全 文 ：中田琅 学通报 第 2 1卷 第 4 期 2 ) 0 (5年 4 月
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东方百合四倍体及 Zn配子杂种后代有丝分裂观察
郑思乡 ’夕 , 吴福川 ’ , 章海龙 2 , 蔡 早 2 , 张 力 2 , 黄 静 2
(
`云南农业大学园林园艺学院 , 云南昆明 6 502 01 ; 2云南玉溪雷森科技有限公司 ,云南玉溪 , 65 0 31 )
摘 要 : 对东方百合 四倍体正常植株 , 变异植株 , 2n 配子杂种后代进行有丝分裂观察 , 结果表明 四倍
体正常植株的有丝分裂均正常而 变异植株 出现染 色体桥现 象 ; 2n 配子杂种后代 多数植株有丝 分裂
正常 , 少数植株的有丝分裂极不正常出现 了染色体桥和染色体 落后 , 双核及多极分裂现象 ,从而 产生
染色体数 目的多样性 。
关键词 : 百合 ;知 配子 ;有丝分裂 ; 多倍体 ;染色体
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百合是百合科 (L i iL 二e ae )百合属 (L iL iu m )植物 。 东
方百合 (L il u m o ier nt 以)因其花大 , 色艳和浓郁的芳香
而倍受消费者青睐 , 是目前世界发展前景十分看好的
高档切花之一 。 中国特别是云南省东方百合近几年得
到了长足的发展 , 但由于没有自主知识产权的东方百
合品种 , 所用种球全部依赖进口 , 从而导致生产成本过
高 , 病虫害日益严重和生产季节难以调控等弊端 , 严重
制约了东方百合产业的发展 。 故尽快培育具有自主知
识产权的东方百合品种己刻不容缓 。 为此 , 笔者 自
20 01 年开始 , 在云南农业大学园林实验室及云南玉溪
雷森科技有限公司育种研究室 ,采用自主研发的 2n 雌
配子 (专利申请号 03 1 53342 . 6) 和染色体加倍技术l[ ,
通过 3 年多的研究 , 目前已成功地培育出性状优于国
外同类品种的四倍体红云 3 号和红云 5 号新品系 , Zn
配子杂种后代表现出速生 、 蕾多及奇花变异等特点 , 并
首次发现了春化钝感型的新种质 。 这些结果与前人在
杨树冈 、 毛白杨阎 、 桑树间及药用百合阎的研究相似 。 笔者
针对四倍体及 Zn 配子杂种后代出现的丰富遗传多样
性 , 为探明其细胞遗传规律 ,对不同倍性东方百合进行
了系统的有丝分裂研究 , 为东方百合倍性育种奠定细
胞学基础 。
1 材料与方法
1
.
1 材料 东方百合栽培品种 “ 真情 ” (L . co 几Amo er )与
“ 元帅 ” .(L A c甲 u趾o) nZ 配子杂种后代 ( 2n ` n) 及东方
百合蒂伯 ( L . iT b e r ) 四倍体田间苗根尖 。
1
.
2 方法
1
.
2
.
1 染色体有丝分裂动态观察 用清水冲洗干净根
尖 ,直接采用卡诺氏固定液 (无水乙醇 :醋酸月 : 1) 进行
固定至少 0 . 5h , 然后用蒸馏水冲洗几次 , 再用 O. I M L/
盐酸室温处理 10m l n , 蒸馏水冲洗几次 , 切取生长点
进行改良苯酚品红染色 ,压片 。 然后在光学显微镜观
察 , 照相 。
荃金项目 : 云南玉溪雷森科技有限公司资助项目 “ 东方百合多倍体育种研究 ” 。 第一作者简介 :吴福川 , 男 , 1979 年出生 , 园林植物与观赏园艺专业
在读硕士 , 主要从事花卉生物技术与育种的研究 。 通讯作者 :吴福川 , 男 , 副教授 , 农学博士 , 从事花卉育种研究 。 E . m ` 1: c彻20() 2l ” @ 126 . co m . 收
稿 日期 : 2 004 一 l 卜04 ,修回日期 : 20 04 一 l卜 05 .
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2 2 .染色体数 目观察 预处理 :将干净的根尖侵入
0 .0 2M以另一 经基喳琳处理 10h ; 用蒸馏水冲洗几次 ,
然后采用卡诺氏固定液 (无水乙醉 :醋酸 = 3 : l) 进
行固定处理 12 h ,蒸馏水冲洗几次 , 再用 O. IM L/ 盐酸
室温处理 10m in , 蒸馏水冲洗几次 , 取根尖生长点进
行改良苯酚品红染色 , 压片 , 用铅笔的橡皮头轻敲打
载玻片 , 使细胞分散 , 镜检观察根尖细胞并对处于有
丝分裂中期的分散较好的染色体进行计数 , 照相 。
2 结果与分析
2
.
1 四 倍体有丝 分裂观察 结果 四倍体正常植株如
sB
一
18 (红云 5 号 ) 与二倍体相比 , 其生长势强 , 生长
旺盛 , 叶片厚 , 茎干粗壮 , 有丝分裂观察表明除了染
色体数目比二倍体多一倍外 , 其在前期 , 中期 , 后期 ,
末期和二倍体一样均正常 。
四倍体变异植株如矮化植株 SB 一 1 7 , 钩头植株
S B
一
19
, 除了表现多倍体部分性状外如叶片厚 , 茎干
圈 1 染色体桥 圈 2 染色体落后 圈 3 染色体桥
圈 4
圈 7
双核 圈 5 多极分裂 圈 6 染色体教 Z n = ZX = 4
染色体教 Z n = X3 = 36 圈 8 染色体 Z n = Z X = 24 圈 9 染色体数 Z n二 ZX:2 7
葡头示可能为
/
B染色体à
图 10 染色体数 Z n = 26 圈 1 , 染色体教为 Zn = 25 田 , 2 染色体数为 Z n = 3 1
、 、
申围琅 学通报 第 21 卷 第 4 期 2 05 年 4 月
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粗壮 , 有丝分裂观察显示出现非正常的有丝分裂染
色体桥 (图 1 ) , 染色体桥可能会造成染色体断裂 ,
可能使遗传信息改变或者丢失 。 矮化 , 钩头变异可能
与此有关 。
.2 2 2n 配子杂种后代有丝分裂观察结果 2n 配子杂
种后代经过两年多的大田观察显示 , 其群体性状分
离大 : 有的生长旺盛 ,有的生长势弱 ; 叶型变化丰富 ,
有圆形叶 、 披针形叶 ; 有的生长均一 , 有的少数材料
出现性状分离 。 在此基础上对该群体进行系统的细
胞学研究 , 结果表明 : 对于生长一致的材料 , 其有丝
分裂表现正常 , 而对于少数无性后代产生性状分离
的材料如编号为 T 3 , T S , 其有丝分裂出现大量非正
常有丝分裂如染色体落后 (图 2 ) , 染色体桥 ( 图
3 )
, 双核 (图 4 ) , 多极分裂 (图 5) 现象 。 这些有丝分
裂的非正常现象从而造成染色体数目的多样性及二
倍化 , 造成性状分离及多样性 。
.2 3 染色体数 目的观察 四倍体百合正常植株的染
色体数目均为 ZX = 4 n甲4 8 , 而四倍体百合变异植株除
了大部分染色体数目为正常的 48 外 , 还有少量细胞
的染色体数目小于 4 8 (图 6 ) 。 这些染色体数目的多
样性可能与变异植株的变异表现相关如矮化 , 钩头 。
染色体数 目观察结果表明 , 2n 配子杂种后代可
以分为三个不同类型 : 一 、 有丝分裂正常的三倍体植
株 , 其染色体数 目为 Zx = 3二3 6 (图 7) 。 二 、 部分三倍
体快速二倍化的植株 , 有丝分裂比较正常 , 其细胞染
色体数目多数为 24 (图 8 ) , 少数细胞的染色体存在
多样性。 三 、 三倍体二倍化缓慢的植株如 3T , 有丝分
裂不 正常 , 产生 了丰 富多样的染色体数 目 ( 图
-9 1 2 )
。
3 讨论
东方百合四倍体细胞学研究表明 , 生长旺盛的正
常四倍体其有丝分裂在各个时期未出现异常现象 ,
而奇变的四倍体植株发现了异常的现象如研究中所
发现的染色体桥 。 从而导致染色体数 目的多样性 , 并
产生染色体结构的变异 , 这一结果与桑树报道 .t6 月的
相似 , 表明东方百合诱导过程中除了染色体加倍外 ,
少数植株还产生染色体结构的变异 , 从而导致 D N A
序列的改变 , 这些少数植株为四倍体育种提供了材
料 。
2n 配子杂种后代除了存在所期望的三倍体外 , 笔
者还发现部分三倍体出现二倍化现象 , 这一现象与
杨继阁报道结果相吻合 。 在二倍化过程中出现了有丝
分裂多样性如研究中所观察到的染色体桥 , 染色体
落后 ,双核 , 多极分裂等多种异常有丝分裂现象 , 由此
可能造成染色体数目多样化和丰富的染色体结构变
异 , 从而产生丰富的性状变异 , 这与大 田观察到的结
果相吻合 。 这些变异经过稳定后 , 可为东方百合新品
种的培育提供育种资源 , 同时也为奇花品种培育开
辟了一条新的途径 。
从比较遗传学角度分析 , 有性繁殖植物与无性繁
殖植株存在不同的遗传变异特点 , 在东方百合育种
中产生的多样性与前人在构祀 9jI , 竺麻 l0IJ , 苹果 flj 研究
相似 ,但与有性繁殖植物西瓜网 ,金鱼草 l3[ l不同 。 这种
染色体数 目的多样性可能与繁殖方式有关 , 东方百
合是典型的无性繁殖植物 , 在长期的无性繁殖过程
产生和积累 了丰富的变异 , 其中有些多样性变异可
能与染色体数目多样性有关 。
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