全 文 ：生态学杂志 10 57 , 启( 2 ) : 5 1一5息
J o uz an l of E e o l o gy
紫露草微核技术推广中的若干问题
侯 家 龙
( 山东海洋学院 )
紫露草微核技术也叫做紫露草四分体微核
监测法 , 它是用减数分裂中花粉母细胞的染色
体作为攻击目标 , 并以四分体中所形成的微核
作为监测的终点 , 这是一项经济简便有效的生
物监测方法 。 自从该技术创立者美国西伊里诺
大学马德修教授与山东海洋学院方宗熙教授等
合作 , 于 1 0 8 0年首先在青岛应用该技术对大气 、
工业废水 、 农药和放射性污染等进行监测取得
成功以来 , 在国内正逐步得到推广 , 有关部门
正在制定该技术的规范 , 以便在我国生物监测
方面确立一项常规的重要的监测手段 。
现将我们在多次举办紫露草微核技术学习
班中以及各地在推广中存在的几个问题提出来
讨论 , 供今后进一步推广和制定规范时参考。
一 、 栽培技术问皿
紫露草适宜生长在疏松湿润的土壤 , 栽培
条件要求并不高 , 弓}种到各地的紫露草大多已
成活 , 但要得到比较粗壮的花序则要善于进行
管理。 紫露草是一种多年生草本植物 , 为了保
持遗传性的纯化 , 只能采用无性繁殖系 。 在我
国北方大部分地区 , 秋冬季节地上 部植 株 枯
死 , 培土或覆盖草层后 , 地下根茎 能安 全 越
冬 ,第二年开春可由根茎发出新枝 。但是由于地
下根茎结团 , 不定根长势较弱 , 影响了地上部
的生长 , 使新发出的枝条变得细弱 , 抽出的花
序也较小 , 给实验中制片造成很大困难 , 往往
固定 15 个花序制不出符合要求的 5 张玻片。 因
此 , 必须在春季将根茎切断 , 进行分株栽插 ,
以促进新根萌发 , 保证地上部的生长 。但是最好
的办法是在低温季节到来之前将盆栽的紫露草
移入温室 , 使地上部植株安全越冬 , 第二年春
季剪长 l o cm 左右的枝条进行砂培 扦插 , 2 0一
30 天后可发出新的不定根 , 然后再移 栽 至 花
圃 , 这样长出的枝条粗壮 , 花序较大 。
在日常栽培管理中 , 除适时浇水施肥外 ,
最重要的是及时合理整枝 。 紫露草的花序是有
限花序 , 顶端第一朵花先开 。 整个植株的开花
顺序也是主茎顶端的花序先开 , 然后是逐级侧
枝的花序 。 这样 , 如不及时整枝 , 花会越开越
小 , 所以必须随时将开过的花序摘除 , 既可减
少养分消耗 , 又可打破顶端优势 , 促进侧枝的
发育 。 在植丛过于密集时还应把衰老的枝条从
基部摘除 , 保持通风透光和减少养分消耗 。
要使紫露草整年不断开花 , 随时提供监测
材料 , 必须满足它对光照和温度的要求 , 需要
每日 16 一 18 小时的光照 , 因此当气温下降日照
变短时应在温室中给予人工光 照 补充 , 一 般
可用 40 W 日光灯再加 60 w 普通灯 , 以维持
1 80 OL x 左右的光照强度和得到不同波长 的光
线照射 , 从我们多年来在温室栽培紫露草的实
践表明 , 要使紫露草的本底微核率保持在不超
过 8 %的正常状态 , 温度是一个重要因子 。 紫
露草的最适生长温度为白天 21 一26 ℃ , 夜 间
16 ℃ 左右 , 如果室内温度不能维持 在 16 ℃以
上 , 低温刺激本身就会诱发紫霉草产生微核 ,
而且微核率往往要超过通常用化学诱变荆诱发
作者蔺介 : 侯家龙 , 男 , 4 6 岁 , i , 62 年毕业于山东大学
生物系 , 讲师 , 从事植物攀教学及植物监洲环境污染 的 研究
工作 , 参加过 《 中国药用地衣 》 的编若娜 .
一 5 1 一
冲. 瞬如钾 . 、
DOI : 10. 13292 /j . 1000 -4890. 1987. 0032
的微核率 ,
作监测材料
这样紫礴草即使能开花 , 也不能用
二 、 实脸处理问皿
目前 , 紫露草微核技术已械用矛砂木气 、
水体 、 土壤 、 农药和各种化学诱变剂以及放射
性核素污染的监测 , 其中除了大气和放射性核
素的外照射 , 都必须将紫露草花枝插入各种浓
度的诱变物的水溶液中进行处理 。 因此 , 首先
要使溶液的 p H值维持在中性左右 (可以用 l m o l
H cl 和 l m ol K O H调试 ) , 并且在处理前将处理
液进行过滤 , 排除一些不溶性颗粒物的千扰 。
有的作者在用工业废水进行处理时 , 特别说明
不要进行过滤 , 并要求将废水混合 ` 这种方法
是不足取的。 因为第一 , 紫露草微核技术只能
测定水溶性诱变物 , 不能测定非水 溶 性诱 变
物 , 所以无论怎样混合 , 非水溶性物质也不会
起作用 。 第二 , 诱变物是通过紫礴草花枝木质
部的导管系统被输入花蓄 , 并作用于花粉母细
胞丫 固体颗粒物一旦阻塞导管系统就会影响实
验的准确性 , 甚至造成花梗的局部坏死 。
由于实验的处理和恢复时间一般在 2 4一 30
小时左右 , 紫露草花梗长时间插在水溶液中会
构成水中缺氧 , 影响紫露草正常生长 , 所以要
经常充气 。 采用市场上出售用来养金鱼的小型
水泵效果比较好 , 这种水泵具有价格便宜 、 耗
电少 、 无噪音 、 充气适量等优点 。
为了模拟农药的实际使用情况 , 采用不同
浓度药液喷洒的方法 , 效果不够理想 。 这是因
为紫露草的花序基部往往被二侧二个叶片所包
裹 , 下部的小花蕾又被上部的大花营所遮盖 ,
而紫露草微核技术所要求的具早期四分体时期
的花蕾恰恰位于下部 , 因此在处理时不同个体
的吸收量差异很大 , 难于把测定的实验误差控
制在较小的范围内 。 鉴于这种情况 , 农药试验
可采用各种浓度药液水培的处理方法 。 如果必
须喷洒 , 则应在处理前将二侧叶片细心翻折 ,
使下部花蕾完全暴露 , 处理后再将叶片回复原
状 。
三 、 刹片姗作问口
紫露草微核技术的制片方法比较简单 。 但
要制作符合要求的玻片也还是需要进行专门的
训等 , ;:该拉木的基本原理是当紫露草花粉母细
胞减数分裂进入对外界诱变因子最敏感的早前
期 , 即第一次分裂前期发生染色单体片段互换
的租线期时给予处理 , 处理时间一般不超过 6
小时 , 然后恢复培养 24 小时 , 使花粉母细胞减
数分裂到达早期四分体阶段 , 这样早前期受诱
变因子作用产生的染色体断片到这 时成 为 微
核 , 从而可以用观察统计四分体中出现的微核
数来判断诱变因子的强弱或污染程度的大小。
根据上述原理 ,不管作哪一种处理 , 处理加
恢复的时间应该控制在 24 一 30 小时 , 而不应随
意延长 。 为什么在制片时必须制作早期四分体
时期的片子 , 而不是中期四分体或晚期四分体
时期呢 ? 这一方面是因为从最敏感早前期到早
期四分体时期大体在 2 4一 30 小时左右 , 这样长
短的时间用于处理和恢复比较适宜 , 另一方面
早期四分体时期无论在制片还是观察上都比较
方便和准确 。 早期四分体外面具有一个不易破
裂的包膜 , 因此 ,在制片时加热加压也不会使四
分体的四个细胞分散开 , 便于以四分体作为观
察计数单位 。 中期四分体的细胞核比较大 ,染色
体比较松散 , 染色体断片也比较松散 , 主核与微
核的轮廓显得不那么清晰 , 会给观察计数造成
困难 。晚期四分体外面的包膜渐渐消失 ,四个细
胞 (小抱子 )逐渐分开 ,加热加压后细胞散离 , 就
无法以四分体四个细胞为单位进行观察计数 。
因此 ,要求所制作的 5张玻片必须都严格控
制在早期四分体时期 。 如果 5 张玻片在时期上
参差不齐 , 实际上反映了最初各个体在处理时
间方面的不同 ,势必造成实验误差 ,这是本项技
术容易产生较大标准差的一个重要原因 。 在实
验中常遇到这样的情况 , 一张比早期四分体时
期更早 , 在四分体中混杂有相当数量二分体的
玻片 , 其微核率明显低子正好处于单期四分体
时期的玻片 , 虽然二张玻片所取的花蓄都同样
接受了 6小时的处理 , 但前一张玻片的花蕾开始
一 5 2 一
接受处理的时间可能是在最敏感的早前期 以
前 , 因而实际上缩短了在最敏感的早前期中受
处理的时间 , 也就减少了诱发的微核数里 。 当
然 , 如果取晚期四分体制片 ,情况也类似 ,只是
在时期上比适期处砚柱后推姐而已, 国而也是
不准确的。
为了避免晚期四分体的 4 个细胞分散开 ,
有人采用把制片中加热步孩省略而宜接加压制
片的方法 。 这样做虽然四分体 4 个细胞可以不
散得太开 , 能够进行观察计数歹但这是违反操
作要求的。 因为如上所述 , 这种玻片的花曹在
处理时间上实际与早期四分体时期 的 玻片 不
同 , 而且由于没有加热膨胀 , 主核和微核难以
分开 , 人为地加大了实脸误差 。
在实验中还常出现一张玻片数不满 3 0 个
四分体的情况 , 这多半是因为加的醋酸洋红染
料过多 ,使花药飘浮其中 ,不易将四分体从花药
中充分挤出 , 而且已经挤出的四分体也会有不
少在加压时被吸水纸吸走 。 因此 , 醋酸洋红的
用 t 以加上盖玻片后不外滋也不出现大气泡为
宜 。
往往不是真正的死细胞 , 而是~ 个生活的四分
体中 4 个细胞 (小抱子 ) 不同步成熟的表戮
早甲些成熟的小抱子的细胞核收缩变小 , 较晚
成熟的小抱子细胞核仍较松散 , 因而 4个细胞
的细饱核大小不均一 , 细胞核小的就容易被误
认为是死细胞 。 由于死细胞出现是超荆 t 造成
的 , 所以这种玻片就不必再计数 , 应该重新设
计适宜的处理荆最 , 重新布置试验 。
超荆 t 的另一种表现是剂里夭的处理组的
微核率反而比剂里小的处理组的微核率低 。 出
现这种反常现象是因为超荆最可以造成细胞分
裂速度延缓 。延缓的结果 ,被处理的花粉母细胞
在规定的时间内减数分裂过择到漆矫了四分体
时期 , .而到达四分体时期的可能是尚未受处理
的细胞分裂时结果 , 因此 , 微株率澎舞就较低 。
遇到这种情况 , 也必须重新选择合适的荆 t 另
行布里试验 。 一 厂一二一只
“ 提出以上问题 , 目的在手便李嘛草微核技
术在推广中更趋于完善。 有些问翅还需要大家
共同讨论 , 求得解决。
四 、 观案计橄问 .
观察计数中的一个重要问题是准确地判断
四分体细胞的死活 。 细胞死亡主要是由于剂量
过大造成的。 死亡的细胞表现为细胞核收缩变
小 , 色泽均一 ,无结构感。 根据花粉母细胞减数
分裂形成四分体的过程 , “ 华债祝下四分体时期细胞死亡多半是 4 个细胞都死 。 因为如果在
花粉母细胞时期被杀死 , 细胞就不再分裂 , 如
果在二分体时期被杀死 , 就不能到达四分体时
期 , 如果二分体中一个细耳包拉杀死 , 另一个细
胞存活 ,也形成不了四分体石所以 , 四分体时期
的死细胞实际上就是在处理时已经到达四分体
时期的活细胞被杀死的结果 。 因此 , 专门去统
计四分体中有 1 个 、 2 个 、 3 个死细胞的数量
意义不大 。 而且在这种情况下 , 所谓的死细胞
主. , 考文赚
〔 i 〕 马称修 . 山东海洋学眺学报 , ( 2 ) , 一 s一 7 3 , 1 0 . 2。
〔 2 〕 侯家龙等 : 山东海洋学院学报 , _ ( 助 , “ 一 55, 19 . `
〔 3 〕 侯家龙等一 遗传 , ( 6 ) , 15一 1 7 , 1 9吕4 -
〔 4 〕 侠家龙娜: 中国环境科学 , ( 4) , 、 8 一 10 , 19 85。
( 5 〕 T a yl o r , 丁. H . : A琳 er . J .加 t . , ( 3 7 ) , 1 57一 1 4 5 ,
1 9 5 0
-
( 1 0 5 5年 1 1月2 2日收稿 )
防 治环境污 染
. 获 . 刘
知嘴翻兼 _ -