全 文 ：蝴蝶兰的染色体数目分析
石洪凌 , 马超颖 , 申　珅
(唐山师范学院生命科学系 ,河北唐山 063000)
　　摘要:用常规压片法对蝴蝶兰进行了染色体数目的分析鉴定。结果表明 , 6株红花系蝴蝶兰染色体数目分散 , 分
布范围大致在 19 ～ 131条之间 , 染色体类型大约有 67种 , 其中频率较高的细胞染色体数目相对集中在三倍体 2n=3x
=57和四倍体 2n=4x=76;1株白花系蝴蝶兰的染色体数目分布也存在分散现象。蝴蝶兰商业杂交品种染色体数目
为不固定的数值 ,具有非整倍性 ,且染色体整倍体与非整倍体共处于同一植株内 , 属于细胞嵌合体。
　　关键词:蝴蝶兰;染色体;倍性;嵌合体
　　中图分类号:S682.310.1　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2009)04-0159-02
收稿日期:2009-01-16
作者简介:石洪凌(1972—),女 ,河北唐山人 ,高级实验师 , 主要从事
植物细胞工程的研究。 E-mail:machao3721@sina.com。
　　蝴蝶兰被誉为兰花中的 “皇后 ”,是目前室内绿化 、美化
的新型观赏植物 [ 1 ] ,为兰科植物中栽培最广泛的种类之一 。
全世界蝴蝶兰属原生种有 70多种 ,人们为了获得不同花形和
花色的优良品种 ,尝试了各种育种方法 ,最常用最有效的则是
杂交育种 [ 2] 。蝴蝶兰亲缘关系相近的种间杂交极为常见 ,属
间杂交也是蝴蝶兰育种的重要手段 。在国际兰花品种登录机
构———英国皇家园艺学会 (RHS)上记载的蝴蝶兰杂交种达
24 128个 ,其中品种(种)间杂种 20 000种 ,占 82.9%,属间杂
种 4 128种 [ 3 -4 ] 。种间和属间杂交 ,容易造成杂种后代染色
体数目复杂化 。本试验对蝴蝶兰染色体数目进行了分析鉴
定 ,本研究结果可能对探讨蝴蝶兰品种间亲缘关系的远近以
及研究远缘杂交和辅助遗传工程等都有重要的参考价值 。
1　材料与方法
1.1　材料
盆栽蝴蝶兰由唐山师范学院温室提供 。
1.2　方法
取生长旺盛的蝴蝶兰植株 , 每株取 4个幼嫩根尖 ,用
2 mmol/L的 8-羟基喹啉溶液室温处理 3 h,卡诺固定液 0 ～
4 ℃冰箱内处理 24 h。经常温—水浴—常温 3步水解 ,改良苯
酚品红染色后压片镜检 。每个根尖取 30个分裂中期染色体分
散良好的细胞 ,进行染色体计数 ,每隔 3条染色体作柱形图。
2　结果与分析
2.1　6株红花系蝴蝶兰植株的染色体倍性分析
据报道 ,蝴蝶兰原种的染色体基数为 x=19, 2n=38。因
此 ,试验材料中染色体数 2n=3x=57为三倍体 , 2n=4x=76
为四倍体 ,考虑到本试验中选用的蝴蝶兰染色体数目较多 ,在
计数上可能存在误差 ,因此我们把 2n=55 ～ 57作为三倍体 ,
2n=74 ～ 76作为四倍体来考虑 。
对所选材料染色体数目的统计结果(图 1至图 6)表明 , 6
株红花系蝴蝶兰根尖的染色体数目比较分散 ,具有分布范围
广 、类型多的特点 ,染色体数目在 19 ～ 131条之间 。相同植株
同一根尖的染色体数目也不同 ,染色体的分布范围也不尽相
同 。 6株红花系蝴蝶兰根尖细胞染色体以整倍体居多 ,染色
体数目以较高的频率集中在 56 ～ 58条(三倍体)和 74 ～ 76条
(四倍体)。其中 3号材料的三倍体所占比例略高于四倍体
(图 3), 5号材料的三倍体和四倍体所占比例接近(图 5),而
其余 4株蝴蝶兰材料的四倍体所占比例则明显高于三倍体
(图 1、图 2、图 4、图 6), 6株蝴蝶兰根尖细胞染色体的非整倍
体比例存在一定的差异 。
由于染色体数目的固定是物种稳定性的基本条件 ,通常
在一个物种内染色体数目是固定的 ,即染色体数目具有种的
特异性 。而 6株蝴蝶兰根生长点具有不同染色体数目的分裂
相细胞 ,因此可确定在蝴蝶兰商业杂交品种中 ,染色体数目为
不固定的数值 ,具有整倍体和非整倍体共同处于同一植株的
特点 ,嵌合体的存在较为普遍 。
2.2　红花系蝴蝶兰与白花系蝴蝶兰的染色体分布
取 34株红花系蝴蝶兰的根尖共 1 200个分裂相细胞的
染色体数目以及 1株白花系蝴蝶兰的 40个分裂相细胞的染
—159—江苏农业科学　2009年第 4期DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2009.04.080
色体数目进行统计 ,结果表明红花系蝴蝶兰染色体数目为 55
～ 58条的分裂相细胞为 184个 ,约占总数的 15%;染色体数
目为 74 ～ 76条的分裂相细胞为 347个 ,约占总数的 25.6%。
白花系蝴蝶兰染色体数目为 93 ～ 98条的分裂相细胞为 16
个 ,占总数的 40%;染色体数目为 111 ～ 116条的分裂相细胞
为 9个 ,占总数的 25%。试验选用的红花系蝴蝶兰的染色体
数目以三倍体 、四倍体的细胞比率较高 ,其余为非整倍体;白
花蝴蝶兰以五倍体 、六倍体的细胞比率较高 ,其余是非整倍
体;嵌合体现象明显 ,不同花色的蝴蝶兰细胞染色体数目分布
均较为分散 。
3　讨论
蝴蝶兰商业杂交品种染色体数目不固定 ,且整倍体与非
整倍体共处于同一植株的现象 ,可能是由于蝴蝶兰的育种方
式引起的 。种间和属间杂交育种是培育蝴蝶兰新品种的重要
手段 ,由于亲本的种间、属间杂交 ,双亲的异源染色体缺乏同
源性 ,减数分裂时导致染色体分裂过程紊乱 ,后代出现染色体
分配不均衡 ,导致染色体数目的不恒定 ,且变化范围较大 。吴
建国等在甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交后代亚倍体类型及细
胞遗传学研究中 [ 5] ,李彦平等在烟草与药用植物罗勒远缘杂
交后代的细胞学观察中 [ 6] ,都曾报道过远缘杂交造成染色体
混乱的现象 。
不同株系蝴蝶兰细胞染色体的整倍性分布差异则可能与
植株的亲缘关系有关 。目前市场上红色商品蝴蝶兰多为朵丽
蝶兰 Dtps.系统 ,朵丽蝴蝶兰是蝴蝶兰与五唇兰杂交的一个杂
交属 。白花系蝴蝶兰的原生种主要有 3个 ,其中 Phal.ambils
有二倍体和六倍体 2种 [ 2] ,蝴蝶兰商品杂交种染色体的不稳
定和分布分散的特点可能与杂交亲本存在着一定的联系 。本
试验选用的 34株红花系蝴蝶兰均为 Dtps.,亲本亲缘关系近 ,
所以其杂交后代存在一定的相似性;但红花系与白花系蝴蝶
兰的杂交亲本不同 ,所以染色体分布的差异性较明显 。
(下转第 161页)
—160— 江苏农业科学　2009年第 4期
四棱豆雄性不育突变体鉴定与 ISSR初步分析
全妙华 , 蒋向辉 , 阳小凤 , 刘晓娟 , 贾　威 , 陈东明
(怀化学院生命科学系 ,湖南怀化 418008)
　　摘要:采用 0.3%甲基磺酸乙酯(EMS)和 0.325%叠氮化钠(NaN
3
)复合诱变处理方法 , 获得了四棱豆不育突变
体。通过与野生型进行表型比较发现 ,该突变体在株高 、叶色 、茎秆形状 、茎秆颜色等方面与野生型无明显差异 , 但花
瓣变小 ,花药明显退化。经 ISSR分子标记比较发现 , 9条 ISSR引物能将突变体与野生型明显区分 , 表明该突变性状是
基因突变引起的。进一步通过杂交试验表明 , 该突变体为雄性不育突变体。
　　关键词:四棱豆;突变体;鉴定;有性杂交;ISSR
　　中图分类号:S334.2;S335.3　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2009)04-0161-03
(上接第 160页)
参考文献:
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[ 2]朱根发.蝴蝶兰杂交育种常用亲本 [ J].中国花卉园艺 , 2002
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[ 4]朱根发.香味蝴蝶兰及垂花蕙兰的育种 [ J] .中国花卉园艺 ,
2004(8):69-73.
[ 5]吴建国 ,石海春 ,蔺兴武 ,等.甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交后代
亚倍体类型及细胞遗传学研究 [ J] .遗传 , 2006, 26(6):917-
921.
[ 6]李彦平 ,王素琴 ,刘凤兰 ,等.烟草与药用植物罗勒远缘杂交后代
的细胞学研究 [ J] .烟草科技 , 2006(8):60-63.
　　四棱豆 [ Psophocarpusteragonolobus(L.)DC]又名翼豆 ,
是豆科四棱豆属一年生或多年生缠绕性草本植物 。四棱豆营
养成分十分丰富 ,如维生素 E、蛋白质 、赖氨酸等生物活性成
分 ,是一种集粮 、油 、菜 、药 、肥及饲料于一体的高蛋白作物 ,全
身都是宝 ,可广泛应用于食品 、医药 、保健 、美容 、化妆品 、饲料
添加剂等 ,综合开发利用潜力极大 ,被誉为 “21世纪最具开发
潜力的高蛋白植物 ”、“绿色金子 ”、“奇迹植物 ”,已受到国内
外广泛关注和重视 。现在 ,在美国 、印度 、印度尼西亚 、斯里南
卡 、非律宾、加纳等许多国家 ,以及在我国海南 、广西 、广东 、湖
南 、湖北等地区均已广泛种植和开展研究 [1 -2] 。但由于优良
的种质资源远远不能满足生产和市场需求 ,严重影响了四棱
豆大面积种植 、推广及开发利用 ,深入开展四棱豆种质改良 、
创新及相关功能基因组学研究势在必行 。
通过理化诱变方法(如射线辐射 、甲基磺酸乙酯(EMS)、
叠氮化钠(NaN3 )、花粉粒诱导及其复合处理等)创新种质资
源是一种行之有效的方法 [ 3 -8 ] 。为此 ,笔者在四棱豆前期研
究的基础上 ,采用 EMS和 NaN3复合诱变处理方法 ,结合ISSR
(简单序列重复区间扩增多态性 )分析技术检测突变体的遗
传物质变化 ,构建和筛选优良突变体 ,为四棱豆品种改良和种
质创新提供科学依据 。
收稿日期:2009-02-20
基金项目:湖南省科技计划项目(编号:2006NK3065, 2009FJ3105);
怀化学院科研项目(编号:HHUY2008-10);湖南省教育厅科研计
划重点项目(编号:05A064)。
作者简介:全妙华(1971—),男 ,湖南沅陵人 ,硕士 ,副教授 ,主要从事
植物生物化学与分子生物学研究。E-mail:hhqmh100@ 163.com。
通讯作者:陈东明 ,教授。 Tel:(0745)2851055。
1　材料与方法
1.1　材料的诱变处理及培养
在四棱豆前期研究的基础上 ,选用优良四棱豆品种 “中
翼 1号 ”为试验材料 。选用 2 000粒四棱豆种子置于清水中
浸种 12 h,然后依次用 0.3%甲基磺酸乙酯(EMS)和 0.325%
叠氮化钠(NaN3 )各处理 6h[ 3-6 ] ,用水洗净 ,再置于恒温培养
箱(25℃)中培养 ,选取已破壳的种子种植到怀化学院四棱豆
试验基地 。通过试验观察 ,筛选突变体 , 在 M1代中获得不
育 、晚熟等多个突变体 ,本试验选用其中 1株不育突变体作为
研究对象 。另外 , 将 100粒中翼 1号种子置于清水中浸种
24 h后 ,与诱变处理种子同时种植到基地 ,作对照样品 。
选用的 ISSR引物共 28条 , PCRMarker、TaqDNA聚合
酶 、10×bufer(含 25 mmol/LMgCl2)、dNTPs和琼脂糖等试剂
均购自上海生工生物工程技术服务有限公司 。
1.2　突变体与野生型表型比较
从主蔓长 、主蔓节位数 、单株分枝数 、叶片长 、叶片宽 、叶
片长 /宽比值 、花瓣大小 、花瓣颜色 、花药长等农艺性状方面进
行比较 。
1.3　不育突变体与野生型的 ISSR分析
1.3.1　基因组总 DNA提取　用改良的 2%CTAB法 [9 ]提取
样品的总 DNA,略有改进 。用 1.2%琼脂糖凝胶电泳检测
DNA质量 。
1.3.2　引物筛选与 PCR扩增 　ISSR-PCR扩增反应在
PTC-100型 PCR仪上进行 ,扩增反应总体积 15 μl。取少量
不育突变体和野生型样品进行预备试验 ,从 28条引物中筛选
出扩增条带清晰 、条带数目多的引物再进行重复性试验 。反
应程序:94℃预变性 3min;94℃变性 1min, 54℃退火1 min,
—161—江苏农业科学　2009年第 4期