全 文 ：第 28卷第 6期 　　　西　南　农　业　大　学　学　报 (自然科学版 ) V o.l 28, No. 6
2006年 12月 Jou rna l o f Southw estAg ricultu ra lUniversity (N atural Science) Dec. 2006
文章编号:1000 - 2642(2006)06 -0926 - 04
秋水仙碱对芒果茎尖的诱变作用*
黄镜浩 1, 2 ,王松标 2 ,马蔚红 2* ,汪卫星 1 ,梁国鲁1
(1. 西南大学 园艺园林学院 , 重庆　400716;2.南亚热带作物研究所 , 广东 湛江　524091)
摘要:运用均匀试验设计及回归分析方法对秋水仙碱在芒果活体诱变中的作用进行研究 , 结果表明:秋水仙碱对
芒果茎尖细胞的加倍诱变作用不明显 , 不是芒果倍性育种的理想诱变剂。秋水仙碱处理过的芒果材料 , 生长抑制解除
后 ,细胞有丝分裂发生大量异常 ,表现为细胞染色体数目异常 ,中期染色体粘连 ,出现后期和末期染色体桥 、落后染色
体及末期微核。
关　键　词:秋水仙碱;有丝分裂;异常
中图分类号:S 335. 3;S 667. 7　　　　　　　　　　　文献标识码:A
MUTATION INDUCTION OF COLCH IC INE IN MANGO STEM TIPS
HUANG J ing - hao1 , 2 ,WANG Song - b iao2 , MA W ei - hong2 , WANGW ei - xing1 , LIANG Guo - lu1
(1. Co llege o fH orticu ltu re and Landscape, Sou thw estUniversity, Chongqing 400716, China;2. Sou th Subtropica l Crops Resea rch Insti-
tu te, Zhanjiang, Guangdong 524091, China)
Abstrac t:Uniform design(UD) was adopted and reg re ssion ana ly sis w as m ade to study the e ffec t o f co lchicine s on mu ta tion induc tion in
m ango (Mangifera indica L. ). The resu lts show ed tha t the ch rom osom e doubling effect of co lch icines on m ango stem apex cells w as no t
significan t, indica ting tha t co lch icines is unsuitab le fo r polyploid breeding o fm ango. Re sum ing grow th from restraints by co lch icines, m i-
tosis abnorm a litie s, inc luding chromosom e num ber abnorm ality, ch rom osom e cong lu tina tion at m e taphase, scatte red and lagged chrom o-
som es, anaphase and inte rphase bridge and m icronuc le i, w ere obse rved in m ango stem meristem cells.
K ey words:co lchic ines;m itosis;abno rma lity
　　芒果 (Mangifera ind ica L. )属漆树科芒果属 ,为常
绿乔木 ,产于热带和南亚热带地区 ,是世界 5大热带水
果之一 ,享有 “热带果王 ”的美称。芒果是高度杂合
体 [ 1] ,由于缺乏对其遗传特性的了解 ,芒果的品种选育
及其相关的基础研究远落后于其他果树 ,现有栽培品
种抗性弱 、耐贮性差 ,远满足不了芒果种植业的快速发
展。果树多倍体具有提高多种营养元素含量 、改善品
质 、提高抗性等特性 ,而三倍体更具有产生无籽果实的
特性 。秋水仙碱是目前植物多倍体诱变育种中使用最
为广泛的诱变剂 ,其在果树多倍体育种上应用广泛且
效果显著[ 2 ～ 6] 。而目前芒果除二倍体外 ,仍未发现其
他倍性的个体[ 7] 。因此 ,研究秋水仙碱对芒果的诱变
作用 ,对探究秋水仙碱对木本植物倍性育种的有效性
及芒果倍性育种具有重要的现实意义。
1　材料与方法
1. 1　活体诱变试验
以南亚热带作物研究所芒果种质资源圃的台农
1号 (Tainong No. 1)品种嫩芽为材料。于 2006年 4
月 17 - 21日 ,待芒果春梢萌动时 ,随机抽取 48株成
年果树上的 240个嫩芽作为处理材料 (每株 5个)。
嫩芽萌动并长至 2 ～ 3 cm时 ,剥去芽鞘及嫩叶 (叶柄
* 收稿日期:2006 -09 - 11
基金项目:中国热带农业科学院科技基金资助项目(RKY 0519)
作者简介:黄镜浩(1982 -),男 ,广东潮州人 ,西南大学硕士研究生 ,从事细胞生物学研究。
*为通讯作者
DOI牶牨牥牣牨牫牱牨牳牤j牣cnki牣xdzk牣牪牥牥牰牣牥牰牣牥牥牳
保留约 2 mm长度 ,避免对嫩芽造成伤害 ),用脱脂棉
包被并滴加 1 ～ 2mL不同浓度的秋水仙碱 ,用黑色塑
料袋包好并防止脱脂棉失水干燥 ,处理不同时间后去
除脱脂棉并用自来水冲洗除去残留液。试验采用混
合水平均匀设计 (表 1、表 2)。
表 1　均匀试验设计因素及水平
Tab le 1　Factors and levels ofUD
因　子 水　平
A.秋水仙碱 /% 0. 1 0. 28 0. 46 0. 64 0. 82 1. 0
B.处理时间 /h 6 20 34 48
表 2　秋水仙碱不同浓度及处理时间对芒果茎尖的
诱变作用-U 12(6×4)混合水平均匀试验设计表
Table 2　Quasi-levelUD ofU 12(6×4) by colchicine w ith d ifferent
concentrations and t im e
试验号 因　子
A秋水仙碱 /% B处理时间 /h
1 0. 46(3) 34(3)
2 1. 00(6) 20(2)
3 0. 46(3) 6(1)
4 1. 00(6) 48(4)
5 0. 28(2) 20(2)
6 0. 82(5) 6(1)
7 0. 28(2) 48(4)
8 0. 82(5) 34(3)
9 0. 10(1) 6(1)
10 0. 64(4) 48(4)
11 0. 10(1) 34(3)
12 0. 64(4) 20(2)
　　待处理嫩芽恢复生长后 ,嫩稍长至 3 ～ 5 cm时 ,
取茎尖 ,卡诺氏固定液固定 6 h以上 , 改良去壁低
渗 ———火焰干燥法[ 8]制片 , O lympus BX-51显微镜进
行染色体计数和细胞学观察。每个材料观察约 40个
分裂相 ,统计有丝分裂异常率及染色体加倍诱导率 。
1. 2　对照试验
取相同品种的芒果茎尖 (10个),卡诺氏固定液固
定 6 h以上 ,改良去壁低渗———火焰干燥法制片 , O lym-
pus BX-51显微镜进行染色体计数和细胞学观察。
2　结果与分析
随着处理时间延长和秋水仙碱浓度增加 ,茎尖存
活率逐渐降低;有丝分裂异常率随处理时间延长逐渐
降低 ,并随秋水仙碱浓度的增加呈不明显降低的趋
势;诱导率随秋水仙碱浓度和处理时间的增加有总体
先递增后逐渐降低趋势 。最高的诱导率仅为 20%
(表 3)。
采用 SPSS 12. 0分析软件对试验结果进行相关
性分析 。秋水仙碱浓度与芒果茎尖的存活率 、有丝分
裂异常数及染色体加倍细胞数不存在相关性;处理时
间与茎尖存活率的相关系数为 - 0. 871** ,与异常率
的相关系数为 - 0. 865** ,有丝分裂异常率与诱导率
的相关系数为 0. 984**。胡玉林 [ 2] ,陈绪中 [ 3] ,陈于
和 [ 9]等的研究表明 ,秋水仙碱对植物的毒害作用及
诱变作用与其浓度和处理时间有关 ,其毒性与浓度和
处理时间呈负相关 ,而诱变作用与浓度和处理时间呈
正相关 ,这与本试验的结论有所不同。对数据进一步
做多元回归分析 ,得到 2组回归方程:
y存活率 =58. 588 - 21. 575 A - 0. 962 B (R =
0. 943)　　①
y异常率 =49. 430 - 15. 989 A - 0. 832 B (R =
0. 918)　　②
表 3　不同浓度秋水仙碱及处理时间对芒果茎尖的诱变作用统计表
Tab le 3　S tatistics ofmu tat ion effect onm ango stem tip by colch icine
w ith differen t concen tration and t im e
试验号 处理数 存活率 /% 异常率 /% 诱导率 /%
1 19 5. 26 5. 26 0
2 19 15. 79 15. 79 5. 26
3 20 50. 00 45. 00 20. 00
4 20 0 - 　　 -
5 19 26. 32 15. 79 0
6 20 30. 00 30. 00 5. 00
7 20 5. 00 5. 00 0
8 19 10. 52 10. 52 5. 26
9 20 60. 00 50. 00 0
10 20 0 - 　　 -
11 20 25. 00 25. 00 15. 00
12 19 21. 05 15. 79 10. 52
表 4　相关分析表
Tab le 4　Tab le of correlat ion s ana lyses
秋水仙碱 处理时间 异常率 存活率 诱导率
秋水仙碱 1 0. 131 -0. 419 - 0. 471 - 0. 103
- 0. 685 0. 175 0. 122 0. 750
处理时间 0. 131 1 -0. 865** - 0. 871** - 0. 405
0. 685 - 0. 000 0. 000 0. 192
异常率 - 0. 419 - 0. 865** 1 - 0. 984** 0. 504
0. 175 0. 000 - 0. 000 0. 095
存活率 - 0. 471 - 0. 871** 0. 984** 1 0. 434
0. 122 0. 000 0. 000 - 0. 158
诱导率 - 0. 103 - 0. 405 0. 504 0. 434 1
0. 750 0. 192 0. 095 0. 158 -
　　注:**相关显著性水平为 0. 01(双尾)。
Note:** C orrelation is sign ifican t at the 0. 01 level(2-tai led).
表 5　变量分析表
Tab le 5　Tab le of variab le analyses
M odel SS d f MS F S ig.
回　归 3 563. 031 2 1 781. 515 35. 932** 0. 000a
残　差 446. 216 9 49. 580
总　和 4 009. 247 11
回　归 2 524. 751 2 1 262. 376 24. 133** 0. 000b
残　差 470. 774 9 52. 308
总　和 2 995. 525 11
　　注:a.存活率;b.异常率。
Note:a. Livab ility;b. Abnorm ality.
回归模型的 R 值分别为 0. 943和 0. 918(P <
0. 000 0),回归方程显著性为极显著 ,拟合效果好 。
进一步逐步回归分析 , t检验结果显示 ,方程①A项的
927第 28卷第 6期　　　　　　　　黄镜浩等　秋水仙碱对芒果茎尖的诱变作用
显著水平达 0. 010,方程②A项的显著水平达 0. 044。
可见处理时间显著影响茎尖的存活率和异常率 ,秋水
仙碱浓度在一定程度上影响存活率和异常率。
镜检结果表明 ,未经药物处理的材料 ,体细胞有
丝分裂并未发生异常 (图版 2),而以秋水仙碱处理过
的材料 ,未发现多核细胞 ,染色体的加倍效果也不如
畸变效应明显 ,表现出大量有丝分裂异常 。发生染色
体加倍的材料仅占受检材料的 24. 49%,其中最多染
色体加倍细胞数仅为 3个 ,且加倍细胞中期染色体形
态异常 ,较正常染色体细小且粘连严重 (图版 3, 4)。
细胞有丝分裂异常表现如下:
前期:有丝分裂前期的异常主要表现为染色体
数目的异常 ,出现染色体断片(图版 1)。前期染色体
数目异常是由上次有丝分裂过程中染色体活动异常
形成的 。
中期:中期的异常主要表现为 3个方面:一是部
分染色体发生粘连(图版 5);二是部分染色体活动异
常而未能及时到达赤道面(图版 6, 7);三是染色体在
赤道面上发生分组(图版 8)。染色体的严重粘连在
后期将出现染色体多桥 ,落后染色体可能造成后期及
末期微核 ,而赤道面上的染色体分组可能造成细胞发
生多极分裂 ,产生合胞体或微核 。
后期:后期的异常有:染色体桥 (图版 10, 11,
12)、落后染色体(图版 9, 12)。染色体桥及落后染色
体将导致子代细胞遗传物质的丢失 ,从而导致细胞变
异或死亡。
末期:有丝分裂末期的异常主要表现为末期染
色体桥 (图版 13, 17)、染色体断片 (图版 13, 14)、染
色体环 (图版 15)、末期微核(图版 16)及不均匀分裂
形成的 2个大小核(图版 17)。
3　讨论与结论
秋水仙碱处理能使植物细胞的染色体数目加
倍 [ 4] ,是诱导多倍体用的最广泛又最有效的一种诱
导剂。胡玉林等 [ 2]以 0. 2%的秋水仙碱处理 GCTCV_
119香蕉茎尖 1 d, 获得多倍体植株 ,其诱导率达
33. 3%;陈绪中等 [ 3]以鄂柿 1号离体叶片为材料 ,以
0. 5%的秋水仙碱处理 4 d ,获得了十二倍体再生植
株;蒋洪恩等 [ 5]以 0. 15%秋水仙碱处理临猗梨枣茎
尖 18 h ,其多倍体诱导率高达 50%。据目前所知 ,秋
水仙碱的倍性化作用只局限于阻碍处于细胞分裂中
期的纺锤丝的形成 ,对染色体的结构并无显著的影
响 [ 6] 。H ansen和 And resen[ 10]认为秋水仙碱与植物
微管蛋白的亲和性较低。本试验用秋水仙碱处理芒
果茎尖 ,未能产生多倍体 ,而是导致茎尖细胞的死亡
和后期有丝分裂过程中染色体形态与行为的异常 。
因而更倾向于支持 H ansen和 Andersen的观点。秋
水仙碱对植物材料有很强毒害作用[ 2 ～ 4] ,其毒性具有
明显的时间与剂量效应[ 2 ～ 3, 10] 。本试验结果表明 ,随
处理时间的延长和浓度的增大 ,秋水仙碱的毒性越
大 ,但处理时间与处理浓度存在主副效应。茎尖细胞
有丝分裂过程中染色体形态的异常 ,可能与芒果在遗
传上高度杂合有关 。
染色体桥是同源染色体或姐妹染色体的断裂和
DNA修复作用造成的 。染色体桥的产生常伴随着染
色体断片产生 。试验发现 ,秋水仙碱处理过的芒果茎
尖 ,分生细胞有丝分裂过程中 ,出现大量的染色体多
桥和中期粘连 ,中期染色体粘连以末端粘连为主 (图
版 5)。陈于和 [ 9]认为高浓度的秋水仙碱在一定范围
内能增加染色体的粘性 。染色体末端粘连是染色体
末端结构异常造成的 ,其结果可能形成具有双着丝点
甚至是多个着丝点的异常染色体结构 ,从而影响细胞
后续分裂 。推测芒果染色体桥 (尤其是染色体多桥 )
的产生 ,部分是染色体粘连的结果。
试验中发现 ,芒果茎尖细胞有丝分裂存在大量染
色体片断 、染色体桥 ,且异常现象相对稳定 ,受检的
49个材料中 , 87. 76%的材料有丝分裂存在异常 ,说
明秋水仙碱对芒果茎尖染色体的结构组成有一定影
响 ,对分生组织具有明显的致畸变效应 ,其致变的详
细机制有待进一步研究 。秋水仙碱虽能使部分芒果
茎尖细胞染色体加倍 ,但其效果较差 ,以试验 3最好 ,
诱导率仅为 20%,其多倍体细胞数最多仅 3个 ,占观
察细胞数的不足 10%,且染色体的形态发生异常 ,因
而秋水仙碱不是芒果倍性育种的理想诱变剂。
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责任编辑:欧　宾
图版
1.晚前期 示染色体片断。 2.正中期染色体(对照) 。 3, 4, 5. 中期 示部分染色体末端粘连。 6, 7. 中期 示落后染色体。 8. 中期 示染色体分
组。 9.后期 示落后染色体。 10, 11.后期示后期染色体桥(单桥及多桥)。 12.后期示落后染色体及染色体单桥。 13.末期 示末期桥及染色体断
片。 14, 15.末期示染色体断片及染色体环。 16.末期 示微核。 17.末期示不均等分裂产生的大小核及染色体桥 ,标尺为 5μm。
1. late telophase, show ing ch rom osom e segm en t 2. m etaphase (CK) 3, 4, 5. m etaphase, show ing chromosom e conglu tinat ion 6, 7. m etaphase, show ing
ch rom osom e scattered outside their equatorial p late 8. m etaphase, show ing ch rom osom e group ing 9. anaph ase, sh ow ing lagged ch rom osom e 10, 11. anaphase,
show ing chrom osom e b ridges 12. an aphase, show ing lagged ch romosom e and anaphase b ridges 13. in terphase, sh ow ing in terphase b ridges and ch rom osom e
segment 14, 15. in terphase, show ing chrom osom e segm ent and ch romosom e ring 16. in terphase, show ing m icronuclei 17. interphase, show ing unequationalm i-
tosis and chrom osom e b ridge Bars for 5μm.
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