全 文 ：时丽冉． 苦苣菜染色体数目及核型分析［J］． 江苏农业科学，2012，40(12) :362 － 364．
苦苣菜染色体数目及核型分析
时丽冉
(衡水学院生命科学系，河北衡水 053000)
摘要:用低温处理法处理苦苣菜根尖 12 h，经卡诺氏液固定、酸解去壁、改良品红染色等步骤，对苦苣菜进行染色
体数目的确定，并对其核型进行分析。结果表明:苦苣菜体细胞染色体数目为 2n = 32，核型公式为 K(2n)= 2x =
10m + 10sm + 8st + 2t + 2m(SAT) ，核型分类属于 2B型。
关键词:苦苣菜;染色体数目;核型分析;低温预处理
中图分类号:S636． 901 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2012)12 － 0362 － 02
收稿日期:2012 － 05 － 13
基金项目:河北省科学技术研究与发展计划(编号:07220118)。
作者简介:时丽冉(1970—) ，女，河北深县人，硕士，副教授，主要从事
植物抗性生理和细胞学研究。E － mail:slr701212@ 163． com。
苦苣菜(Sonchus oleraceus L．)属菊科(Asteraceae)苦苣菜
属(Sonchus L．) ，别称苦菜、滇苦莱、田苦卖菜、尖叶苦菜，在
世界各国均有分布［1］。苦苣菜原是一种野生蔬菜，在我国很
早就有食用的历史，苦苣菜的根、花及种子可入药，有清热解
毒、治痢疾的功效。苦苣菜主要生物学特征:1 年或 2 年生草
本，高 50 ～ 100 m，全草有白色乳汁;茎直立，叶片椭圆状披针
形，羽状深裂，大头羽状全裂或羽状半裂，中上部叶无柄，基部
宽大呈戟状耳形;头状花序在茎端排列成伞房状，总苞钟形，
舌状花黄色，长约 1． 3 cm;瘦果，长椭圆状倒卵形，红褐色或
黑色，每面有 3 条纵肋，肋间有细横级，冠毛白色;春、夏、秋三
季均可发芽出苗，物候期进程一般为 3—4 月出苗，6—7 月开
花，7—8 月成熟，生育期 120 d［2］。
植物的染色体数目与核型是对染色体的各种特征进行定
性和定量描述的一种基本方法，对研究植物系统演化，物种之
间的亲缘关系、起源、进化与分类，远缘杂交及遗传工程中的
染色体鉴别具有重要意义［3］。一个物种的核型反映了其染
色体水平上的整体特征，研究和比较物种的核型有助于判断
和分析物种间的遗传距离和亲缘关系［4 － 5］。目前对苦苣菜的
研究主要集中在栽培、化学成分研究等方面［2，6］，还没有从细
胞遗传学的角度对其染色体进行研究的报道。本试验通过对
苦苣菜的染色体数目、特征进行定性和定量分析，为苣荬菜属
植物的研究提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
苦苣菜种子于 2010 年 7 月采于衡水学院校园内。
1． 2 试验方法
苦苣菜种子用 0． 1% HgCl2 消毒 10 min，用清水冲洗干
净，采用滤纸法发芽，待胚根伸出 1 cm左右时剪下，浸泡于蒸
馏水中，在 0 ～ 4 ℃冰箱内低温处理 12 h;然后用卡诺氏固定
液对根尖固定 2 ～ 24 h，用 75%乙醇保存备用。用前将根尖
用蒸馏水漂洗 3 次，浸泡在 1 mol /L 盐酸中在 60 ℃处理
6 min，染色液采用改良品红，染色 30 min左右，采用常规方法
压片。选择染色体分散良好的中期细胞在显微镜下拍照分
析，选择图像清晰且染色体不重叠的照片进行染色体计数，至
少观察统计 50 个完整的中期分裂相。进行核型分析时至少
测量 5 个分散良好的细胞，按李懋学等确定的标准［7］进行分
析。染色体的相对长度、臂比及类型按 Levan 等的命名系
统［8］测定。核型分类参照 Stebbins的分类标准［9］。
2 结果与分析
2． 1 苦苣菜染色体数目分析
染色体数目是植物最基本和最稳定的遗传学特征。李懋
学等在核型分析标准化问题中提出，85%以上的细胞具有恒
定一致的染色体数目时［7］，该数目即可认为是该植物的染色
体数目。通过观察苦苣菜的根尖细胞染色体压片，选择 50 个
分散良好的的中期分裂相进行染色体数目统计，确定苦苣菜
体细胞染色体数目为 2n = 32 条的细胞占计数细胞的 92%。
因此，苦苣菜体细胞染色体数目为 32 条。
2． 2 苦苣菜染色体核型图
取 5 个以上染色体分散良好的中期细胞在油镜下进行显
微拍照，得到中期染色体图(图 1)。用游标卡尺测量照片上
染色体长臂、短臂的长度，然后求出每条染色体长臂和短臂的
相对长度和平均臂比值。根据染色体的长度、臂比、着丝粒的
位置、随体的有无和位置等进行同源染色体的配对、排列，得
到染色体核型图(图 2)。
—263— 江苏农业科学 2012 年第 40 卷第 12 期
DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2012.12.144
2． 3 苦苣菜染色体长度组成及核型分析
2． 3． 1 苦苣菜染色体分析 分析 5 个苦苣菜中期细胞染色
体，用游标卡尺进行测量，将得到的染色体的长臂和短臂的数
据分别求平均值，并进行如下计算:短臂的相对长度 =短臂的
长度 /染色体的总长;长臂的相对长度 =长臂的长度 /染色体
的总长;臂比 =长臂 /短臂;核型不对称系数 =染色体长臂的
总长 /染色体的总长。染色体分类按照 Stebbins 的分类标准
进行:臂比值 = 1 的为正中部着丝粒染色体(M) ;臂比值在
1. 01 ～ 1． 70 的为中部着丝粒染色体(m) ;臂比值在 1． 71 ～
3. 00 的为近中部着丝粒染色体(sm) ;臂比值在 3． 01 ～ 7． 00 的
为近端部着丝粒染色体(st) ;臂比值≥7． 01的为端部着丝粒染
色体(t) ;臂比值无穷大的为顶端着丝粒染色体(T)。
据表 1 可知，苦苣菜有 6 对中部着丝粒染色体，5 对近中
部着丝粒染色体，4 对近端部着丝粒染色体和 1 对端部着丝
粒染色体，且有 1 对染色体具有随体。因此，苦苣菜的核型公
式为 K(2n)= 2x = 10m +10sm + 8st + 2t + 2m(SAT)。染色体
相对长度变化范围为 3． 23 ～ 12． 97，臂比值最小值为 1． 01，8
对染色体的臂比值大于 2，占染色体总数的 50%。最长染色
体与最短染色体的比值为 4. 02，核型不对称系数为 67． 69，按
照 Stebbins的核型分类标准该染色体核型属 2B型。
表 1 苦苣菜核型分析数据
染色体序号
染色体相对长度
(%，S + L = T)
臂比值
(L /S) 类型
1 5． 04 + 7． 93 = 12． 97 1． 57 m
2 2． 10 + 6． 57 = 8． 67 3． 13 st
3 2． 60 + 5． 54 = 8． 14 2． 13 sm
4 3． 74 + 3． 77 = 7． 51 1． 01 m
5 1． 20 + 5． 83 = 7． 03 4． 86 st
6 2． 35 + 4． 31 = 6． 66 1． 83 sm
7* 1． 30 + 4． 26 = 5． 56 3． 28 st*
8 1． 90 + 3． 41 = 5． 31 1． 79 sm
9 2． 27 + 3． 84 = 6． 11 1． 69 m
10 2． 04 + 3． 44 = 5． 48 1． 69 m
11 1． 93 + 3． 26 = 5． 19 1． 69 m
12 1． 86 + 2． 93 = 4． 79 1． 58 m
13 1． 08 + 3． 26 = 4． 34 3． 02 st
14 1． 05 + 2． 95 = 4． 00 2． 81 sm
15 1． 31 + 2． 66 = 3． 97 2． 03 sm
16 0． 20 + 3． 03 = 3． 23 15． 15 t
注:* 表示该对染色体具有 1 对随体。
2． 3． 2 苦苣菜核型模式图的制作 根据表 1 中所列各染色
体的相对长度，绘制核型模式图，横坐标为染色体序号，纵坐
标为染色体相对长度，着丝粒统一位于纵坐标的“0”点位置。
核型模式图比较直观地体现了染色体组中各对染色体的形
态［10］。将整理好的数据用 Excle 软件处理、作图［11］，得到苦
苣菜的核型模式图(图 3)。
3 讨论
目前研究者对不同植物进行染色体分析的关键步骤是对
材料的预处理。预处理有物理方法和化学方法。化学方法常
采用低浓度秋水仙素溶液、饱和对二氯苯水溶液、低浓度 8 －
羟基喹啉溶液、α － 2 溴荼饱和水溶液等浸泡根尖，这些药物
在一定程度上可增加分裂中期的细胞数目，便于分析，但浓度
和处理时间常因材料不同而要重新摸索。物理方法是用低温
(0 ～ 4 ℃)对试验材料进行一定时间的处理，常用的办法是在
冰水混合物中处理材料［12］。低温环境能阻断微管的延长，因
此能抑制由微管组装成的纺锤体的形成，使有丝分裂的细胞
停止在中期，得到大量的中期分裂相。利用冰水混合物提供
低温环境既操作简单，也环保，且使用物理方法处理的试验材
料避免了化学药剂使染色体缩短的弊端。
本研究表明，苦苣菜中不仅有中部着丝粒染色体、近中部
着丝粒染色体，还有近端部着丝粒染色体和端部着丝粒染色
体，且在第 7 对染色体上有随体存在。经分析，苦苣菜的核型
为 2B类型，为较不对称型(在 Stebbins 的核型分类标准中，
1A为最对称的核型，4C为最不对称核型，A型比 C 型原始)。
整个植物界的核型进化具有从对称向不对称发展的趋势，较
对称的核型一般见于系统演化上比较古老或原始的植物，而
衍生的或进化的较高级植物往往具有不对称核型［9］。由此
可见，苦苣菜为较进化类型植物。
吴甘霖指出核型分析等细胞学资料多应用于讨论种和种
以下类群的划分，在大多数情况下对说明各属是同质还是异
质、是近亲还是远亲有很大的价值［13］。苣荬菜属植物全世界
约 50 种，我国有 8 种，分别为花叶滇苦菜［Sonchus asper (L．)
Hill］、沼生苦苣菜(S． palustris L．)、苦苣菜(S． oleraceus L．)、
南苦苣菜(S． lingianus Shih)、苣荬菜(S． arvensis L．)、全叶苦
苣菜(S． transcaspicus Nevski)、长裂苦苣菜(S． brachyotus
DC．)、短裂苦苣菜(S． uliginosus M． B．)。目前还没有见到
有关本属其他植物的染色体报道，苣荬菜属其他植物染色体
数目是否和苦苣菜一致或呈倍性关系，还有待于进一步研究。
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( 下转第 364 页)
—363—时丽冉:苦苣菜染色体数目及核型分析
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
( 上接第 363 页)
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产电微生物在染料废水生物降解中的应用综述
肖 翔1，2，曹丹鸣1，吴勇民2，王明娜2，马晓波2，杜道林1，2
(1．江苏大学现代农业装备和技术教育部重点实验室，江苏镇江 212013;2．江苏大学环境学院，江苏镇江 212013)
摘要:生物修复技术是环境友好、经济可行的染料废水处理方法。产电微生物所具有的非特异性降解能力，使其
在实际染料废水的生物处理中具有重要的应用潜力。介绍了产电微生物的染料降解机理、电子递质的作用以及不同
条件对染料降解的影响，为进一步研究产电微生物的实际应用提供参考。
关键词:产电微生物;染料;生物降解;电子传递
中图分类号:X703 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2012)12 － 364 － 04
收稿日期:2012 － 08 － 30
基金项目:国家自然科学基金(编号:20907050，30970556) ;江苏大学
科研启动基金(编号:10JDG126，09JDG020)。
作者简介:肖 翔(1979—) ，男，江苏镇江人，博士，讲师，主要从事环
境微生物研究。E － mail:xiaox@ ujs． edu． cn。
通信作者:杜道林，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为污染生
态学。Tel:(0511)88790955;E － mail:ddl@ ujs． edu． cn。
我国是一个纺织工业大国。伴随着纺织产品的大量生
产，众多的印染工厂排放了大量的纺织废水。其中印染废水
排放量占纺织工业废水排放总量的 80%。未经充分处理的
染料废水的大量排放已经对我国的地表水和地下水造成了严
重污染，不但影响水体的观赏性，而且对环境造成了潜在的危
害性［1 － 2］。对印染废水的有效治理是当前我国所面临的一个
重要社会和环境问题。目前对印染废水的处理主要通过物
理、化学等方法进行，但是这些处理方法的成本高、能耗大、条
件苛刻以及经济可行性较差等不足，严重限制了印染废水处
理中的实际应用。生物法降解染料废水具有廉价、高效、环保
等诸多优势而日益受到关注［3］。通常微生物会针对特定的
污染物，通过自身合成特异性的降解酶进行生物降解［4 － 5］。
但是这种生物降解过程的特异性太强，制约了对实际混合废
水的处理效果。近年来，产电微生物所具有的非特异性降解
能力受到了广泛的关注。
产电微生物(electricigens)是一类可以利用多种有机物
做碳源，通过自身呼吸作用，将代谢产生的电子释放到周围环
境，直接与胞外电子受体接触，或者通过电子递质(人工添加
或微生物自身代谢产生)的间接作用将电子转移给电子受
体，进行异化厌氧呼吸的微生物。目前针对产电微生物的研
究大多集中于微生物燃料电池(MFC)。研究证实，染料是可
以通过 MFC进行电化学还原。位于阳极室的产电微生物将
电子传递到阳极，然后电子通过外电路转移到阴极，并在阴极
室以染料作为电子受体将其还原［6 － 7］。我们前期研究发现，
MFC中所富集的产电微生物具有直接脱色降解染料的能力。
近年研究发现，包括偶氮、三苯甲烷、蒽醌、金属复合染料等多
种类型的染料都能被产电微生物直接还原降解。
产电微生物对染料的非特异性降解是一种新型的染料降
解机制。目前相关机理研究正在逐步深入。以典型产电微生
物 Shewanella 菌为代表，阐述产电微生物对染料的非特异性
降解过程，介绍电子递质以及不同环境因素对染料降解效率
的影响，为深入开展产电微生物在实际染料废水生物处理中
的应用研究提供理论参考。
1 产电微生物的染料降解机理
在通常的染料生物降解过程中，特异性还原酶发挥着重
要作用。例如 Kocuria rosea［5］、Pseudomonas luteola［8］、Esche-
richia coli［9］、Pigmentiphaga kullae K24［10］等菌株对偶氮染料
的降解都涉及特殊的偶氮还原酶。近期研究表明，Shewanella
菌对染料的脱色并不依赖于偶氮还原酶的催化，而是通过细
胞表面非特异性的电子释放介导染料降解。
Hong等发现，Cu2 +、标桩菌素、双香豆素、甲吡酮均能够
—463— 江苏农业科学 2012 年第 40 卷第 12 期