全 文 ：紫竹梅 （Setcreasea purpurea Boom.）又名紫锦
草、 紫鸭跖草、 紫叶草， 是鸭跖草科 （Commeli-
naceae）紫竹梅属多年生草本植物，常作为城市绿
化观赏植物，广泛分布于全国各地 ［1］。 紫竹梅叶、
花均为紫色，开花时间长，是观察植物减数分裂的
好材料 ［2］。 但未见紫竹梅的染色体核型和减数分
裂的详细报道。本研究以紫竹梅根尖为材料，进行
核型分析，并观察花粉母细胞减数分裂行为，为紫
竹梅作为教学实验材料提供资料，也为细胞学、植
物分类学提供了依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料 紫竹梅的枝条和花蕾在福建农
林大学校园内采得。
1.2 实验方法
1.2.1 核型分析 将紫竹梅枝条进行水培，促使
其快速长根，待根长到 1.0～1.5 cm 时切取新根放
于饱和对二氯苯水溶液中预处理 3～4 h， 卡诺氏
固定液 （无水乙醇 ∶冰醋酸=3 ∶1）固定 24 h，放入
70%酒精中 4℃保存备用。 制片参照李懋学 ［3］的方
法， 用 1 mol ／ L 的 HCl 于 60℃解离 8～12 min，用
铁矾苏木精染液染色压片 ，Olympus 显微镜观察
并拍照。挑选 5 张染色体清晰、分散良好的中期分
裂相照片进行核型分析，采用李懋学等 ［4］的植物
核型分析标准，核型分类按 Stebbins ［5］标准。
1.2.2 减数分裂 在晴朗上午 9 ∶00－11 ∶00 选取
整株均未开放的花蕾，花蕾长度为 1.0～1.5 cm，花
药颜色为淡黄色。 用改良卡诺氏固定液（无水乙
醇 ∶冰醋酸 ∶三氯甲烷=5∶3∶2）固定 24 h，放入 70%
酒精中 4℃保存备用。 制片采用直接涂片法，铁矾
苏木精染液染色，Olympus 显微镜观察并拍照。
2 结果与分析
2.1 紫竹梅核型 通过观察计数紫竹梅根尖细
胞的有丝分裂中期分裂相， 确定紫竹梅的染色体
数为 24（图 1）。 未发现非整倍性变异和多倍现
象 ，也未发现 B 染色体 。 紫竹梅的核型公式为
2 n=2 x=24 m，染色体全部为中部着丝粒染色体，
没有近端或端着丝粒染色体，亦未见随体（见下表
和图 1）。 染色体组总长 124 μm，染色体绝对长度
为 9.13～12.0 μm（见下表）。 最长染色体（Lt）与最
短染色体 （St）之比 Lt/St 为 1.68，臂比均小于 2。
因此，根据 Stebbins 的核型分类标准，紫竹梅核型
属于 1A 型，是最对称的类型（图 2），说明紫竹梅
在进化上处于相当原始的类型。
紫竹梅核型分析数据
紫竹梅的减数分裂与核型分析*
申艳红 蔡丽娟 陈晓静**
（福建农林大学园艺学院园艺植物遗传育种研究所 福建福州 350002）
摘要 以紫竹梅根尖和花药为材料，分析鸭跖草科紫竹梅的染色体组型，并观察花粉母细
胞减数分裂过程中的染色体行为。 紫竹梅体细胞染色体数目为 24，由 12 对中着丝粒染色体组
成，核型公式为 2 n=2 x=24 m。 花粉母细胞减数分裂正常，在第一次分裂中期观察到 12 个二
价体，与观察到的体细胞染色体数目互相印证。
关键词 紫竹梅 染色体 核型分析 花粉母细胞 减数分裂
中国图书分类号：S682.36；Q243 文献标识码：B
*基金项目：国家科技支撑计划子课题 （2007BAD07B03）；福建农林大学本科教学改革项目 （111412103）
**通讯作者
序号 绝对长度 μm 相对长度% 臂比 L/S 类型
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12.0
11.1
11.1
11.0
10.7
10.4
9.92
9.79
9.79
9.53
9.40
9.13
5.27+4.43 = 9.70
4.75+4.22 = 8.97
4.54+4.43 = 8.97
4.64+4.22 = 8.86
4.43+4.22 = 8.65
4.22+4.22 = 8.44
4.11+3.90 = 8.02
4.96+2.95 = 7.91
4.54+3.38 = 7.91
4.43+3.27 = 7.70
4.22+3.38 = 7.59
4.01+3.38 = 7.38
1.19
1.13
1.02
1.10
1.05
1.00
1.05
1.68
1.34
1.35
1.25
1.19
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
2013年 第 48 卷 第 8 期 生 物 学 通 报 49
50 生 物 学 通 报 2013 年 第 48 卷 第 8 期
图 1 紫竹梅的染色体及核型
图 2 紫竹梅核型模式图
2.2 花粉母细胞减数分裂观察 紫竹梅花粉母
细胞减数分裂各时期染色体行为较为正常， 中期
I 形成 12 个二价体（图 3-6），没有出现单价体和
多价体，没有染色体滞后等异常现象。紫竹梅花粉
母细胞的减数分裂过程符合二倍体减数分裂规
律，各主要时期染色体行为特征如下：
紫竹梅的花粉母细胞呈椭圆形， 有一个较大
的细胞核（图 3-1）；粗线期核仁仍然可见，二价体
逐渐缩短变粗（图 3-2）；双线期的染色体继续缩短
变粗，同源染色体局部分开（图 3-3）； 终变期染色
体交叉端化形成 O 型二价体（图 3-4）；中期Ⅰ二
价体收缩到最短，分布在赤道板上（图 3-5），此时
是染色体计数的最佳时期，清晰可见 12 个二价体
（图 3-6）； 后期Ⅰ同源染色体被纺锤丝牵引分离，
均匀拉向两极（图 3-7），一边含有 12 个染色体（图
3-8），少数花粉母细胞可见染色体断片（图 3-9）；
末期Ⅰ染色体分别到达两极（图 3-10），又进入解
螺旋状态，同时细胞质分裂形成二分体（图 3-11）。
第一次分裂完成后，马上进入第二次分裂。 染色体
螺旋变粗， 收缩到最短， 排列到赤道板上 （图 3-
12）；然后姐妹染色单体分离，被纺锤丝拉向两极
（图 3-13）；分离后的染色体解螺旋（图 3-14），形
成 4 个子细胞，称为四分体（图 3-15）。
图 3 紫竹梅的减数分裂
1.花粉母细胞；2.粗线期；3.双线期；4.终变期；5.中期 I；6.中期 I；7.后期Ⅰ；
8.后期 I；9.后期 I；10.末期 I；11.二分体；12.中期 II；13.后期 II；14.末期 II；15.四分体
3 讨论
鸭跖草科植物全世界约 50 属 ，700 余种 ，属
间染色体差异明显。紫竹梅原产墨西哥，是我国广
泛种植的紫竹梅属植物 ［6］，但有关紫竹梅属植物
的细胞学研究极少，笔者进行了紫竹梅核型分析，
并对其减数分裂过程中的染色体形态和行为进行
了观察和描述 ， 查明紫竹梅体细胞染色体数为
24，减数分裂中期 I 可以清楚观察到 12 个二价
7 8 9 10 11 12
9 12
相
对
长
度
（ ％
）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
体，也验证了体细胞数目为 24 的正确性。
紫竹梅是城市绿化中常用的观叶植物，在城市
中广泛栽植。 紫竹梅花期长， 在福州全年都可开
花， 随用随取， 方便学生自己动手采集、 处理材
料，完成实验全过程。 紫竹梅花药大，花粉母细胞
较大，染色体长，易于制片和显微观察，因此是植
物学、 遗传学和高中生物学教学中观察减数分裂
的好材料。 植物花粉母细胞减数分裂过程历时较
短，如果把握不准确，取回的材料很可能未到期或
已过期。因此观察减数分裂时的染色体行为，取材
时间是关键。从 9∶00－16∶00 每隔 1 h 取材 1 次，观
察表明上午 9∶00～11∶00 时分裂相最多。 植物减数
分裂期植株茎叶特征、 幼蕾和花药大小与减数分
裂有一定相关性。因此，最好取整株均未开放的花
蕾，花蕾旁边的 2 片叶半开半闭，花药颜色为淡黄
色。 另外，采用改良卡诺氏固定液（无水乙醇 :冰醋
酸∶三氯甲烷=5∶3∶2）代替常用的卡诺氏固定液（无
水乙醇 ∶冰醋酸=3∶1），能够很快地渗透到花蕾中，
固定效果好，可以取得良好的制片效果。
主要参考文献
1 中国科学院植物研究所 .中国高等植物图鉴 .北京 :科学出版
社 ,1985.
2 龚慧明 .观察植物减数分裂的好材料——紫竹梅 .生物学通
报 ,2005,40(3):51.
3 李懋学 . 作物染色体及其研究技术 .北京 :中国农业出版社 ,
1996.
4 李懋学 ,陈瑞阳 . 关于植物核型分析的标准化问题 . 武汉植
物学研究 ,1985,3(4):279—302.
5 Stebbins G. L.. Chromosomal evolution in higher plants.Lond-
on: Edward Arnod Lid,1971：85—104.
6 吴国芳 ,冯志坚 ,马炜梁等 .植物学 (下册 ).第 2 版 . 北京 :高等
教育出版社 ,1992.
（E－mail：papayacrazy@yahoo.com.cn）
2013年 第 48 卷 第 8 期 生 物 学 通 报 51
20世纪中期以来， 随着兴起于美国的第 3 次
科技革命在世界范围内的蔓延和发展， 人类社会
步入了科学技术的新时代， 科学教育开始受到各
国的高度重视。 美国更是将国民的科学教育放在
决定未来社会国家竞争力的战略高度 ［1］。
1 美国 K-12 科学教育框架展示快速发展的脚步
20 世纪 80 年代中期, 联邦政府认为美国在商
业、工业、科学和技术创新方面的领先地位正在被
全世界的竞争者超越。因此,再次强调科学教育对于
国家发展的战略意义，并明确指出，迫切需要通过
教育改革来加大对数学与科学教育的支持力度 ［1］。
这一时期， 美国的国民教育策略开始从聚焦于特
定人群的精英教育转为面向所有学生的全民教
育，受教育人群的限制被打破，学校的学生人数迅
速增加。 但是，面对这一变化，学校缺乏有效的教
学质量和学业水平评价机制， 建立统一的课程标
准和科学的评价标准成为教育改革的核心问题 。
1994 年初，克林顿政府颁布了“2000 年目标：美国
美国 K-12科学教育框架中对
生物学核心概念的关注及其启示
杨文源 刘恩山
（北京师范大学生命科学学院 北京 100875）
摘要 在科学技术迅速发展和教育领域研究成果不断积累的推动下， 美国启动了新科学
教育标准的研发工作 ，并于 2012 年完成了第 1 阶段的任务 ，正式出版了 《K-12 科学教育框
架》。该框架强调概念理解的重要性，在生物学核心概念的选定上，与我国高中生物学课程的模
块主题划分不谋而合， 这样的认识和改进对我国生物学课程发展及课堂教学改革都具有很强
的应用价值。 在核心概念及其子概念的呈现上，以问题的形式引入，并展示了学习进阶的理论
和研究结果，对教师设计和实施“为了理解的教学（teaching for understanding）”具有引领作用。
关键词 美国科学教育框架 生物学核心概念 教学设计思路
中国图书分类号：G427 文献标识码：A