全 文 ：生态环境 2008, 17(1): 323-326 http://www.jeesci.com
Ecology and Environment E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：四川师范大学校级重点项目（061k008）
作者简介：范雪涛（1981－），男，硕士研究生，从事细胞工程研究。E-mail: fantao_xs@yahoo.com.cn
*通讯作者: 马丹炜，教授，硕士生导师，从事细胞工程与植物化感作用研究。E-mail: danwei10ma@yahoo.com.cn
收稿日期：2007-07-23
蚕豆根尖微核试验在辣子草化感作用研究中的应用
范雪涛，马丹炜*，刘 爽，向 莎
四川师范大学生命科学学院，四川 成都 610066；四川师范大学细胞生物学研究室，四川 成都 610066

摘要：运用蚕豆（Vicia faba L.）根尖细胞微核试验，研究入侵植物辣子草（Galinsoga parviflora Cav.）水浸提液的化感效应，
结果表明，辣子草水浸提液具有一定的遗传毒性。在辣子草水浸提液作用下，蚕豆根尖细胞有丝分裂各时相受到影响，有丝
分裂指数下降，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，辣子草水浸提液
对蚕豆根尖的影响存在显著的时间效应和浓度效应。蚕豆根尖微核技术能较好的反映辣子草化感作用潜力，在评估入侵植物
的化感作用方面具有较大的应用价值。
关键词：入侵植物；辣子草；化感作用；蚕豆根尖细胞微核试验；遗传毒性
中图分类号：Q945; X835 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2008）01-0323-04
外来入侵物种通过与本地物种竞争营养、水分
和生存空间，破坏了生态系统的结构与功能，导致
本地物种数量迅速下降甚至灭绝，使生物多样性丧
失，生态环境破坏。外来植物成功入侵的原因是多
方面的，其中化感作用在植物入侵过程中起着非常
重要的作用[1],化感物质能显著的影响植物细胞生
长和分化[2]，目前,化感作用研究使用的生物测定方
法很多,缺乏一定的标准,甚至同一实验室的研究报
道使用的生物测定方法也不相同,以致不同化感作
用研究结果之间很难加以比较[3]。近年来国内化感
作用研究日趋增多,研究者迫切需要更多了解国内
外的生物测定方法以及这些方法的适应性。选择适
当的生物测定方法是化感作用研究的关键之一[4]。
蚕豆（Vicia faba L.）根尖微核技术(Vicia- micro-
nucleus test，Vicia-MCN) 自1982年由Degressi等[5]
建立以来,以其简单、快速等特点, 广泛用于对水
源、土壤、大气等环境中化学有毒物质和环境污染
物的致突变性检测。早在1986年国家环境保护总局
就将蚕豆根尖微核检测技术列入了《环境监测技术
规范》用于水环境监测技术。本文利用蚕豆根尖细
胞微核技术检测入侵植物辣子草（Galinsoga par-
viflora Cav.）水浸提液中化感物质对蚕豆根尖细胞
的遗传毒理效应，探索蚕豆根尖微核技术在化感作
用生物测定上的应用，为引进外来物种风险评估和
物种化感作用潜力评估提出一种新的思路和方法。
1 材料与方法
1.1 材料
蚕豆为成胡14#，购于四川省简阳市良种场。供
体植物辣子草采集于四川师范大学附近地区，采样
为当年新生植株。
1.2 实验方法
1.2.1 水浸提液的制备
将采集的辣子草地上部分，洗净晾干表面水分
后剪碎。按1∶10加入蒸馏水充分摇匀浸泡48 h(间
歇振荡)，滤纸过滤后得到质量浓度0.100 g·mL-1水
浸提液原液(每毫升鲜质量), 冷藏备用。
1.2.2 蚕豆根尖微核试验
参照Kanaya等的方法[6]。蚕豆于24 ℃蒸馏水中
浸泡36 h,湿纱布包裹催芽36 h,选已发芽的蚕豆放
入垫有湿脱脂棉的培养皿中培养36 h,每12 h用水冲
洗1次,换水培养。选择根长整齐一致,根长约1.0～
1.5 cm的蚕豆随机分组。分别用蒸馏水及0.025
g·mL-1，0.05 g·mL-1，0.075 g·mL-1，0.100 g·mL-1辣
子草水浸提液处理24 h、48 h、72 h，切下根尖，用
卡诺氏固定液(甲醇∶冰乙酸=3 1)∶ 固定24 h。转入
体积分数为70%的乙醇中4 ℃保存。常规制片,改良
石炭酸品红染液染色，压片镜检，每个处理观察8
000~10 000个细胞，记录分生区细胞总数和分裂期
的细胞数以及带有微核的细胞数。Nicon E200摄影
显微镜拍照；计算细胞有丝分裂指数（MI/%）、微
核千分率（FMN/‰）（为便于统计分析，将镜检中
间期微核和分裂期中类微核都统计为微核）及各分
裂期细胞数，数据采用SPSS13.0软件进行单因素方
差分析。化感效应敏感指数 (RI)计算方法参照
Williamson[7] 等的方法：
RI=1-
T
C（C为对照值，T为处理值）
2 结果与分析
2.1 水浸提液对蚕豆根尖细胞微核率的影响
研究表明，辣子草水浸提液能够诱发蚕豆根尖
324 生态环境 第 17卷第 1期（2008年 1月）
细胞微核，具有微核的细胞中多数具有 1 个微核,
少数具有 2个微核,个别细胞有 3～5个微核（图 1）。
表明辣子草水浸提液对蚕豆根尖有损伤作用。表 1
表明，处理 24 h后, 微核率随着水浸提液质量浓度
升高，其中组 dⅠ 和 eⅠ 与对照组差异显著；处理
时间 48 h后，4个处理组与对照组差异显著（P＜
0.05），具有明显的质量浓度效应。当处理 72 h后，
微核率仍与质量浓度成正相关，4 个处理组与对照
组存在差异，且 bⅢ 、 cⅢ 和 dⅢ 、 eⅢ 之间也存在差
异性（P＜0.05）。
随时间延长，微核率一直升高，在 72 h时组 eⅢ 的
RI 达到 0.712。由此可见，辣子草水浸提液对蚕豆
根尖细胞的微核诱导效应呈现出时间和浓度的双
重依赖性。
2.2 水浸提液对蚕豆根尖细胞分裂指数的影响
与对照组相比，除 cⅠ 外，其余处理组的分裂



图 1 辣子草水浸提液对蚕豆根尖细胞的遗传毒性效应
Fig. 1 The genetic toxicity of the aqueous extracts of Galinsoga parviflora on vicia fabra root tip cells
表 1 辣子草水浸提液对蚕豆根尖细胞微核率和分裂指数的影响
Table 1 The effect of the aqueous extracts of Galinsoga parviflora on micronucleus frequency and mitotic index of the Vicia faba root tip cells
组别 处理质量浓度（g•mL-1） 处理时间（h） 微核率（‰） RI 有丝分裂指数（%） RI
aⅠ 0.000 24 14.54a 6.76a
bⅠ 0.025 24 16.24ab 0.105 5.57b -0.042
cⅠ 0.050 24 16.7ab 0.131 6.30a -0.073
dⅠ 0.075 24 18.68b 0.222 7.78c -0.106
eⅠ 0.100 24 18.70b 0.222 4.04d -0.675
aⅡ 0.000 48 14.31a 6.67a
bⅡ 0.025 48 21.33b 0.337 8.14b 0.181
cⅡ 0.050 48 28.36b 0.501 8.24b 0.191
dⅡ 0.075 48 31.59bc 0.552 8.6b 0.225
eⅡ 0.100 48 37.17c 0.620 5.72c -0.165
aⅢ 0.000 72 14.14a 6.53a
bⅢ 0.025 72 31.02b 0.539 4.64b -0.409
cⅢ 0.050 72 32.15c 0.555 5.18bc -0.264
dⅢ 0.075 72 38.35c 0.627 6.37a -0.025
eⅢ 0.100 72 49.75d 0.712 3.05d -1.146
注：同列数据后缀小写字母不同表示各组间 0.05水平上处理间差异显著(P < 0.05) ;下同
Note: The date with the different lowercase in the same column have significant difference at 0.05 leve1 (P < 0.05)；The same below.
范雪涛等：蚕豆根尖微核试验在辣子草化感作用研究中的应用 325
指数与对照组都有显著性差异（P<0.05）（表 1）。
随质量浓度增加，分裂指数升高，但在 0.1 g·mL-1
时，分裂指数显著下降，与前其余处理组差异性显
著。各质量浓度水浸提液处理蚕豆根尖 24 h后，分
裂指数均有所下降，其中组 eⅠ 影响最大，其 RI值
达到-0.675，其次为 aⅠ ，与对照组的差异达到显著
水平，而 cⅠ 和 dⅠ 则与对照差异并不显著。在 48 h
后，除组 eⅡ 外，其它 3 个处理组蚕豆根尖指数表
现为上升现象（RI＞0），但相互之间差异性不显
著。当 72 h后，处理质量浓度对蚕豆根尖分裂又表
现为抑制作用（RI＜0），在 0.1 g·mL-1时抑制最强，
RI达到-1.146。
2.3 不同处理时间对蚕豆根尖细胞有丝分裂各期
的影响
表2表明,实验组与对照组比较，前期、中期、
后期、末期细胞分裂百分数在24 h和72 h均受抑制
(RI＜0)，抑制程度为后期＞中期＞前期＞末期，而
在处理48 h后，各细胞分裂期百分数增加(RI＞0)，
其中增加程度最高为末期，最低为前期。3个处理
时间之间存在显著性差异，除48 h前期外，同一处
理时间各分裂相间差异不明显。
2.4 辣子草水浸提液对蚕豆根尖细胞染色体畸变
的影响
经辣子草水浸提液处理后蚕豆根尖细胞出现
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
3.1 辣子草水浸提液的遗传毒性
本研究结果显示，辣子草水浸提液能诱发较高
频率的微核，12个实验组的微核千分率均高于对照
组，这种微核诱导效应具有时间效应和质量浓度效
应；对蚕豆根尖分裂指数和各分裂期的影响出现先
抑制后促进最后又抑制的现象，可能是由于辣子草
化感物质首先使细胞分裂周期加长，表现为细胞分
裂指数增加，微核数增加。但随时间延长，化感物
质阻止细胞内纺锤丝微管蛋白的聚合而抑制纺锤
丝的形成[8]，使未分裂的细胞不能进入分裂期而在
分裂周期的细胞滞留在分裂期，表现为细胞分裂后
期受影响最大，分裂指数呈下降趋势，而更多的
DNA遭到损伤使得微核率继续增加；在辣子草水浸
提液的作用下，蚕豆根尖细胞出现了多种染色体畸
变现象，表明辣子草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。说明辣子草水溶
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，可以影响DNA断裂和损伤，造成
不可逆的遗传损伤效应。
3.2 研究方法可行性
目前对化感作用潜力的研究一般采用在实验
室测定化感物质对受试植物种子萌发和幼苗生长
的影响，但由于研究者采用的受试植物品种、处理
时间、培养方式等因素不同，导致在对供试植物化
感作用潜力的评估上存在差异，没有可比性，制约
了化感作用的研究。Wu等[9]认为理想的化感作用研
究方法必须具备耗费低、快速、易操作、对靶标作
物具有广泛的适应性、可重复性强及能敏感地区别
作物品种间的化感作用潜力的差异。蚕豆根尖微核
试验作为一种环境致突变性的检测手段，与其他方
法相比，取材方便、培养简单，而且可靠灵敏、经
济实用、不易受季节和实验条件的影响，广泛应用
于各种污染物的遗传毒性检测[10]。本研究结果表明
蚕豆根尖细胞对辣子草的水溶性化感物质反应灵
敏、可靠性强。本研究室用蚕豆根尖微核技术检测
了三叶鬼针草[11](Bidens pilosa L.)、紫茉莉(Mirabilis
jalapa L.)、加拿大飞蓬（Erigeron canadensis L.）等
入侵植物的化感作用潜力，也得到了类似的结果。
因此利用蚕豆根尖微核监测技术研究入侵植物的
化感作用方面具有较好的应用前景，同时也为引进
外来物种进行风险评价提供了一条新的检测途径。

参考文献:
[1] BAIS H P, VEPACHEDU R, GILROY S. Allelopathy and exotic plant
invasion [J]. From Molecules and Genes to Species Interaction Science,
2003, 301: 1377-1380.
[2] SHAO H, PENG S I, WEI X Y, et al. Potential allelochemical from an
invasive weed Mikana micrantha H. B.K [J]. Joumal of Chemical
Ecology, 2005, 31(7):1657-1667.
[3] LEATHER G R, EINHELLIG F A. Bioassays in the Study of Allelo-
表 2 辣子草水浸提液对蚕豆根尖细胞有丝分裂各期的影响
Table2 The effect of the aqueous extracts of Galinsoga parviflora on mitotic figure of Vicia faba root tip cells
时间 细胞数（个） 前期（%） RI 中期（%） RI 后期（%） RI 末期（%） RI
24h 37406 3.44a -0.18A 1.03a -0.20A 0.79a -0.36A 0.40a -0.17A
48h 38589 4.28b 0.07A 1.50b 0.22B 1.41b 0.23B 0.58b 0.25B
72h 40224 2.92c -0.34A 0.85c -0.36A 0.66c -0.54A 0.34c -0.32A
注：同行数据后缀大写字母不同表示各分裂期间0.05水平上处理间差异显著(P < 0.05)
Note: The date with the different capital letter in the same line have significant difference at 0.05 leve1 (P < 0.05)

326 生态环境 第 17卷第 1期（2008年 1月）
pathy[M]. New York: John Wiley & Sons, 1986：133-145.
[4] 曾任森. 化感作用研究中的生物测定方法综述[J]. 应用生态学报,
1999 ,10 (1) 123∶ -126.
Zeng Renseng. Review on bioassay methods for allelopathy re-
search[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，1999,10(1):123-126.
[5] DEGRASSI F, RIZZZONI M. Micronucleus test in Vicia faba root tips
to detect mutagen damage in freshwater pollution [J]. Mutation Re-
search,1982, 97:19.
[6] KANAYA N,GILL B S, GROVER I S, et al. Vicia faba chromosomal
aberration assays[J]. Mutation Research, 1994, 310: 231-243.
[7] WILLIAMSON G B, RICHARDSON D. Bioassays for allelopathy:
measuring treatment responses with independent controls[J]. Journal
Chemistry Ecol , 1988, 14(1) : 181-187.
[8] 钱晓薇. 乙酸铜对蚕豆根尖细胞致畸效应[J].细胞生物学杂志，
2005, 27:351-357.
Qian Xiaowei. Teratogenic effect of copper acetic acid on Vicia faba
root tip cells [J]. Chinese journal of Cell Biology ,2005,27:351-357.
[9] WU H , PRATLEY J , LEMERLE D , et al . Crop cultivars with al-
lelopathy capability[J]. Weed Research , 1999 , 39:171-180.
[10] 赵福庚，何龙飞，罗庆云. 植物逆境生理生态学[M]. 北京:化学工
业出版社，2004：24-25.
Zhao Fugeng，He Longfei，Luo Qingyun. Plant Stress Physiological
Ecology[M]. Beijing：Chemical Industry Press, 2004: 24-25.
[11] 杜凤移，于树华,马丹炜, 三叶鬼针草对蚕豆根尖遗传毒性的研究[J].
生态环境，2007，16（3）：944-947.
Du Fengyi, Yu Shuhua, Ma Danwei. The genetic toxicity of Bidens
pilosa L.on Vicia faba root tip cells[J].Ecology and Entironment，2007,
16（3）：944-947.

Assessment of alleopathy of Galinsoga parviflora Cav.
using Vicia-micronucleus test

Fan Xuetao, Ma Danwei, Liu Shuang, Xiang Sha
School of Life Science, Sichuan Normal University, Chengdu 610066, China；Cell Biology Laboratory, Sichuan Normal University, Chengdu 610066, China

Abstract: The alleopathic effects of aqueous extracts of Galinsoga parviflora Cav. were studied by using Vicia-micronucleus test.
The results showed that the aqueous extracts of G. parviflora had genetic toxicity on Vicia faba root tip cells. The aqueous extracts of
G. parviflora disturbed mitosis, the mitotic index decreased, the micronucleus frequency increased, and aberrant chromosomes such
as micronucleus, chromosome break, chromosome bridge and chromosome lag occurred. These effects were concentration dependent
and time dependent. Vicia-micronucleus test could assess the allelopathy of G. parviflora and maybe is a promising technique in as-
sessment of the allelopathy of invasive plants.
Key words: invasive plant; Galinsoga parviflora Cav.; allelopathy; Vicia-micronucleus test; genetic toxicity