全 文 ：文章编号:1001-4829(2008)01-0152-04
　　收稿日期:2007-03-11
　　基金项目:成都市科技局攻关计划项目(200638);四川师范大
学校级重点项目(061k008)
作者简介:周晓奎(1981-),男 ,四川苍溪人 , 硕士研究生 , ＊为
通讯作者。
入侵植物紫茉莉遗传毒性的初步研究
周晓奎 1 ,马丹炜 1＊ ,周全全2 ,何　薇1 ,苍　鹏 1
(1.四川师范大学生命科学学院 , 四川成都　 610066;2.四川大学生命科学学院 ,四川成都　610064)
摘　要:紫茉莉原产热带美洲 ,目前已成为中国主要的入侵植物。首次运用蚕豆根尖细胞微核试验研究了入侵植物紫茉莉水浸提
液的遗传毒性 ,探讨其化感作用与入侵性的关系。结果表明 ,紫茉莉水浸提液使根尖细胞有丝分裂指数降低 ,微核率升高 ,细胞中
出现了微核 、染色体断片 、染色体桥 、染色体滞留等多种染色体畸变 ,表现出明显的遗传毒性 ,水浸提液对有丝分裂的抑制效应表
现为处理时间和水浸提液浓度的双重依赖。其地上部分的化感效应大于地下部分的化感效应。 在紫茉莉的入侵过程中 ,其水溶
性化感物质可能通过淋溶或根系分泌进入环境 ,抑制了其他植物的生长发育 ,成为其迅速扩散的机制之一。蚕豆根尖微核试验在
检测入侵植物的化感作用方面具有较大的应用价值。
关键词:入侵植物;紫茉莉;化感作用;遗传毒性
中图分类号:Q253　　　文献标识码:A
Thegenetictoxicityofaninvasiveplant, MirabilisjalapaL.
ZHOUXiao-kui1 , MADan-wei1＊ , ZHOUQuan-quan2 , HEWei1 , CANGPeng1
(1.LifeScienceColege, SichuanNormalUniversity, SichuanChengdu610066, China;2.LifeScienceColege, SichuanUniversity, Si-
chuanChengdu610064, China)
Abstract:MirabilisjalapaL., nativetoTropicalAmerica, hadbecomeamajorinvasiveplantinChina.Toevaluatetherelationshipbetween
alelopathyandinvasivenessinM.jalapa, themicronucleustestofViciafabratoottipcelswasconductedtodetectthegenetictoxicityin-
ducedbytheaqueousextractsofM.jalapa.TheresultsshowedthattheaqueousextractsofM.jalapadisturbedmitosisofViciafabratoottip
cels.Themitoticindexdecreasedandthemicronucleusfrequencyincreased, andaberrantchromosomessuchasmicronucleus, chromosome
bridge, chromosomebreakandchromosomelagoccurred.Theseefectswereconcentrationdependentandtimedependent.Thealelopathic
efectofovergroundorganwasstrongerthanthatofundergroundorgan.Thewater-solubilityalelopathicsubstanceinM.jalapaintoenviron-
mentthrougheluviationandsecretioninhibitedgrowthofotherplants, andallelopathymaybeoneofthemechanismsofM.jalaparapid
spread.ThemicronucleustestofViciafabratoottipcelshasgreatvaluetestingalelopathyofinvasiveplants.
Keywords:invasiveplant;MirabilisjalapaL.;alelopathy;genetictoxicity
　　紫茉莉(MirabilisjalapaL.)又称胭脂花 、野茉
莉 、草茉莉 、地雷花等 ,为紫茉莉科紫茉莉属一年生
草本植物。原产热带美洲 , 18世纪作为观赏植物引
入中国 [ 1] ,由于紫茉莉的叶 、根 、种子和花均可入
药 [ 2] ,因紫茉莉在观赏性和药用方面都有一定价
值 ,在中国安徽 、江苏 、浙江 、江西 、福建 、四川等等均
有栽培 ,各地逸为野生后主要生长在路旁和荒地 ,可
能扩散到全国各地 , 已经被定为中国的入侵植
物[ 1] ,对中国生态安全存在着一定的隐患。化感作
用是指一种植物通过释放化学物质到环境中而对另
一种植物产生的负面效应 ,被认为是入侵植物成功
入侵的一种机制[ 3] 。有关紫茉莉化感作用的研究
至今未见报道 。本研究首次采用蚕豆根尖微核技
术 ,研究紫茉莉对蚕豆根尖细胞有丝分裂及微核的
影响 ,旨在初步探明紫茉莉入侵机理 ,为防治其蔓延
提供的理论依据。
1　材料与方法
1.1　供试材料
供体植物紫茉莉于 2006年 6月采于成都狮子
山山坡上 。受体植物为成胡 14#蚕豆 (Viciafabra
152
西　南　农　业　学　报
SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences　　　　　　　　　　　　　　
2008年 21卷 1期
Vol.21　　No.1
L.)购于四川省简阳市良种场 。
1.2　研究方法
1.2.1　水浸提液的制备　采集的生长良好的紫茉
莉植株 , 分为地上部分(A)和地下部分(B),洗净 ,
晾干 ,切成 1 ～ 2cm长的小段作为供试样品 ,称取供
体植物 100 g,加入 1000 mL蒸馏水充分摇匀浸提
48 h(间歇振荡), 0.45 μm微孔滤膜过滤以获得不
含微生物的滤液 ,浓度为 0.100 g· mL-1的水浸提
液原液 , 4 ℃保存备用。
1.2.2　试验方法　依据国家环保总局 《水和废水
监测分析方法》中 “蚕豆根尖微核试验”的方法并略
加改进 [ 4] 。挑选饱满 、大小均匀 、无损伤的蚕豆种
子 , 自来水洗净后用 0.5 %KMnO4消毒 30 min,蒸
馏水冲洗 3 ～ 5次 。用蒸馏水浸种 ,在培养箱中无光
培养(24 ±0.5 ℃),待根长直 2.0cm时 ,移至盛有
等量洗净灭菌石英砂的培养皿中 ,每个培养皿 20
粒 ,分别加入 0.025、0.05、0.075和 0.1 mg· L-1紫
茉莉水浸提液 40mL,以蒸馏水作对照 ,于 24℃、湿
度 80%、光照 14h/d的条件下继续培养 3 d,每天
从每个处理浓度中随机选取 25颗蚕豆种子 ,蒸馏水
浸洗 3次 ,每次 3min,然后移至湿砂中在 24℃恒温
箱中进行恢复培养 24 h后切取长度为 1 ～ 1.5 cm
左右的根尖 ,用卡诺氏固定液(无水乙醇∶冰醋酸 =
3∶1, V/V)固定 24 h, 转入 70 %乙醇中置于 4 ℃
冰箱保存。常规制片 , 用改良石炭酸品红染液染色
压片镜检 ,记录视野下有丝分裂的细胞数 ,微核数以
及细胞总数 。每个处理观察 8000 ～ 10 000个细胞 ,
3次重复。 NiconE200摄影显微镜拍照。有丝分裂
指数用根尖中分裂期细胞占根尖细胞总数的百分率
表示;微核率用根尖分生区间期细胞出现微核的千
分率表示。化感效应敏感指数(RI)计算方法参照
Wiliamson[ 4]等的方法:
RI=1-CT,
式中 , C为对照值 , T为处理值 , RI为化感作用效应
(RI>0为促进 , RI<0为抑制 ,绝对值的大小与作用
强度一致)。
1.3　数据处理
采用 SPSS13.0软件进行方差分析和 Duncan s
多重比较 。
2　结果与分析
2.1　紫茉莉对蚕豆根尖形态的影响
紫茉莉水浸提液对蚕豆根长表现出抑制作用 ,
并随着浓度的升高和时间的延长呈现增强的趋势。
在 24 h内各浓度处理下 ,蚕豆根长变化不明显。此
后随着时间延长 、浓度的增加 ,通过形态学观察 ,蚕
豆根尖表现出明显的受害症状:如根加粗而颜色变
深 ,这种症状随浓度升高和时间的延长而加剧 ,最终
导致根变黄 、变黑 。说明了长时间和高浓度水浸提
液处理对蚕豆根尖细胞有毒害作用 ,致使根尖显著
变短 、变黑甚至死亡 。
2.2　紫茉莉对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响
紫茉莉水浸提液对蚕豆根尖细胞有丝分裂指数
有明显抑制作用(表 1),水浸提液对有丝分裂的抑
制效应表现为处理时间和水浸提液浓度的双重依
赖 ,即随着浓度升高和作用时间延长 ,抑制效应增
强。与对照组比较 ,地上部分水浸提液处理组蚕豆
根尖细胞的有丝分裂指数显著下降(24 h0.025 mg
·L-1处理组例外),其中 48和 72h0.075 mg·L-1
和 0.100mg· L-1处理组蚕豆根尖的有丝分裂指数
与对照组的差异达到极显著水平(P﹤ 0.01);0.025、
表 1　紫茉莉对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响
Table1　TheefectofMirabilisjalapaL.onmitoticindexofViciafabaroottipcels
水浸提液浓度(mg· L-1) 24 h 48h 72h有丝分裂指数 RI 有丝分裂指数 RI 有丝分裂指数 RI
A 0.000 9.231a 0 9.530a 0 9.570a 0
0.025 9.093a -0.015 8.221b -0.159 7.921b -0.208
0.050 8.794b -0.050 8.132b -0.172 7.100c -0.348
0.075 7.945c -0.168 7.270c -0.311 6.520d -0.468
0.100 7.583c -0.218 7.030c -0.356 6.211d -0.541
B 0.000 9.210a 0 9.430a 0 9.290a 0
0.025 9.260a 0.005 9.031a -0.044 8.73ab -0.064
0.050 8.971ab -0.027 8.73ab -0.08 8.67ab -0.072
0.075 8.903ab -0.035 8.431b -0.119 7.801b -0.191
0.100 8.120b -0.134 7.932c -0.189 7.020c -0.323
　　注:同列数据后缀小写字母不同表示 0.05水平上处理间差异显著(P<0.05);下同。
Note:Thedatewiththedifferentletersinthesamecolumnhavesignificantdiferenceat0.05leve1(P<0.05).Thesameasbelow.
1531期 　　　　　　周晓奎等:入侵植物紫茉莉遗传毒性的初步研究
表 2　紫茉莉对蚕豆根尖细胞微核的影响
Table2　TheefectofMirabilisjalapaL.onthemicronucleusfrequencyofViciafabaroottipcels
水浸提液浓度(mg· L-1) 24 h 48h 72h微核千分率 RI 微核千分率 RI 微核千分率 RI
A 0.000 1.96c 0.000 2.19d 0.000 1.96e 0.000
0.025 2.46b 0.200 2.67d 0.180 3.11d 0.370
0.050 3.25b 0.400 3.01c 0.270 4.53c 0.570
0.075 4.12a 0.520 4.57b 0.520 5.47b 0.640
0.100 4.89a 0.600 5.78a 0.620 6.59a 0.700
B 0.000 1.86c 0.000 1.93c 0.000 1.94c 0.000
0.025 1.91c 0.030 2.39b 0.190 2.98b 0.350
0.050 2.57b 0.280 2.73bc 0.290 3.41b 0.430
0.075 2.58b 0.280 3.23c 0.400 3.97a 0.510
0.100 3.14a 0.410 3.32a 0.420 4.01a 0.520
0.050 mg·L-1紫茉莉地下部水浸提液处理组蚕豆
根尖细胞的有丝分裂指数与对照组无显著差异 ,
0.0750和 0.100 mg·L-1的地下部分水浸提液则显
著抑制了蚕豆根尖细胞的有丝分裂。
比较紫茉莉地上部分水浸提液和地下部分水浸
提液的综合化感作用综合效应可以发现 ,紫茉莉地
上部分水浸提液的化感效应为地下部分水浸提液的
化感效应的 2.37倍。
2.3　紫茉莉水浸提液对蚕豆根尖细胞微核的诱导
　　紫茉莉水浸提液诱发了较高频率的微核 (表
2)。随着处理时间的延长 ,各浓度处理组微核千分
率明显升高 ,具有明显的时间效应;随着浓度升高 ,
微核千分率成上升趋势 ,具有明显的浓度效应。与
对照组比较 ,除 0.025 mg· L-1地上部分水浸提液
48 h处理组和 0.025mg· L-1地下部分水浸提液 24
h处理组差异不显著外 ,其余各处理组均表现为差
异显著。
紫茉莉水浸提液对有丝分裂指数的 RI值在 -
0.541 ～ 0.005之间 ,对微核的 RI值为 0.70 ～ 0.00
之间 ,这说明紫茉莉水浸提液显著促进了蚕豆根尖
微核的产生 ,对微核率的影响大于对有丝分裂指数
的影响。其化感效应仍然为地上部分水浸提液大于
地下部分水浸提液 。
图 1　紫茉莉水浸提液对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响
Fig.1　TheefectsoftheaqueousextractsofMirabilisjalapaL.onmitosisofViciafabratoottipcells
154 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　21卷
2.4　紫茉莉对蚕豆根尖细胞染色体畸变的影响
经紫茉莉水浸提液处理得蚕豆根尖细胞出现了
多种类型的染色体畸变(图 1),主要有染色体断片 、
滞后染色体 ,染色体桥等 ,有些细胞及后期染色体移
动不同步现象 ,随着有丝分裂的进行细胞中还出现
单微核及多微核现象 。
3　讨　论
　　有丝分裂指数代表根尖分裂细胞数占分生区细
胞总数的比例 ,其值越高 ,表明根尖细胞分裂越旺
盛 ,生长良好 。化感物质可以抑制有丝分裂过程中
纺锤丝的形成 ,从而抑制细胞分裂 [ 6] 。本研究结果
表明 ,在紫茉莉不同器官水浸提液作用下 ,蚕豆根尖
细胞有丝分裂指数显著下降 ,表明在紫茉莉的入侵
过程中 ,其化感物质通过淋溶或根系分泌进入土壤 ,
从而干扰了当地植物根系的生长从而导致其他植物
生长发育不良 ,甚至死亡。
紫茉莉水浸提液能诱发较高频率的微核 ,水浸
提液处理组的微核千分率明显高于对照组 ,这种效
应具有时间效应和浓度效应。同时 ,在紫茉莉水浸
提液的作用下 ,蚕豆根尖细胞出现了多种染色体畸
变现象 ,表明紫茉莉水溶性化感物质破坏了蚕豆根
尖细胞纺锤丝的正常结构与功能 ,由于染色体断裂
再融合形成双着丝粒和无着丝粒的染色体片断而形
成了桥 , 所有桥的形成伴随着染色体断片的出
现 [ 7] ;由于个别染色体受损或活动异常 ,从而导致
染色体滞留现象 [ 7] 。此外 ,紫茉莉水溶性化感物质
可能干扰了 DNA损伤的正常修复 ,导致形成的染色
体断片和滞后染色体无法向极运动 ,便在子核重建
时 ,形成了游离于主核的微核。
蚕豆根尖微核试验是一种环境致突变性的检测
手段 , 被广泛应用于各种污染物的遗传毒性检
测 [ 8] ,目前微核检测技术多用于为污染物对环境污
染的评价 ,对入侵植物化感作用方面的检测还未见
报道 。本研究结果表明 ,水溶性化感物质对植物的
遗传稳定性及细胞形态结构具有一定的影响 ,造成
了不可逆的遗传损伤效应 ,有丝分裂指数 、微核千分
率均与水溶性化感物质的浓度成正相关 ,表明蚕豆
根尖细胞对化感物质反应灵敏 、可靠性强 ,同时取材
简便 ,不受季节和气候条件等限制 ,因此 ,蚕豆根尖
微核监测技术在研究入侵植物的化感作用方面具有
较好的应用前景。
4　结　论
　　紫茉莉的水溶性化感物质降低了作物的有丝分
裂指数 ,诱导各种染色体畸变 ,具有一定的遗传毒
性 ,推测紫茉莉的化感作用可能是其成功入侵和快
速扩散的机制之一 。
蚕豆根尖细胞微核试验在检测入侵植物的化感
作用方面具有较大的应用价值。
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(责任编辑　李　洁)
1551期 　　　　　　周晓奎等:入侵植物紫茉莉遗传毒性的初步研究