苗率
观察植株的成苗情况 ,计算其成苗率。
某 处 理 下 的 平 均 成 苗 率 (%) =
处理下的成苗株数总和处理下的形态变异株数总和×100%
1.3.3　细胞学鉴定
收稿日期:2005—11—16作者简介:王桂花(1972—),女 , 开鲁县人 ,蒙古族 , 在读博士 ,研究方向为牧草遗传育种及生理生化。
当土培幼苗开始分蘖时 ,取出整个植株 ,将根
系洗净 。从根系中取新鲜 、光滑 、透明的白色根尖
5 ～ 10个放入 8-羟基喹啉溶液中处理 150分钟或
放入蒸馏水中用冰水混合物处理 24h ,用卡诺固定
液固定 2 ～ 24h ,1NHCI解离 60分钟后 ,用石碳酸品
红溶液染色 、压片 ,观察统计不同根尖上的细胞中
的染色体数 ,并选择分散相好的片子 ,用 01ympus
显微镜照相。
2　结果与分析
2.1　秋水仙素处理后种苗的变异表现
秋水仙素处理后幼苗的变异表现为 ,胚芽鞘膨
大呈棒状 ,生长势缓慢 ,一般经 2 ～ 7d后 ,胚芽从膨
大的胚芽鞘的顶端抽出 ,生长趋于恢复 ,但较正常
植株生长慢;茎变粗 ,第 1片真叶宽大 、肥厚 ,叶色
深绿 、扭曲或皱缩 ,当长至 7 ～ 8片叶后 ,扭曲现象
消失;幼根尖端肿大呈鼓锤状或圆球状 ,根据处理
浓度和时间不同而异 。
2.2　温度 、浓度 、时间3因素对诱导多倍体的影响
不同温度 、浓度 、时间 3因素对诱导Volga多倍
体的影响见表 1
表 1　温度 、浓度 、时间 3 因素对变异率 、成苗率的影响
变异率 成苗率
Mean Pr>F(差异水平) Mean Pr>F
Rep 6.8058 0.7939 115.59619 0.7147
A 50341.8278 0.0001 8557.82616 0.0001
B 1579.7976 0.0001 2718.54144 0.0066
C 3421.9178 0.0001 833.65217 0.0572
A＊B 188.4909 0.0030 766.69141 0.1124
A＊C 752.3761 0.0001 377.04356 0.0001
B＊C 144.6208 0.0017 34.72896 0.9815
A＊B＊C 105.8723 0.0018 35.66927 0.9989
　　注:A:“温度” 、B:“时间” 、C:“浓度”
从表 1可以看出 ,变异率在 A 、B 、C 、A＊B 、A＊
C 、B＊C 、A＊B＊C均极显著 ,说明温度 、浓度 、时间
及3者之间的互作对幼苗变异率存在显著影响 。
成苗率在 A 、B 、A＊C 差异极显著 ,C 在 0.05水平
下差异极显著 ,其余效应都不显著。说明温度 、浓
度 、时间影响成苗率 ,同时成苗率与不同温度下的
处理浓度及处理时间有关系。
2.2.1　温度对诱导多倍体的影响
不同温度下的Volga变异率 、成苗率及差异显
著性见表 2。
从表 2不同温度下的幼苗平均变异率和平均
成苗率及差异显著性可以看出 ,温度对秋水仙素诱
导Volga多倍体有显著的影响。在 3 ～ 4℃时幼苗
的平均变异率仅为 3.354%,非常低 ,变异几乎难
以发 生。在 15℃时 幼苗 的 平 均变 异 率 为
70.243%。在 33℃时幼 苗 的平 均 变异 率 为
80.941%。3种温度下的幼苗的平均变异率差异极
显著 。但在 3 ～ 4℃时幼苗的平均成苗率为
24.085%。15℃时幼苗的平均成苗率为 48.915%,
在 33℃时幼苗的平均成苗率为 16.667%,在 15℃
时的成苗率显著高于 3 ～ 4℃和 33℃时的成苗率 ,
并与 3 ～ 4℃和 33℃时的幼苗的平均成苗率差异极
显著 。综合变异率和成苗率两项指标可以看出 ,过
高 、过低的温度均不利于诱导 Volga四倍体细胞的
发生 。诱导Volga四倍体的最适宜温度为 15℃。
表 2　不同温度下幼苗的变异率 、成苗率及差异显著性
处理温度 幼苗平均变异率(%)与差异显著性
幼苗平均成苗率(%)
与差异显著性
15℃ 70.243　bB 48.915　aA
3～ 4℃ 3.354　cC 24.085　bB
33℃ 80.941　aA 16.667　bB
　　注:小写字母为 a=0.05水平 ,大写字母为 a=
0.01水平(以下同)。
2.2.2　15℃时 ,不同浓度对诱导 Volga多倍体的影
响
15℃条件下 ,不同浓度对诱导 Volga 幼苗平均
变异率(%)和幼苗平均成苗率(%)及差异显著性
见表 3。
表3　15℃条件下 ,不同浓度下的幼苗变异率 、成苗率及差异显著性
处理浓度 幼苗平均变异率(%)及差异显著性
幼苗平均成苗率(%)
及差异显著性
0.01% 51.100　dD 54.980　aA
0.025% 65.787　cC 46.453　bB
0.05% 87.525　bB 35.592　cC
0.10% 90.573　bB 15.803　dD
0.20% 96.002　aA 9.114　eE
　　从表 3可以看出 ,浓度不同 ,Volga幼苗的平均
变异率及幼苗平均成苗率也不同。当浓度从
0.01%～ 0.05%,幼苗的平均变异率由 51.100%迅
速增加到 87.525%, 差异极显著 。当浓度由
0.05%变化到 0.20%时 ,幼苗的平均变异率增加 ,
7第1期　 　　　　　　　　王桂花等　秋水仙素诱导巨大赖草染色体加倍的研究　 　　　　　　　　
但从 0.05%增加到 0.10%范围之间差异不显著 ,
诱变效果几乎是一致的。二者与 0.20%的差异表
现为极显著。并且在 0.01%增加到 0.20%时幼苗
平均成苗率从 54.980%降低到 9.114%,差异极显
著。当秋水仙素的浓度从 0.05%提高到 0.10%时
幼苗的平均成苗率下降了 1倍多 ,到0.20%时幼苗
成苗率仅为 9.114%。从变异率和成苗率两方面
考虑诱导Volga多倍体的浓度不应大于 0.05%。
2.2.3　15℃时 ,不同时间对诱导多倍体的影响
在15℃条件下 ,不同处理时间对幼苗平均变
异率和平均成苗率及其差异显著性分析见表 4
表 4　15℃条件下 ,不同处理时间的变异率 、成苗率及其差异显著性
处理时间 幼苗变异率(%)及差异显著性
幼苗成苗率(%)
及差异显著性
2h 64.35　cC 58.954　aA
6h 76.394　bB 38.873　bB
10h 84.267　aA 18.457　cC
18h 87.769　aA 13.269　dD
　　从表 4可以看出 ,时间对诱导 Volga 多倍体的
影响极其显著 ,随着诱变时间的不同 ,变异率及成
苗率均有显著的变化 。当诱变时间从 2h 增加到
10h时 ,幼苗变异率由 64.35%增加到 84.26%,同
时成苗率由58.954%下降到 18.457%,随着诱变时
间的增加幼苗变异率在增加 ,但从 10h增加到 18h ,
幼苗变异率仅从84.267%增加到 87.269%,差异不
显著;幼苗成苗率则从 18.457%下降到 13.269%,
差异显著 。综合幼苗变异率和成苗率两项指标说
明诱导Volga多倍体的时间不应超过 10h。
2.3　染色体倍数鉴定
从表 5可以看出 ,处理后的植株 ,在同一植株
的根尖细胞中二倍体与四倍体共存 ,均为混倍体 ,
并且由于处理浓度和时间的不同 ,二倍体和四倍体
细胞所占的比例也不一样 ,说明对于诱导 Volga 多
倍体来说处理浓度和处理时间 2因素是非常重要
而且是互作的 。本研究对不同处理时间和不同处
理浓度下幼苗的根尖染色体数进行了镜检计数 ,实
验结果见表 5。从表可以看出 ,染色体加倍成功植
株的处理浓度多在 0.01%～ 0.05%的范围内 ,处理
时间多在 2 ～ 10h范围内 ,表明通过处理初期种苗变
异率和成苗率两项指标确定诱导Volga 多倍体的适
宜浓度和时间是合理可信的。另外 ,从表中可以看
出 ,在所选择栽培的植株中都存在二倍体和四倍体 ,
其有丝分裂中期图见图1与图2。说明在处理中 ,选
择形态有变异的植株进行培养其可靠性是大的 ,这
样可以为下一步的工作节省人力 、物力 、时间。
表 5　染色体镜检统计表
时间 2h 6h 10h 18h
浓度︵%︶
观察细胞数
单　倍　体
二　倍　体
三　倍　体
四　倍　体
四倍体以上
观察细胞数
单　倍　体
二　倍　体
三　倍　体
四　倍　体
四倍体以上
观察细胞数
单　倍　体
二　倍　体
三　倍　体
四　倍　体
四倍体以上
观察细胞数
单　倍　体
二　倍　体
三　倍　体
四　倍　体
四倍体以上
0.01 110　0　80　0　30　0(73.73%)　(26.23%)
135　0　90　0　45　0
(66.76%)　(33.33%)
156　0　52　0　104　0
(33.33%)　(66.67%)
156　0　36　0　120　0
(23.08%)　(76.94%)
0.025 144　0　101　0　43　0(70.14%)　(29.86%)
120　0　70　0　50　0
(58.33%)　(41.67%)
114　0　2　0　94　0
(17.54%)　(82.46%)
125　0　20　0　105　0
(16.00%)　(84.00%)
0.05 126　0　63　0　63　0(50.00%)　(50.00%)
156　0　51　0　105　0
(32.69%)　(67.31%)
130　0　20　0　110　0
(15.38%)　(84.62%)
0.10 160　0　40　0　120　0(25.00%)　(75.00%)
100　0　12　0　88　0
(12.00%)　(88.00%)
120　0　20　0　100　0
(16.67%)　(83.33%)
0.20 105　3　25　2　75　0(23.81%)　(71.42%)
114　0　20　0　94　0
(17.54%)　(82.45%)
(下转第 12页)
8　　　　　　　　　　　　　　　　　内　蒙　古　草　业　　　　　　　　　　　　　　2006年
低是制约当地畜牧业发展和禁牧 、休牧政策落实的
关键问题。据调查 ,白音勿拉苏木 ,其饲草缺额达
到2 717.04万 kg ,乌兰达坝苏木饲草缺额较少 ,而
查干哈达和白音诺尔苏木暖季饲草稍有剩余 。
4.2　巴林左旗舍饲草食家畜饲草供给方式 ,在实
施全年禁牧 、休牧区域可采取本文提供的模式 。
4.3　牧草的适时刈割是保证牧草品质和牧草收获
量的关键因素。
4.4　可以通过天然草地围封 、补播改良措施和混
播人工草地 、高产饲料地建植等措施增加饲草饲料
地的面积 ,提高饲草供给能力 。
4.5　可以通过青贮 、微贮的调制等技术对夏秋季
牧草进行加工贮藏 ,这些被调制后的饲草不仅能够
满足幼畜和母畜胎前和产后的饲料供应 ,对所有家
畜冬春枯草季的饲养是十分必要的 。
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(上接第 8页)
图 1　二倍体　Volga体细胞有丝分裂中期　2n=14
图 2　四倍体　Volga体细胞有丝分裂中期　2n=28
3　结论
用秋水仙素处理巨型赖草品种 Volga 萌动种
子 ,获得的加倍植株均为二倍体和四倍体的混倍
体。其变异植株表现为 ,胚芽鞘膨大成棒状 ,茎变
粗 ,叶片肥厚 、宽大 、叶色深绿 、叶片扭曲或皱缩 ,幼
根根尖肿大呈鼓锤状 ,诱变初期植株生长缓慢。不
同温度 、浓度和时间对秋水仙素诱导 Volga 品种多
倍体有显著的影响 ,其适宜温度应为 15℃左右 ,适
宜浓度为 0.01%～ 0.05%,适宜时间为 2 ～ 10h。
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12　　　　　　　　　　　　　　　　　内　蒙　古　草　业　　　　　　　　　　　　　　2006年