全 文 ：兰 州 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) , 2 0 5 。 , 2 5 ( 2 ) : 1 1于、 1 2 3
J O U R N A L O F L A N Z H O U U N IV E R S TT Y ( N
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不同浓度的 2 , 4一D和 K T村
伊贝母组织培养中染色体变异的影响 *
王仑山 丁 惠宾 康文隽
犷
摘要 伊 贝母鲜茎切 块培养在附 加不同浓度 的 2 , `一 D和 K T 的M s 固体培养基上 , 对其愈 伤 组 织
细胞染 色体 的变异进行 了观 察和研 究 . 结果表 明 . 在K T 浓度一 定的情况下 ( 。 . 1奎 克 /升 ) , 随 若
2
.
4一 D 浓度 的增 加 , 染 色休 变异 预率越 高; 在 2 . 4一 D 浓度一 定的 情状下 ( 1 . 。毫克 /升 ) , 随 着
K T 浓度 的增 加 , 染 色体 变异 频率越 高 . 当 2 . 4一 D和 K T 浓度分 别为 1 . 。毫克 /升和 。 。 5毫克 /升 叶 ,
变异 须率达到最高 . 2 , 4一 D和 K T 浓度都为。 . 1毫克 /升时 , 变异 频率最低 . 根据实验结果 . 对 2 . 4
一和 K T 引起染 色体变异 的原 因及 2 . 4一 D与愈伤组 织 形成的关 系进行 了讨论 .
关键词 伊 贝母 , 组织培 养 , 染 色休 变异 .
植物细胞和组织在 离体培养条件下发生染色体 的变异现象是一个普遍性的问题 . 据
商效 民川 19 8 4年不完全统计 , 已有 60 多种植物经离体培养后发生了染色休变异 . 对引起
变异的因素主要有外植体来源 、 不同的培养时间以 及外源激素等 . 其中外源激素诱导培
养细胞 染色体的不稳定性与遗传变异已有一些报道 2 一 “ ’ . 作者在前文 : ” ’ 关于不同激素
对伊贝母组织培养 中染色体不稳定性的研究表明 , 在 2 , 泛一 D 、 I A A 、 N A A和 2 , 4 一 D +
K T
、
I A A + K T
、
N A A + K T 的 6 种 组合 中 ( 2 , 4一 D 、 I A A 、 N A A I . 。毫 克 /升 , K T
0
.
1毫克 /升 ) , 以 2 , 4一 D + K T 对染色体变异的诱导效应最大 . 为了进一 步了 解 2 , 4一 D
和 K T 的诱变作用 , 本 文又以不同浓度的 2 , 4一 D和同一浓度的K T , 以及 同一浓度的 2 , 4
一D和不同浓度的 K T 组成 9 种培养基 , 对伊贝母鳞茎愈伤组织细胞 染色体 的变异进行了
观察 , 现将结果报道如下 :
1 材料和方法
取材 、
和表 2 .
表 1
培养条件和方法及染色体处理均同前文 l “ ’ . 9 种培养基 的浓度 配比如表 1
不同浓度 2 , 4一 O和同一浓度 K T
的 M S固体培养基
表 2 不同浓度 K丁和同一浓度
2
, `一 O的 M S固体培养基
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本文经 杨汉 民 , 玉亚馥副教授审阅 , 并提出修改意 见 , 特此致谢 ,
张 丽 红 、 玉星参加 了部分 实验工作 .
本文 10 8 8年 7 月 2日目习丈至呀.
DOI : 10. 13885 /j . i ssn. 0455 -2059. 1989. 02. 020
11 8 兰 州 大 学 学 1 8 9 9年 6月
2 试验结果
在表 1的 6种培养基 中 , 工 、 卫 、 1 3 种培养基均可诱导产生愈伤组织 , 后 3 种培
养基在培养一段时间以后 , 外植体逐渐变褐 , 以后枯死 . 表 2 的 3 种培养基均可诱导产
生愈伤组织 . 对愈伤组织细胞 的染色体分析表明 , 其变异主要表现在数 目 、 结构 、 有丝
分裂异常及无丝分裂等方 面 .
2
.
1 染色体数 目变异
在 6 种培养基上诱导产生的愈伤组织细胞 中均程度不 同地发生了染色体数 目的变异
(表 3 ) ,变花范围为 Z n 一 10 一 6 0条 (图版工, 1一 10) . 变异程度以孤 > vI > 皿 > 五 >
双 > 工 , 二倍体细胞依次递增 , 而非整倍体和多倍体细胞依次递减 . 在影响最大的第租
表 3 不同浓度的 2 , 4一。和 K T培养下伊贝母鳞
茎愈伤组织细胞染色体数 目变异
如 } 观 察 有 不 包 数 和 百 分 数同 染 色 体 倍 性 的 细 胞
加 胞
亚 单倍体
(
n < 1 2 )
二倍体 !超二倍 休
( 2
二 = 2 4 )
超四 不含体
(
> 4 8
,
< 6 。 )
五 倍体
( Z
n 二 5又
= 6 。 )
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,
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三倍休
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超三倍体
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种培养 基 中 ( 2 , 4一 D 工. 0毫克 /升 + K T 0 5毫克 /升 ) , 观察了愈伤组织中的 87 个分裂细胞 ,
二倍体细胞只有 27 个 , 占3 1 . 03 肠 , 而非整倍体细胞则有45 个 , 占 5 1 . 73 肠 , 多倍体细胞
也有 15 个 , 占 1 7 . 24 % . 而 影 响 最 小 的第 工种 培 养 基 ( 2 , 4 一 0 . 1毫克 /升 + K T o . 1毫
克 /升 ) , 在观察的 58 个分裂细胞中 , 二倍体细胞 有 34 个 , 占58 . 62 % , 非整倍 体细 胞为
21 个 , 占36 . 21 肠 , 多 倍体 细 胞 只 有 2 个 , 占3 . 45 肠 , 另 外还 有 1 个单 倍体 细胞 ,
占 1 . 7 2 % .
2
.
2 有丝分裂异常及染色体结构变异
在 6 种组合的培养基上诱导产生的愈伤组织细胞 中 , 有丝分裂异常及染色体结构变
异频率如表 4 . 主要类型有染色体桥 、 染色体不均等分裂 、 多极有 丝 分裂 、 染 色 体断
片。 环抹染色体 。 落后染色体 、 微核等 (图版 兀 , 14 一 2 0) , 其中以染 色体桥 出现的频
第二期 2 , 4 一 6和攻示对伊员母组织培养中染色体变异的影响 1 。
率在各组中均较 高 . 就各组的变异频率来看 , 仍以孤 > 孤 > 班 > 五 > 攻 > I , 和染色体
数目变异呈现 出明显 的一致性 .
此外 , · 在 6 种组合的培养基上均观察到二核细胞 、 三核细胞和大小核等 (图版 卫 , 1
一 1 5) , 频率为 1 . 96 ~ 5 . 肠肠 , 认为这是无丝分裂的结果 . 。
不 同澳度的 2 , 4一 O和 K T培养下伊贝母鳞茎愈伤织织细胞
的有丝分裂异常及染色体结构变异
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表
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加 ,染色体数月变异越大 ;在 2 , 4 一 D浓度一定的情况下 ( 1 . 0毫克 /升 ) ,随着 K T浓度的增
加 , 染色体数 目变异越大 . 当 2 , 4 一 D和 K T 浓度分别为 1 ; 。毫克 /升和 0 . 5毫克 /升时 , 变
异频率最高 . 当立者浓度都达到 1 . 0毫克 /升时 , 变异频率又显著下降 .黄娇香 ` 7 ’ 的实验
结果表明 , 当培养基中含有多种激素时 , 其诱导频率要大于单一激素 ,而含 2 , 4 一 D的复
合激素的诱导率又大于不 含该 种激 素的 培养 基中 的诱 导率 . Y eo m a n等 ` “ 】以及 S j n g
L . , ` ] 也证明了在乏, 4 一 D + K T 的培养基中 , 多倍化细胞的频率要 比其 它 组 合 的培养基
高 . J h a等 “ , 的研究得出 , 2 , 4 一 D 比N A A诱导较多的染色体数目不正常 . 这和 我们的
实验结果基本上是相符的 .
关于 2 , 4 一 D和 K T引起愈伤织组细胞染色体数 目的原因目前尚无深入研究 . 有的作
者认为 , 生长素和细胞分裂素破坏了细胞纺锤体的形成 , 并改变了有丝分裂各个时期的
正常化 , 特别是后期或末期频率减少 , 产生细胞内复制 , 从而使染色体数目发生改变 t “ l 。
还有的作者研究认为 , 在离体条件下 , 细胞内的染色体容易发生断裂 , 这些断裂的染色
体发生再结合 , 所以染色体桥在愈伤组织细胞中是一种较为普遍的现象 【` ’ . B e 。川 ic 等
t之O 竺 州 大 学 学 ` 报 2 9 5 9年 6 月
【“ ]在硬粒小麦 的组织培养 中得出 , 广泛的染色体数 目变异 可归因 于愈伤组织培养 中产
生的核断片 . M c C o y 等 “ 。 ’ 在燕麦的组织培养 中发现微核出现的频率较高 , 认为这会影
响未来染色体的行为 . 在我们的实验中 , 观察到了各种类型 的有丝分裂异常及染色体结
构变异 , 尤其是染色体桥 、 染色体断片 、 微核等有较高的频率 , 所以在以后的细胞分裂
中 , 必然造成染色体分配的不平衡 , 产生染色体数目变异的细胞 . 本实验 中 , 有丝分裂
异常及染色体结构变异频率与染色体数目变异频率呈现明显 的一致性 , 就进一步证明了
这一点 , 但其详细机制尚需进一步加 以研究 .
本实验中还观察到一定频率的二核细胞 、 三核细胞和大小核等 , 这是无丝分裂的结
果 . 据报道 , 植物组织培养的脱分化过程 中 , 最初几 次细胞分裂主要是无丝分裂 { ’ ` ’ .
这一问题正在 引起许多学者的关注 , 认为这是引起遗传变异的主要原 因和方面 .
关于 2 , 4 一 D对愈伤组织形成的影响 , 已有一些作者进行过研究 “ “ 一 “ ] . 对伊贝母来
说 , 当 2 , 4 一 D 浓度超过 1 . 5毫克 /升时 , 可抑制形成 愈伤组织 . 这进一步证明 , 愈 伤 组
织 的产生和进一步发育为外加生长素所促进 , 但最旺盛的生长是在生长素的一定浓度范
围内 , 过高时反而有抑制作用 .
飞
〔 1 〕
〔 2 〕
[ 3 〕
[ 4 ]
〔 5 〕
〔 6 〕
〔 7 〕
【8 〕
[ 9 〕
〔1 0〕
〔1 1〕
[ 12」
〔1 3〕
〔 14〕
参 考 文 献
商效民 . 细胞生物学杂志 , 19 8 4 , 6 ( 1 ) : 5 ~ 12
Y e o m a n
,
M
.
M
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.
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B
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; 19 : 7 4 ~ 7 9
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B
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C a r y o l o g i a
,
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,
2 9 : 4 4 7 ~ 4 5 5
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.
B
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.
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.
P l a n t S e s
.
L e t t
. ,
19 5 2
,
2 4 : 2 2 9~ 2 2 4
S i
n g
,
R
.
J
. 了h e o r . A p p l . G e n e t . , 1 9 5 6 , 7 2 ( 5 ) : 7 10 ~ 7 26
黄娇香等 .遗传 , 19 8 1 , 3 : 3 1~ 3 2
主仑山等 . 西北植物学报 , 29 5 7 , 7 ( 4 ) : 2 2 6~ 2 3 4
B
e n n i e
,
A
.
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.
Z
.
P f l a n z e n z u e k t
,
19 7 5
,
5 1 : 3 0 5~ 3 1 1
M e C o v
,
T
.
J
.
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.
C a n
.
J
.
G e n e t
.
C y o l
. ,
2 9 8 2
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2 4 : 3 7~ 5 0
陆文棵 . 中国科学 ( B辑 ) , 1 9 5 3 , 4 : 32 1一 3 2 8
孙敬三等 . 植物学报 。 29 5 2 , 2 3 ( 4 ) : 2 6 2~ 2 6 5
O k a z
a w a
,
y
. e t a l
.
P h y s i o l P la n t
,
19 6 7
,
2 0
: 8 6 2心 8 6 9
张王方等 . 复旦学报 , 1 0 5 2 , 2 2 ( 4 ) : 4 4 5一 4 5 2
E f f e e t s u n d e r D i f f e r e n t C o n e e n t r a t i o n o f Z
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第二期 2 , 4 一 b 和 K个对伊贝母组织培养中染色体变异的影响 1刽
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图 版 说
图版 工
l 一 1。 , 其各种染 色体数 的细胞 . 均只 42 0 1 .
体 ) 3 . 亚单倍体 ( 10 条染 色体 ) 4 . 超四倍体 ,
二倍体 ( 2 4条染色体 ) 7 . 单倍体 ( 12 条染色体 )
来色休 ) 、 。 . 四 倍体 ( 48 条染色休 )
明
五倍体 (60 条染色体 ) 2 . 亚 二 倍 体 ( 14 条染色
( 5。条染色体 ) 5 . 超三倍体 ( 42 条染 色体 )
8
. 三 倍体 ( 3 8条来色休 ) 9 , 超二倍体 ( 27 条
第二期 2, 4 一 D 和 K T 对伊贝母组织培养中染色体变异的影响 12 3
图版 兀
x z一 2 0 , 均 x 4 2 o 2 1 . 二核细胞 1 2 . 三核细胞 2 3 . 大 小 核 1 4 . 环 状染色体 1 5 . 报核 16
落后染色休 17 . 染色体不 均等分裂 18 . 染色体桥 1 6 , 三极有丝分裂 20 . 染色体断 片