全 文 ： 收稿日期：2004-09-14
作者简介：黄永莲（1962-），女，重庆秀山人，助理实验师，从事细胞生物学、分子生物学研究与实验教学。

秋水仙素对洋葱根尖细胞的诱变效应
黄永莲，胡木林
（湛江师范学院 生物科学与化学学院，广东 湛江 524048）

摘 要：通过三种浓度的秋水仙素对洋葱根尖进行控时处理，结果发现，该药剂能使洋葱根尖细胞有丝分裂指
数下降，促进洋葱根尖膨大，导致染色体加倍，并产生畸变细胞。
关键词：秋水仙素; 洋葱; 细胞畸变; 微核; 双核细胞; 多核细胞；染色体加倍
中图分类号：Q942.6 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2005)01-0042-04
Induction Effect of Colchicine on the Root Tip Cell of Allium cepa
HUANG Yong-lian, HU Mu-lin
(Life Science and Chemistry School, Zhanjiang Normal College, Zhanjiang 524048, Guangdong China)

Abstract: The root tip cell of Allium cepa was treated with three kinds of colchicine at different
concentrations. The results showed that colchicine could reduce the mitotic index of root tip cell of
Allium cepa, promote the swelling of root tip, result in the doubling of chromosome and induce the
cell aberration.
Key words: colchicine; Allium cepa; cell aberration; micronucleus; double-nucleus cell; poly-nucleus
cell; doubling of chromosome

秋水仙素是常用的化学诱变剂，广泛地用于细胞遗传学和育种学研究[1,2]。洋葱根尖细胞对环境诱
变剂十分敏感，能够准确反应外界因素对生物体的作用。对于染色体畸变，在双核、微核等方面已有
不少研究，而对多核的报道较少。本文研究秋水仙素短期处理诱导洋葱根尖细胞产生的细胞畸形变异，
对于多核也做了研究分析。
1 材料与方法
1.1 主要试剂
秋水仙素：用蒸馏水配制成 0.05%、0.1%和 0.2%溶液。
卡诺固定液：无水酒精﹕醋酸＝３﹕1
改良苯酚品红：1ml 苯酚品红 + 9ml 45%冰醋酸 + 0.1g 山梨醇
1.2 材料
取新鲜洋葱鳞茎，剥去外层干枯鳞片，切去残余老根，将鳞茎盘浸泡于清水中，室温中培养 48～
72h，当不定根长出 2～3cm 时采用。
1.3 秋水仙素处理
于上午 8 时，将不定根置于不同浓度的秋水仙素中分别浸泡 12、24、48、72、96、120h 后取出，
剪取 0.5～1cm 长根尖，蒸馏水清洗后，放入卡诺固定液中固定 24h，固定后的材料置于 1mol/L HCl
溶液中，60℃水浴 10min，蒸馏水冲洗，用改良苯酚品红染色 10min 以上。染色后的材料按常规方法
压片，显微镜镜检。对照用蒸馏水处理。

2005,34(1):42-45.
Subtropical Plant Science
第 1 期 黄永莲,等：秋水仙素对洋葱根尖细胞的诱变效应 ﹒43﹒
1.4 变异细胞鉴别标准
微核鉴别 ①存在时相：微核必须在完整的间期细胞中，形态为圆形或椭圆；②体积：直径小于
主核的 20%；③与主核的关系：与主核完全脱离；④染色：染色与主核完全一致[3]。
双核鉴别 ①存在时相：双核必须在完整的间期细胞中，形态为圆形或椭圆；②体积：两核大小
可以相等，可以不等（但较小核要大于较大核 30%），且染色一致。
多核鉴别 ①存在时相：多核必须在完整的间期细胞中，形态为圆形、椭圆；②体积：核的大小
可以不一（最小核要占最大核的 20%以上），每个细胞内要有 3 个以上的核，而且染色一致。
1.5 数据分析
有丝分裂指数＝分裂细胞数／观察细胞总数
变异细胞率＝该类畸变细胞数／观察细胞总数
2 结果与分析
2.1 秋水仙素对细胞有丝分裂的影响
秋水仙素均能对洋葱根尖的有丝分裂产生显著影响（表 1）。0.05%和 0.1%秋水仙素处理 12～72h
后，洋葱根尖有丝分裂指数明显高于对
照组，说明该两种浓度对细胞进入分裂
期有明显的促进作用。但处理时间太长，
却会对有丝分裂产生抑制作用，甚至使
细胞分裂完全停止。秋水仙素在洋葱细
胞分裂中期时，由于破坏了细胞中微管
的组装，阻止了纺锤体正常形成[4]。所以认为，秋水仙素使细胞在分裂中期滞留，而间期的细胞继续
进入分裂期，从而使细胞分裂指数增加。随着处理时间的延长，洋葱根尖细胞的分裂指数又不断下降，
说明滞留在分裂中期的细胞继续分裂，进入间期，在间期由于受到秋水仙素的抑制而使细胞难以再进
入正常的分裂期。0.2%秋水仙素处理的细胞分裂指数一直比对照组低，而且 48h 后细胞分裂指数为零，
说明该浓度的秋水仙素对洋葱根尖有较高的毒害作用，从而抑制了细胞的有丝分裂。
2.2 秋水仙素对洋葱根尖的促膨大作用
从试验结果（图 1）可见，秋水仙素对洋葱
根尖有显著的促膨大效应，效率为 0.2% > 0.1% >
0.05%。以 0.2%和 0.1%秋水仙素处理 48h 后，膨
大效应极显著，膨大率达 100%；而用 0.05%浓
度处理的材料，经过 120h 处理，膨大率可达
100%。
2.3 秋水仙素对洋葱根尖细胞的加倍效应
表 2 列出经秋水仙素处理后洋葱根尖细胞的
加倍情况。结果表明，洋葱根尖分生组织经秋水
仙素处理后，细胞加倍现象明显，三种浓度的秋水仙素诱导效果为 0.2% > 0.1% > 0.05%，其中诱导四
倍体形成的效果较八倍体显著。三种浓度的四倍体的诱导率均达 50%，在这三组浓度中，处理时间越
长，加倍现象越显著。通过细胞学观察表明，洋葱染色体数目为 2n = 2x = 16，诱变后四倍体染色体数
为 2n = 4x = 32，八倍体染色体数为 2n = 8x = 64。
2.4 秋水仙素对细胞的畸变效应
经秋水仙素处理 120h 后，各处理组对洋葱根尖细胞均有畸变效应。从表 3 可见，秋水仙素能诱发
较高频率的双核细胞，而双核细胞的产生是药物抑制细胞板形成的结果，这些双核细胞来自染色体的
分组，即细胞进入中期后，染色体未及时到达纺锤体赤道面，使原相距较远的两组或多组染色体不经
表 1 秋水仙素对洋葱根尖有丝分裂指数的影响
处 理 时 间 (h) 秋水仙素浓度
(%) 12 24 48 72 96 120
0.05 32.60 23.32 19.41 17.21 8.67 0.00
0.1 23.62 19.84 15.35 10.33 7.34 2.85
0.2 2.54 0.29 0.00 0.00 0.00 0.00
CK 13.38 13.43 13.61 13.87 13.50 13.09
图1 秋水仙素促进洋葱根尖膨大的效应
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
6 12 24 48 72 96 120
时间(h)
膨
大
率
(%
) 0.05
0.1
0.2
第 34 卷 ﹒44﹒
后期而各自直接形成独立的重组核[4]。形成的两核的染色体数目可能相同也可能不同，所以，位于同
一胞质中的两个核大小有时不等，有时相等；有的相互距离之间较近或者相互接触，有的相互之间距
离较远。由观察结果可以说明，产生双核细胞效果比较明显的是浓度 0.05%。
表 2 秋水仙素对洋葱根尖多倍体细胞的诱导率(%)
处 理 时 间 (h) 加倍细胞 浓度(%)
6 12 24 48 72 96 120
0.05 12.7±4.5 18.7±3.3 22.6±3.1 26.1±4.6 32.1±4.4 46.4±7.7 50.6±7.0
0.1 18.6±2.4 20.0±1.9 32.5±3.9 39.0±6.0 43.2±6.2 49.4±6.5 53.8±10.0
0.2 13.9±3.3 17.7±3.5 29.9±4.5 35.8±4.9 40.2±6.0 50.7±8.4
四倍体
CK 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0
0.05 0.0±0.0 0.1±0.0 1.7±0.8 2.5±0.5 3.5±1.0 4.6±2.0 5.0±2.1
0.1 0.0±0.0 0.2±0.1 2.0±0.9 3.8±0.6 5.0±1.3 5.5±1.9 6.1±2.9
0.2 0.3±0.1 0.8±0.3 2.1±1.0 4.4±1.4 5.1±1.0 7.3±1.3
八倍体
CK 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0 0.0±0.0
秋水仙素能诱发较高频率的微核细胞（图
2）。微核产生的时间为细胞分裂的中、后期，是
迟滞染色体的结果。由于染色体片段或者滞后的
单个染色体在下一个细胞周期的间期形成一个
或多个圆形或杏仁状的结构，而诸如多分化、不
均等分裂、染色体桥等异常现象最后都形成了微
核。本实验表明，0.1%秋水仙素诱导微核细胞的
频率较高。
秋水仙素也能诱发较高频率的多核细胞（图
3），多核细胞是细胞内有三个以上的细胞核，它
的形成机理与双核细胞基本一致，都是由于药物
抑制细胞板形成的结果，而形成细胞核的染色体
个数可能不相同，也可能都相同。随着处理时间
的加长，产生多核细胞比较明显的是 0.2%浓度
的秋水仙素。
综上所述，经秋水仙素处理 120h 后，处理
的洋葱根尖分生组织产生了一定频率的微核、双
核以及多核间期细胞。本结果表明，经过药物的
处理后，微核、双核、多核的频率明显高于对照
组，对照组的细胞畸变率可以忽略不计。其中诱
导产生双核细胞效果较强的是 0.05%秋水仙素；
而诱导产生微核细胞比较明显的是 0.1%秋水仙
素；秋水仙素浓度越高对形成多核细胞越明显。
洋葱根尖经不同浓度的秋水仙素处理后，均发生
异常现象，如染色体断裂、出现微核、双核与多
核等。从本试验结果可以看到，无论是双核，微
核还是多核，其细胞诱变的最佳时间都是在处理
的 24～48h 之后，在此时间段之前细胞畸变率比
较低，随着处理时间的加长细胞畸变率也逐渐升高。

表 3 秋水仙素对洋葱根尖双核细胞的诱导率(%)
秋水仙素浓度(%) 处理时间
(h) 0.05 0.1 0.2
12 3.8±1.2 4.8±1.7 3.3±2.0
24 5.0±1.2 5.2±3.7 1.5±0.08
48 3.6±1.6 5.4±2.2 1.6±1.2
72 11.4±4.9 6.0±2.0 2.8±0.4
96 9.3±6.4 5.7±3.4 6.7±3.4
120 7.2±1.4 8.3±4.2 13.2±1.4
图2 秋水仙素对洋葱根尖微核细胞
的诱导效应
0
50
100
150
200
250
12 24 48 72 96 120
处理时间(h)
微
核
细
胞
率
(‰
) 0.05%
0.1%
0.5%
图3 秋水仙素对洋葱根尖多核细胞
的诱导效应
0
100
200
300
400
500
600
12 24 48 72 96 120
处理时间(h)
多
核
细
胞
率
(‰
) 0.05%
0.1%
0.2%
第 1 期 黄永莲,等：秋水仙素对洋葱根尖细胞的诱变效应 ﹒45﹒
3 讨 论
本实验采用三种不同浓度秋水仙素对洋葱根尖进行诱变，结果发现，化学诱变剂的浓度、处理时
间对诱变效果均有显著影响。诱变处理对洋葱根尖有丝分裂有明显的促进作用，处理时间越长或者浓
度越高都会使洋葱根尖细胞的分裂指数下降。秋水仙素浓度越高，对洋葱根尖的诱变效应越大，产生
的畸变细胞越多。经秋水仙素诱导后的多倍体根尖外型明显膨大。对二倍体植物材料进行处理，能获
得四倍体或重复加倍成八倍体[5,6]。
从本实验来看，秋水仙素对多倍体的诱导效应显著，其中对四倍体的最高诱导率超过 50%，而且
处理时间和效果的显著性呈正比。这与梁凤山等提出的低浓度长时间处理较好[7]的观点一致。秋水仙
素的诱变机制，主要是阻止正在分裂的细胞形成纺锤体，使染色体分裂加倍后停留在赤道板上而不向
两极移动，也不形成新的隔膜而结合在同一个细胞内形成染色体加倍的细胞[8]。另外，秋水仙素处理
可以产生较显著的双核细胞，主要是通过抑制细胞板的形成而产生遗传组成和体积相同的双核细胞。
目前，无论是对人细胞还是植物细胞的研究都表明，双核细胞的产生是药物抑制细胞板形成的结果，
微核是迟滞染色体的结果，微核率可以做为评价理化因素的诱变能力、监测环境污染程度及测定细胞
损伤程度的指标，它与染色体畸变密切相关。微核可能具有分子合成活力，但最终要丢失。据报道，
秋水仙素有干扰微管装配，破坏纺锤体形成和终止细胞分裂的作用[9]。本实验结果表明，0.05%的秋水
仙素诱导产生双核比其它浓度明显，浓度越高产生的多核细胞就越明显；而 0.1%浓度则诱导产生微核
细胞比较明显。秋水仙素诱发变异的最佳处理时间一般在 24～48h 之后，这时的染色体变异和细胞畸
变频率最高。
辐射和其它诱变因子导致染色体畸变以及微核、双核、多核的形成已有诸多报导，多以动物为主，
植物方面相对较少。化学诱变具有设备简单、操作方便、诱变效果明显等优点。不同浓度的秋水仙素
对诱变所产生的双核，微核与多核细胞又有不同的特点。染色体畸变是微核、多核的产生及纺锤体、
染色体损伤的结果；细胞分裂的间期、中期、后期等各个时期都会形成畸变，不同诱变因子对细胞有
丝分裂中所引起的畸变类型各不相同，从不同浓度的秋水仙素诱变所产生的微核、多核与双核效应证
明了这一点。但是秋水仙素造成细胞畸变的机理尚需继续深入研究。
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