全 文 ：基因组学与应用生物学，2010年，第 29卷，第 2期，第 327-331页
Genomics and Applied Biology, 2010, Vol.29, No.2, 327-331
研究报告
A Letter
紫万年青的核型分析
王胜 1,2 张春发 2 邓柳红 2 易小平 2 肖苏生 2 胡兵 1,2 黄超 1,2 庄南生 1*
1海南大学农学院,儋州, 571737; 2中国热带农业科学院热带生物技术研究所,农业部热带生物技术重点开放实验室,海口, 571101
*通讯作者, zhuangns@163.com
摘 要 本文采用直接敲片法制作紫万年青植物染色体标本，通过体细胞染色体计数确定其染色体数目为
12条，核型分析表明紫万年青植物染色体总长度为 57.35 μm，全组染色体平均长度 9.56 μm，其核型公式为
K(2n)=12=3m+3Sm。同时通过观察、测量发现其染色体绝对长度变异范围为 11.36~7.72 μm，其相对长度组
成为 2n=12=6M2+6M1；最长染色体与最短染色体之比为 1.47:1，臂比的变异范围为 1.01~2.56，臂大于 2的
染色体占全组染色体的 33.33%，属于“2A”类型。另一方面，间期附加核型特征确定紫万年青属于复杂染色
中心型。本研究将对紫万年青植物的起源、系统演化及品种改良等提供必要的细胞遗传学依据。
关键词 紫万年青,染色体,核型
Karyotype Analysis of Rhoeo discolor
Wang Sheng 1,2 Zhang Chunfa 2 Deng Liuhong 2 Yi Xiaoping 2 Xiao Susheng 2 Hu Bing 1,2 Huang Chao 1,2
Zhuang Nansheng 1*
1 Agricultural Collage, Hainan University, Danzhou, 571737; 2 Key Laboratory of Tropical Crop Biotechnology, Ministry of Agriculture, Institute of
Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, 571101
* Corresponding author, zhuangns@163.com
DOI: 10.3969/gab.029.000327
Abstract In this art icle, Rhoeo discolor chromosome samples were manufactured by using directly knocking
slide method, we determined the number of Rhoeo discolor chromosomes was 12 via counting chromosome of so-
matic cell, The results of karyotype analysis showed that all the length of chromosomes is 57.35 μm, and the aver-
age length of every chromosome is 9.56 μm, its karyotype formula is K(2n)=12=3m+3Sm. At the same time, we
found that the absolute length of chromosome variation complement ranged from 11.36~7.72 μm and its chromo-
some composition based on relative length was 2n=12=6M2+6M1, the ratio of the longest chromosome and the
shortest chromosome was 1.47:1, the variation of arm ratio ranged from 1.01~2.56, and chromosomes that the ratio
of arm was longer than 2 occupied 33.33% of the whole chromosome, which therefore belonged to“2A”type. On
the other hand, we still established the accessional karyotype character of interphase was Complex Chromocenper
Type in Rhoeo discolor. The study would provide the necessary basis for cell genetics plant origin, phylogenetic
evolution and variety modification of Rhoeo discolor.
Keywords Rhoeo discolor, Chromosome, Karyotype
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基金项目：本研究由 2010年中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(ITBBYB091)资助
紫万年青(Rhoeo discolor)，别名矮蚌花，原产热
带美洲，属于鸭跖草科(Commelinaceae)，紫万年青属
(Rhoeo)。高约 40 cm，茎粗壮，含肉质，不分枝。叶为
披针形，互生而紧贴，长 15~30 cm，宽 2.5~6.0 cm，前
端渐尖，基部鞘状，正面为绿色，背面为暗紫色，叶片
肥厚而略呈革制。主要分布于广东、广西、福建、海南
等区域，其中大部分为人工栽培植株。紫万年青主要
用于园林观赏和美化环境，同时也为新药开发提供
基因组学与应用生物学
Genomics and Applied Biology
资源(林志云和卢绮文, 2004,时珍国医国药, 15(12):
841-842)。
从细胞学遗传角度看，染色体是植物遗传基因
的载体，其数目、形态、结构是植物体内比较稳定的
重要特征，染色体的数目形态、结构的变化是导致生
物体之间存在差异的原因(李瑜等, 2010)。核型分析
是探讨植物亲缘关系和系统演化的一种有效方法(梁
国鲁等, 1999)。韩晨静等(2009)以叶籽银杏幼叶为试
材，对来自河南、广西、云南、湖北、山东等 8省的 10个
种质进行核型分析及倍性鉴定，并对核型与进化的
关系进行了分析和探讨。黄珊珊等(2009)采用酶解去
壁低渗法对小梨竹(Melocanna humilis Kurz)的体细
胞染色体进行核型分析。
从目前的研究状况来看，国内外有关紫万年青
研究相对较少，主要集中在组织培养方面(曾宋君等,
1998, 热带亚热带植物学报, 6(2): 177-178 )，有关其
细胞学遗传研究的报道更少，国内外对其染色体核
型研究尚未见报道。本研究通过对其染色体的观
察、计数及核型分析，查明该植物染色体数目及倍
性水平，对紫万年青植物的起源、系统演化及品种
改良等研究提供必要的细胞遗传学依据。
1结果与分析
1.1核型分析
从紫万年青的大量制片中观察了 100个根尖细
胞的中期染色体，发现所有细胞的染色体数为 12条，
占总数的 100%，李懋学和陈瑞阳(1985)在核型分析
标准化问题中提出，85%以上的细胞具有恒定一致的
染色体数目时，即可认为是该植物的染色体数目。由
图 1、图 2可发现，紫万年青的染色体为二倍体，因而
确定其染色体数目为 2n=12。观察中未发现有非整性
变异和多倍体现象，也未发现有 B染色体存在。核型
分析共测量了 5个分散良好，着丝点清晰的中期细
胞染色体，5个分裂相得到相应的 5组数据，分别取
其平均值后对其进行核型分析，各参数具体情况如
表 1。根据表 1中所列各染色体的相对长度平均值绘
制核型模式图(图 3)。
由以上表格数据和图片信息我们可以得出，全
组染色体总长度为 57.35 μm，全组染色体平均长度
为 9.56 μm。在其体细胞的 6对染色体中，第 1对、第
2对和第 6对共 3对染色体为中部着丝点染色体，而
第 3对、第 4对和第 5对这 3对染色体为近中部着
丝点染色体。根据(李懋学和陈瑞阳, 1985)年提出按
着丝点位置划分染色体类型，紫万年青的染色体核
型公式应为：K(2n)=12=6m+6Sm。
染色体的绝对长度变异范围为 11.36~7.72 μm。
按 Kuo等使用的染色体长度系数 IRL值(Kuo et al.,
1972)，及张彬彬等(2006)进一步研究，可将它们分成
两组。第一组(1~3 号)为中长染色体(M2)，第二组
(4~6号)为中短染色体(M1)。因此，紫万年青的染色
体相对长度组成为 2n=12=6M2+6M1。最长染色体与
图 1紫万年青细胞中期分裂相
Figure 1 The mitotic phase of Rhoeo discolor
图 2紫万年青染色体核型
注: 1~6分别代表紫万年青第 1~6对染色体
Figure 2 Chromosomal karyotypes of Rhoeo discolor
Note: No.1~6 represents 1st~6th pairs of Rhoeo discolor chromo-
somes respectively
图 3紫万年青核型模式图
Figure 3 The karyotype idiogram of Rhoeo discolor
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最短染色体之比为 1.47:1<2:1，臂比大于 2的染色体
占全组染色体的 33.3%，臂比的变异范围为
1.01~2.56。染色体相对长度变异范围为 13.46~19.81，
差值为 6.35。
1.2间期附加核型特征
从紫万年青的大量制片中观察了 100 个根尖
细胞的间期染色质，根据田中隆中(李懋学和张学
方, 1991)提出的附加的核型特征，染色体是存在于
整个细胞周期的结构，在间期的核中，染色体解螺旋
为染色质，但结构异染色质同样保持浓缩状态，染色
就会更深，称为染色中心。它们的数目、大小、形态、
染色深浅和分布等在物种间表现出差异。田中隆中
将间期核型分类，我们确定紫万年青属于复杂染色
中心型(图 4)，主要特征是染色中心较多，形状不规
则，扩散分布于全核。
2讨论
2.1直接敲片技术优缺点
植物的染色体数目与核型是对染色体特征进行
定性和定量描述的一种基本方法(时丽冉等, 2010)，
细胞学制片技术直接影响到染色体数目及核型分
析的准确性。常规细胞学制片有压片法和直接敲片
法。压片法一般染色体数目不易观察，因为该方法
操作技术问题而丢失，但染色体分散性差，而且背
景不清晰。直接敲片技术要求较高，初次敲片往往
观察不到分裂相，敲片的方法直接影响能否获得清
晰，染色体不丢失的分裂相。熟练和理解敲片的每
一个关键环节，一般能敲出分散、背景清晰，易于核
型分析的染色体。但是直接敲片法导致染色体易丢
失，敲片后难见到细胞“轮廓”，不易确定一个物种
的染色体数目，因此在动植物细胞核型分析研究
中，如果一个物种染色体数目未定，最好增加制片
的数量或先用其他方法确定其染色体数目，再用直
接敲片法进行核型分析。
2.2紫万年青有无随体染色体
染色体核型分析，因其实用性和一定程度的准
确性，已经成为染色体异常的常规筛选技术。由上述
核型分析结果可知，紫万年青植物体细胞的 6对染
色体中有 3对中部着丝点染色体和 3对近中部着丝
点染色体。而没有带随体的染色体，随体是次缢痕或
核仁组织区到染色体末端的部分。本研究中没有观
察到随体染色体主要原因可能：一是紫万年青植物本
身没有带随体的染色体。二是随体有可能在预处理
过程中核仁组织区或次缢痕区染色体高度浓缩导致
本身和短臂或长臂紧密结合，染色体次缢痕消失。
2.3紫万年青系统演化
目前，紫万年青植物(Rhoeo discolor)染色体数目
及核型未见报道。根据对称到不对称核型分类标准
图 4紫万年青间期附加核型
Figure 4 The additional interphase karyotype of Rhoeo discolor
表 1紫万年青核型分析参数表
Table 1 The karyotype parameter of Rhoeo discolor
染色体序号
Chromosome No.
1
2
3
4
5
6
染色体长度(μm)
The length of chromosomes (μm)
11.36=5.70+5.66
11.17=5.74+5.43
10.89=7.72+3.17
8.26=5.87+2.29
7.95=5.04+2.91
7.72=4.00+3.72
相对长度(%)
Relative length (%)
19.81=9.94+9.87
19.48=10.00+9.48
18.99=13.46+5.53
14.40=10.24+3.99
13.86=8.79+5.07
13.46=6.97+6.49
相对长度系数
Relative length coefficient
M2
M2
M2
M1
M1
M1
臂比
Arm ratio
1.01
1.06
2.44
2.56
1.73
1.08
染色体类型
Chromosome types
m
m
Sm
Sm
Sm
m
注: M2:中长染色体; M1:中短染色体; m:中部着丝粒染色体; Sm:近中部着丝粒染色体;染色体长度=长臂+短臂;臂比=长臂 /短臂
Note: M2: Medium and long chromosome; M1: Medium and short chromosome; m: Metacentric chromosomes, Sm: Submetacentric
chromosome; The length of chromosomes=long arm+short arm; Arm ratio=long arm /short arm
紫万年青的核型分析
Karyotype Analysis ofRhoeo discolor 329
基因组学与应用生物学
Genomics and Applied Biology
(Stebbins, 1971)，紫万年青植物的核型属于“2A”型，
这是一个比较对称的核型，按其观点，具有比较对
称核型的紫万年青在鸭跖草科植物的系统演化中
处于相对原始的地位。同属鸭跖草科印度植物竹叶
子属竹叶吉祥草亚种(sub.volubile)的染色体数目为
n=6和 2n=12，核型为 2n=12=2M+8m(4sat)+2st (Shar-
ma and Sharma, 1958)，与紫万年青有相同的染色体
原始基数，体细胞染色体也相同，这初步表明这两个
属有较近的关系，可能来源于共同的祖先，但生物的
进化是复杂、多方向和多样性的，鸭跖草科植物染色
体数目及核型少见报道，几个物种的染色体资料并
不能准确揭示进化和起源的关系。随着研究的深
入，更多的鸭跖草科植物染色体数目及核型、发育
生物学及分子生物学等研究成果的获得，对鸭跖草
科植物核型不对称性与物种起源及进化的关系来
说具有重要的意义。
3材料和方法
3.1实验材料
实验材料紫万年青(Rhoeo discolor)来源于中国
热带农业科学院、海南大学儋州校区科教主楼广场。
可以通过扦插、水培或者直接在原地取材获得根尖。
3.2细胞学制片
于上午 8:00~10:00原地选取新鲜材料，获得紫
万年青幼嫩根，用清水洗净，截取根尖长 2 mm左右
于饱和对二氯苯(p-dlchlorobenzene)青霉素瓶中，4℃
下预处理 1.5 h。弃预处理液，再用自来水冲洗 10 min
左右，然后用新配的 3:1甲醇冰醋酸固定液固定 3 h
以上(可放于冰箱冷藏室中)。取 1~2条已固定的根尖
置于载玻片上，将载玻片放在左手拇指和食指及中
指之间，滴上 2滴新配的固定液，右手迅速用镊子柄
轻轻敲碎根尖(此过程载片上的固定液不能干)，去掉
大块组织残渣，将载玻片在酒精灯上微火烤干。干燥
的紫万年青染色体标本用 pH 为 6.8 的 Giemsa 染
色液染色 20 min，再自来水冲洗，然后立即把水甩
净，空气中自然干燥后直接用显微镜进行观察。选
取清晰的中期染色体分裂相拍照，并制成永久染色
体标本(杨大翔, 2004)。
3.3核型分析方法
选取染色体分散良好、着丝点清晰的中期分裂
相进行染色体计数，并从中选择染色体数目完整、
无重叠的 5 个分散较好的中期分裂相，用传统的方
法拍摄，冲洗照片，再用 300 dpi的分辨率扫描输入
计算机。
分别在 5张放大的照片上测量每条染色体的总
长度及长臂长度和短臂长度。因染色体弯曲不能用
直尺测量，先用细线量取了与染色体等长的长度，再
用尺子(最小刻度为 0.1 mm)量出线的相应长度得出
染色体长度。通过 5个分裂相得到相应的 5组实验
数据，取平均值再由放大的“mm”换算成染色体实际
的长度“μm”。测量时，在每条染色体旁边用笔作临
时标记，一边测量，一边记录，包括每条染色体的长
臂长度、短臂长度、绝对长度、随体有无，对于有随体
的染色体，随体的长度记入染色体长度之内。对于每
条染色体的着丝粒，采取平分为二原则，记入两臂长
度之内。以染色体的平均相对长度绘制染色体核型
模式图。以着丝点为坐标 0点，横坐标为染色体的编
号，纵坐标为染色体的相对长度。
染色体相对长度系数(IRL)计算按公式：相对长
度系数(IRL)=染色体长度 /全组染色体平均长度(李
懋学和陈瑞阳, 1991)进行。当 IRL≥1.26时，属于长
染色体(L)；当 1.01≤IRL≤1.25时，属于中长染色体
(M2)；当 0.76≤IRL≤1.00时，属于中短染色体(M1)；
当 0.67≤IRL<0.76时，属于短染色体(S)。
着丝点位置划分染色体类型按方法(李懋学和陈
瑞阳, 1985)：臂比为 1.0~1.7，染色体类型为中部着丝
粒染色体(m)；臂比为 1.7~3.0，染色体类型为近中部
着丝粒染色体(Sm)。
核型分类标准根据对称到不对称核型分类标准
(Stebbins, 1971)，以最长染色体与最短染色体之比和
臂比大于 2占全染色体百分比两个参数为依据，划
分 12 种类型，分别是 1A、2A、3A、4A、1B、2B、3B、
4B、1C、2C、3C、4C、1D、2D、3D、4D 等 12 种由对称
到不对称的类型。
3.4间期附加核型分析方法
选择有丝分裂间期细胞核，进行显微拍照，与
田中隆庄(李懋学和张学方, 1991)提出的间期细胞
核的 7种附加核型特征做对比，确定紫万年青间期
附加核型特征。
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