全 文 ：中国农学通报 2011,27(13):212-215
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
芦笋为雌雄异株植物，雄株发茎数多，产量比雌
株高 25%左右，其全雄育种已成为国内外芦笋育种研
究的热点。芦笋单倍体植株的染色体加倍技术是芦笋
全雄育种的关键技术之一。在自然群体中芦笋雄株的
基因型是Mm，雌株的基因型是mm，芦笋花药培养单
倍体再生植株的基因型为M或m，其中M型的单倍体
植株经染色体加倍后，可获得超雄株（MM），将超雄株
与优良雌株（mm）进行杂交，可育成Mm型的全雄性植
株[1]。中国学者对于芦笋花药培养技术方面已做了较
多的研究[2-3]，但对于花药培养单倍体植株的染色体加
倍技术的研究，目前国内尚未见有详细的报道。秋水
仙素是应用最为广泛的人工诱变多倍体的化学诱变剂[4]，
在利用秋水仙素诱导芦笋多倍体方面已有较多的研究
报道。日本冲森等（1976）年利用秋水仙素水溶液处理
萌动的芦笋种子，获得了四倍体个体，并最终育成芦笋
四倍体新品种‘濑户绿’[5]。邹道谦等用0.2%浓度的秋
水仙素溶液处理芦笋萌芽种子，获得了较好的诱变结
果，得到了四倍体植株[6]。沈汉清等[7]报道利用秋水仙
素浸泡处理芦笋种子时，恒温处理条件下四倍体的诱
导效果最佳。郑思乡等[8]研究发现用浓度0.1%的秋水
仙素浸泡芦笋试管苗12 h，多倍体诱变率可达6%。于
继庆等[9]用不同诱变剂处理芦笋幼芽，结果表明秋水
仙素对芦笋染色体的加倍效果优于其他诱变剂，秋水
基金项目：福建省自然科学基金计划项目“利用游离小孢子培育芦笋超雄株技术的研究”（2009J01101）；福建省公益类科研院所基本科研经费专项
“芦笋多倍体(三倍体)育种技术研究与应用”（2009R10010-3）。
第一作者简介：张天翔，男，1984年出生，福建永泰人，助理研究员，学士，主要从事植物组织培养与生物技术研究。通信地址：363001福建省漳州市
芗城区天宝镇五峰福建省热带作物科学研究所，Tel：0596-6101150，E-mail：yuezhou@163.com。
收稿日期：2011-02-18，修回日期：2011-04-18。
芦笋单倍体染色体加倍技术研究
张天翔，林宗铿，蔡坤秀，杨俊杰
（福建省热带作物科学研究所，福建漳州 363001）
摘 要：研究了芦笋单倍体染色体加倍的方法。在离体培养条件下，以秋水仙素为诱变剂，分别用浸泡法
和培养基添加法处理芦笋单倍体幼苗的茎尖，比较了秋水仙素不同浓度、不同处理时间的诱导效果。结
果表明，培养基添加法的诱导效果好于浸泡法，当在培养基中添加0.3%秋水仙素并处理7天时诱导效果
最佳，染色体加倍频率与成活率分别可达82.50%和80%。加倍后的二倍体植株与单倍体植株相比，茎
干变粗，气孔与保卫细胞增大，保卫细胞内的叶绿体数增多。
关键词：芦笋；单倍体；染色体；加倍
中图分类号：S644.6 文献标志码：A 论文编号：2011-0398
Research on the Technique of Chromosome Doubling of Haploids of Asparagus officinalis L.
Zhang Tianxiang, Lin Zongkeng, Cai Kunxiu, Yang Junjie
(Fujian Institute of Tropical Crops, Zhangzhou Fujian 363001)
Abstract: The technique of chromosome doubling of haploids of Asparagus officinalis L. have been studied in
this paper. In vitro chromosome doubling of haploids was studied by soaking shoot tips in colchicine solution
and adding colchicine in the culture medium. The results indicated that adding colchicine in the culture
medium increased the efficiency of chromosome doubling than that by soaking method. The induction rate and
the survival rate of treating A. officinalis with 0.3% colchicine for 7 days by adding colchicine in the culture
medium reached 82.50% and 80%. Compared with the haploid, the diploid stems showed thinker with larger
guard cell and stoma and more chloroplasts.
Key words: Asparagus officinalis L.; haploid; chromosome; doubling
张天翔等：芦笋单倍体染色体加倍技术研究
仙素浓度为0.25%、处理时间为24 h时，芦笋染色体加
倍率达可9%。本试验以秋水仙素为诱变剂，分别用浸
泡法和混培法处理单倍体芦笋的茎尖，比较了秋水仙
素不同浓度、不同处理时间对染色体加倍的诱导效果，
旨在探讨单倍体芦笋染色体加倍的最佳方法，为芦笋
全雄育种提供技术基础。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为‘Gijnlim’品种芦笋花药培养单倍体
再生植株幼苗茎尖，取自福建省热带作物科学研究所
生物技术研究室。
1.2 试验方法
1.2.1 浸泡法 切取 0.5 cm长单倍体芦笋幼苗茎尖，在
25℃条件下，分别用浓度为0.1%、0.3%、0.5%的秋水仙
素浸泡处理12 h、24 h、48 h、72 h。处理完毕后用无菌水
冲洗干净，接种于MS+6-BA 0.3mg/L+NAA 0.1 mg/L+
KT 0.1 mg/L的增殖培养基上，增殖 4代后，取茎尖检
测。
1.2.2 培养基添加法 切取 1 cm长单倍体芦笋幼苗茎
尖，将茎尖垂直朝下倒置接种于含有秋水仙素浓度分
别为 0.05%、0.1%、0.3%、0.5%的MS培养基上分别处
理3天、7天、14天。处理完毕后用无菌水洗净，茎尖朝
上正常接种于MS+6-BA 0.3 mg/L+NAA 0.1 mg/L+KT
0.1 mg/L的增殖培养基上，增殖4代后，取茎尖检测。
1.2.3 植株倍性的鉴定 采用茎尖压片法检测经秋水仙
素处理的芦笋植株的染色体数目，方法同张天翔等[10]。
每个植株观察分散性好的分裂中期细胞 30个，其中
85%以上的细胞具有恒定一致的染色体数目，即可认
为是该植株染色体数目[11]，根据染色体数目判断其倍
性。
1.2.4 植株形态与气孔观察 选取同样生长条件的加倍
植株与单倍体对照植株，观察外观形态特征，同时撕取
下茎表皮置于载玻片上，用 1/5000中性红染色 5 min
后，盖上盖玻片，用显微镜观察气孔特征。
2 结果与分析
2.1 浸泡法的诱导效果
采用浸泡法处理单倍体芦笋茎尖的结果如表1所
示，秋水仙素的药害明显，处理后的植株生长速度明显
变慢，大部分植株呈半透明玻璃化状，随后逐渐褐化死
亡。随着秋水仙素浓度越高、处理时间越久，染色体加
倍频率越高，但同时成活率也越低。相对来说，0.3%
秋水仙素处理24 h的诱导效果最佳，染色体加倍频率
表1 浸泡法处理单倍体芦笋的诱导效果
秋水仙素浓度/%
0.1
0.3
0.5
处理时间/h
12
24
48
72
12
24
48
72
12
24
48
72
处理数/个
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
成活数/个
47
38
32
21
40
29
17
5
28
15
4
0
染色体加倍数/个
5
9
13
12
11
15
10
4
10
9
3
—
成活率/%
94
76
64
42
80
58
34
10
56
30
8
—
染色体加倍频率/%
10.64
23.68
40.63
57.14
27.50
51.72
58.82
80.00
35.71
60.00
75.00
—
与成活率分别达51.72%和58%。
2.2 培养基添加法的诱导效果
如表 2所示，在培养基中直接添加秋水仙素进行
处理可获得较理想的染色体加倍频率与成活率。相同
秋水仙素浓度，随处理时间的延长，染色体加倍频率升
高，植株成活率下降。相同处理时间，随秋水仙素浓度
的升高，染色体加倍频率升高，植株成活率下降。综合
各处理条件，当在培养基中添加0.3%秋水仙素并处理
7天时诱导效果最佳，染色体加倍频率与成活率分别
达82.50%和80%，其诱导效果好于浸泡法。
2.3 植株倍性的鉴定
单倍体植株的染色体数为 n=10（图 1），若经处理
植株的染色体数目加倍为 2n=20，则认为该植株已成
功加倍为二倍体（图2）。
·· 213
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2.4 植株形态与气孔的特征
从植株外观形态来看，经加倍后的二倍体植株与
单倍体植株相比，长势较好，茎干明显变粗（图3）。茎
表皮气孔观察表明，与单倍体植株相比，二倍体气孔保
卫细胞增大，保卫细胞内的叶绿体数目增多（图 4、图
5）。
3 结论
在离体培养条件下，用秋水仙素处理单倍体芦笋
的茎尖，可以诱导单倍体芦笋的染色体加倍。采用培
养基添加法的诱导效果好于浸泡法，能够同时取得较
表2 培养基添加法处理单倍体芦笋的诱导效果
秋水仙素浓度/%
0.05
0.1
0.3
0.5
处理时间/d
3
7
14
3
7
14
3
7
14
3
7
14
处理数/个
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
成活数/个
50
50
41
50
46
35
44
40
23
38
27
12
染色体加倍数/个
7
11
20
15
16
23
20
33
21
26
23
11
成活率/%
100
100
82
100
92
70
88
80
46
48
54
24
染色体加倍频率/%
14.00
22.00
48.78
30.00
34.78
65.71
45.45
82.50
91.30
68.42
85.19
91.67
图1单倍体芦笋根尖细胞染色体（n=10）（1000×） 图2 二倍体芦笋根尖细胞染色体(n=20)（1000×）
左瓶中植株为单倍体，右瓶中植株为二倍体
图3 植株外观形态的比较
图4 单倍体茎表皮气孔（1000×） 图5 二倍体茎表皮气孔（1000×）
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张天翔等：芦笋单倍体染色体加倍技术研究
高的加倍率与成活率。在培养基中添加 0.3%的秋水
仙素，处理7天时，单倍体芦笋染色体加倍频率与成活
率分别可达 82.50%和 80%。加倍后二倍体植株与单
倍体植株相比，茎干变粗，气孔与保卫细胞增大，保卫
细胞内的叶绿体数增多。
4 讨论
本研究结果表明，采用秋水仙素诱导芦笋花药培
养单倍体植株，可获得染色体加倍的二倍体植株。但
获得的二倍体的基因型可能是MM或mm，还需通过
性别鉴定，筛选出超雄株（MM）后方可应用于全雄育
种[1]。
秋水仙素能够阻止细胞有丝分裂中纺锤体的形
成，使分生细胞复制的染色体不能分向两极,从而导致
新生细胞的染色体加倍。芦笋茎尖生长点分裂旺盛，
是诱导染色体加倍的最佳选择[12]。但同时秋水仙素对
植株又有毒害作用，会抑制植株生长，甚至使植株死
亡，所以最佳的诱导效果是既要获得较高的加倍率，又
要保持较高的成活率[13]。本研究结果表明，培养基添
加法比浸泡法诱导单倍体芦笋茎尖染色体加倍的效果
更好，这与已有的研究报道[14-16]较一致。其原因是采用
培养基添加法将芦笋茎尖倒置接种于添加秋水仙素的
培养基时，秋水仙素主要作用于茎尖生长点，对其他组
织的毒害作用较小，所以染色体加倍率与成活率均较
为理想。
植株形态与气孔的观察结果表明，二倍体植株与
单倍体植株相比，茎干明显粗大，气孔与保卫细胞增
大，保卫细胞内的叶绿体数增多，这与于继庆等[9]报道
的二倍体芦笋与四倍体芦笋之间的差异相类似。形态
观察是鉴定染色体倍数变异的最简易最快捷的方法[17]，
在芦笋单倍体染色体加倍的诱导工作中，利用不同倍
性间保卫细胞大小及保卫细胞内叶绿体数的差异，可
根据形态与气孔特征对加倍植株进行初步筛选，能大
大减少倍性鉴别的工作量。
参考文献
[1] 王小佳.蔬菜育种学 (各论) [M].北京:中国农业出版社,2000:
241-251.
[2] 严仁玲,张磊,张存金,等.石刁柏离体培养及单倍体植株再生的研
究[J].华北农学报,1992,(7):72-82.
[3] 彭新红,周劲松,汤泳萍,等.芦笋花药培养胚状体诱导条件优化的
初探[J].江西农业大学学报,2006,28(1):39-43.
[4] 申利红,李雅.秋水仙碱的研究与应用进展[J].中国农学通报, 2009,
25(21):185-187.
[5] 王平,张韶岩.日本芦笋多倍体育种的进展[J].山东农业科学, 1989,
(4):50-51.
[6] 邹道谦,崔丽华.秋水仙素诱导四倍体石刁柏的研究[J].河北农业
大学学报,1990,13(1):29-31.
[7] 沈汉清,陈银全,刘秋华.芦笋化学诱致四倍体育种研究[J].福建农
业科技,1990,(5):15-16.
[8] 郑思乡,李利良,甘红霞,等.芦笋多倍体诱导及其离体培养的研究
[J].湖南农业科学,1996,(1):22-23.
[9] 于继庆,张元国,陈桂英,等.四倍体芦笋选育技术研究[J].山东农业
科学,1995,15(3):43-44.
[10] 张天翔,林宗铿,蔡坤秀,等.白芦笋花药培养再生植株染色体倍性
检测研究[J].福建热作科技,2008,33(1):11-12.
[11] 李懋学,陈瑞阳.关于植物核型分析的标准化问题[J].武汉植物研
究,1985,3(4):297-302.
[12] 韩成云,胡雄贵,胡松梅,等.石刁柏多倍体的诱导与鉴定[J].湖南农
业大学学报:自然科学版,2008,34(3):320-322.
[13] 郑永强,徐坤.秋水仙素在植物体细胞染色体加倍中的应用研究进
展[J].中国农学通报,2003,19(5):89-91.
[14] 马爱红,范培格,孙建设,等.四倍体葡萄诱导技术的研究[J].中国农
业科学,2005,38(8):1645-1651.
[15] 胡松梅,蒋道松,龚泽修.利用秋水仙素诱导地菍多倍体的研究[J].
安徽农业科学,2008,36(15):6202-6505.
[16] 李政,黄静洁,李凌.秋水仙碱诱变绿玉树多倍体研究[J].西南大学
学报:自然科学版,2007,29(2):106-110.
[17] 王娜,刘孟军,代丽,等.秋水仙素离体诱导冬枣和酸枣四倍体[J].园
艺学报,2005,32(6):1008-1012.
·· 215