全 文 ：第 17 卷 第 4 期 天 津 农 学 院 学 报 Vol.17，No.4
2010 年 12 月 Journal of Tianjin Agricultural University December，2010

收稿日期：2010－09－06
基金项目：天津市科技支撑计划重点项目“非洲紫罗兰新品种的引进和育种”（09ZCKFNC01600）
作者简介：孙永健（1983－），男，天津市人，助教，硕士，主要从事植物细胞工程和分子生物学方面的研究。E-mail：syjwonderful@
yahoo.com.cn。
通讯作者：张磊（1952－），男，辽宁锦州人，教授，学士，主要从事遗传学及植物细胞工程方面的研究。E-mail：ZL1952@yahoo.com.cn。
文章编号：1008-5394（2010）04-0005-04

非洲紫罗兰的核型分析
孙永健 1，2，陈小强 1，孙宁 1，陈杰 3，张磊 1，通讯作者，张乃楠 1
（1. 天津农学院 农学系，天津 300384；2. 天津天狮学院，天津 301700；3. 长沙市口腔医院，长沙 410005）

摘 要：将低渗技术引入染色体压片法，首次对非洲紫罗兰（Saintpaulia ionantha）缟花品种“Sunray
Trail”进行了核型分析，并摸索了适用于该试材的预处理方法，为与之有关的细胞学分类、分子育
种、新品种培育及转基因的细胞学检测等方面提供了细胞学依据。结果表明，供试材料为 4 倍体品
种，其核型公式为 2n＝4x＝28＝16 m＋8 sm＋4 T；核型类型属于 2B 型；核不对称系数为 63.3%；
最佳预处理方法为在 4 ℃下用 0.05%的秋水仙素处理根尖 2 h。
关键词：核型分析；非洲紫罗兰；染色体压片法；去壁低渗；秋水仙素
中图分类号：Q343 文献标识码：A

Karyotype Analysis of Saintpaulia ionantha
SUN Yong-jian1,2, CHEN Xiao-qiang1, SUN Ning1, CHEN Jie3, ZHANG Lei1,Communication Author,
ZHANG Nai-nan1
（1. Department of Agronomy，Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384，China；2. Tianjin Tianshi College, Tianjin
301700，China；3. Changsha Dental Hospital, Changsha 410005, China）
Abstract：The hypotonic treatment was introduced into the normal chromosome press part in “Sunray Trail” of Saintpaulia
ionantha for the first time, and the steps and operating time were adjusted. This study can provide a foundation for the researches
on the cytologic classification, the molecular breeding, the cultivation of new variety and the cytological diagnosis of genetic
transformation, which are related to Saintpaulia ionantha.Through comparing the various preprocessing methods and the effects
of reagents, a conclusion was come to that the processing by 0.05% colchicine in 4 ℃ for 2 h is the best. Results show that the
Saintpaulia ionantha in this study is tetraploid, it has 8 long chromosome, 4 mid-long chromosome, 8 mid-short chromosome
and 8 short chromosome. Karyotype belongs to 2B type, and the asymmetrical karyotype coefficient is 63.3% and the karyotype
formula is 2n＝4x＝28＝16 m＋8 sm＋4 T.
Key words： karyotype analysis; Saintpaulia ionantha; technology of tabletting of chromosome; taking off cliff and low pressure
seeping; colchicine

非洲紫罗兰（Saintpaulia ionantha）又名非洲
堇、圣保罗花，为苦苣苔科多年生常绿宿根草本
花卉。其原种是 1892 年由德国圣保罗男爵在非洲
坦桑尼亚的坦葛尼喀地区海拔 700～1000 m 的乌
桑巴拉山上发现的[1]。目前，世界各地的园艺品
种已达上千种，是极好的室内观赏花卉。与非洲
紫罗兰同属苦苣苔科的植物多数都有美丽的花
朵，可供观赏；另外，有不少种可以入药。近年
来，国内对非洲紫罗兰组培方面的研究很多[2]，
但对苦苣苔科植物的细胞学研究主要集中在国外
的类群中[3]378。由于核型分析是细胞遗传学、细
胞分类学、基因定位、染色体工程以及现代进化
理论等学科的基础研究方法，对细胞遗传学和分
子生物学的研究工作具有指导作用，并且有助于
对物种间的亲缘关系进行评价和分析，从而揭示
物种进化的过程和机制[4]，因此，本研究通过对
非洲紫罗兰染色体形态特征的分析，以期为与之
有关的细胞学分类、分子育种、培育新品种及转
基因的细胞学检测等方面提供细胞学依据。
1 材料和方法
1.1 供试材料
供试样品为非洲紫罗兰健壮植株的幼嫩根
尖。该植株是从香港非洲紫罗兰协会的“伊华堇
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舍”引进的稳定型缟花品种“Sunray Trail”。
1.2 制片方法
1.2.1 材料的预处理
将新鲜的根尖组织剪下 1.0～1.5 cm，用
0.05%的秋水仙素、对二氯苯饱和液和 0.002 mol/L
的 8－羟基喹啉各处理 2 h，再在 4 ℃下低温处理
12 h。
1.2.2 前低渗
用滴管吸去预处理液，然后转入 0.075 mol/L
的 KCl 低渗液中，在 25 ℃的条件下处理 30 min。
1.2.3 前固定
吸去低渗液，用蒸馏水漂洗 2～3 次后，转进
卡诺固定液（乙醇∶冰醋酸＝3∶1）中，在 0～4 ℃
条件下固定 4 h。或者转入 70%乙醇中，于 4 ℃
冰箱中保存备用。
1.2.4 解离
除去固定液，用蒸馏水洗至没有残留味，然
后转入预热的 1 mol/L HCl 中，60 ℃水浴锅中解
离 10～12 min。
1.2.5 后低渗和后固定
除去解离液，用蒸馏水清洗 3 次，转入双蒸
水中低渗 10 min。再用卡诺固定液固定 30 min。
1.2.6 染色和压片
用镊子将根尖移至载玻片上，轻轻切下顶端的
1～2 mm，用改良的苯酚品红染液染色 5 min。盖
上盖玻片，压实，然后用滤纸吸去多余染液，用
铅笔的橡皮头轻轻敲打，使细胞和染色体分散[5]。
1.3 核型分析方法
核型分析的标准及公式主要参考 Stebbins
（1971）[6]88、Arano（1963）[7]、Levan等人（1964）[8]
所述的方法。核型分析的步骤主要参考李懋学等
（1985）[9]的标准。
2 结果与分析
2.1 预处理方法对中期分裂相的影响
2.1.1 中期分裂相的数量
统计4种预处理后根尖细胞的有丝分裂情况。
从图 1 中可知，低温处理能有效地积累分裂中期
细胞的数量，使处于中期的细胞数占整个有丝分
裂的 50.5%；由于秋水仙素能抑制或破坏纺锤体
的形成，使有丝分裂过程停滞在中期，因此有效
地增加了分裂中期的细胞数，使之占整个分裂的
38.8%，仅次于低温处理；8－羟基喹啉对纺锤体
的抑制作用不够强，处理效果次于秋水仙素；对
二氯苯的效果最差，不适于对非洲紫罗兰的染色
体进行预处理。
2.1.2 中期分裂相的形态
对 4 种方法预处理后的中期染色体的形态进
行比较分析，结果表明（图 1、图 2 所示），秋水
仙素处理的中期染色体收缩幅度适当，形态特征
清晰，排列较规则，分散的效果也相对较好；对
二氯苯处理后的中期染色体重叠较多，着丝点模
糊，形态特征不明显；8－羟基喹啉处理的中期染
色体收缩幅度过大，识别困难；4 ℃低温处理对
中期染色体有一定的收缩作用，但收缩幅度较小，
染色体细长，极易造成多条染色体缠绕在一起，
不利于染色体的核型分析及染色体的识别，效果
也不理想。


1：0.05%秋水仙素；2：对二氯苯饱和溶液；
3：0.002 mol/L 8－羟基喹啉；4：4 ℃低温
图 1 4 种预处理对有丝分裂的影响
A：8－羟基喹啉处理；B：对二氯苯处理；
C：4 ℃低温处理
图 2 不同药剂处理后的染色体形态图(×2 500）
第 4 期 孙永健，等：非洲紫罗兰的核型分析 ·7·
2.2 非洲紫罗兰染色体组成及核型分析
2.2.1 核型组成和类型
据前人报道，非洲紫罗兰的染色体基数X＝7，
如图 3、图 4 和表 1 所示，供试材料为 4 倍体品种，
其核型公式为 2n＝4x＝28＝16 m＋8 sm＋4 T。除
第六对染色体为端部着丝粒染色体外，其余都为
中部和近中部着丝粒染色体。核不对称系数
As·k 为 63.3%；染色体长度比为 3.01，在
2∶1～4∶1 之间；臂比大于 2∶1 的染色体占染
色体数量的 28.6%，在 1%～50%之间。因此，非
洲紫罗兰核型类型属于 2B 型。

图 3 非洲紫罗兰染色体形态及其核型图(×2 500） 图 4 非洲紫罗兰核型模式图
表 1 非洲紫罗兰染色体参数
染色体序号 染色体绝对长度/μm 染色体相对长度/% 着丝粒指数 臂比值 类型
1 1.58＋1.85＝3.43 10.05＋11.77＝21.82 46.06 1.17 m
2 1.45＋1.47＝2.92 9.22＋9.35＝18.57 49.65 1.01 m
3 0.95＋1.79＝2.74 6.04＋11.39＝17.43 34.65 1.89 sm
4 0.68＋1.44＝2.12 4.33＋9.16＝13.49 32.10 2.12 sm
5 0.66＋1.09＝1.75 4.20＋6.93＝11.13 37.74 1.65 m
6 0＋1.62＝1.62 0＋10.30＝10.30 0.00 ∞ T
7 0.45＋0.69＝1.14 2.86＋4.39＝7.25 39.45 1.53 m
注：非洲紫罗兰染色体组绝对长度总长为15.72 μm

2.2.2 染色体的长短
按照 Kuo 等（1972）[10]的方法，染色体的
长短以染色体相对系数组成来划分。由表 1 得出，
供试材料的染色体相长度系数分别为：1.53、1.30、
1.22、0.94、0.78、0.72 和 0.51，因此，非洲紫罗
兰品种的染色体相对长度系数组成公式为：2n＝
28＝8 L＋4 M2＋8 M1＋8 S。参照Stebbins（1971）[6]
的标准：该品种有 8 条长染色体，4 条中长染色体，
8 条中短染色体，8 条短染色体。
3 讨论
3.1 制片方法的探讨
“去壁低渗法”首先由陈瑞阳[11]等人于 1979
年明确提出，其主要程序为：预处理→前低渗→
酶解→后低渗→固定→涂片或滴片。该方法应用
于植物染色体研究中，显著提高了染色体的分散
度和平整性，而且染色体的形态更加完整、更接
近于自然状态，所制片子的背景更干净，图像更
为清晰。但是，该方法将去壁和低渗步骤安排在
预处理和固定之间，在这期间，植物细胞的分裂
活动仍在不断地进行着，由于多数植物细胞分裂
期的持续时间约为 2 h（1～3 h），而一般材料的
酶解时间都在 3～5 h，故待“去壁低渗”完成以
后，经过处理的中期分裂相多数已进入了末期甚
至间期。所以，该方法也存在步骤多、时间长、
不易掌握有丝分裂高峰以及程序步骤安排欠妥等
天 津 农 学 院 学 报 第 17 卷 ·8·
缺点。而且，压片技术具有很多“去壁低渗法”
所不具备的独特优点。因此，本研究将低渗技术
引入常规的压片方法中，并适当调整各个步骤的
时间，把固定放在前低渗和解离之间，并适当缩
短前低渗的时间，以保证有更多的中期分裂相；
在解离后增加用蒸馏水进行后低渗的步骤，以确
保染色体得到更好的分散。最终确定非洲紫罗兰
的染色体制片程序为：预处理→前低渗（低渗液
30 min）→前固定→解离→后低渗（蒸馏水10 min）
→后固定→染色压片。这样，在保证了“去壁低
渗法”所具优点的基础上，得到了更加良好、可
靠的试验结果。
3.2 材料预处理的探讨
较好的预处理方法应该可以积累较多的中期
分裂相，并能使分裂中期的染色体适当缩短并分
散开来。在本研究中，利用秋水仙素进行预处理
可以有效地达到此效果；8－羟基喹啉对积累中期
细胞和使染色体缩短有一定的效果；对二氯苯则
很不理想。4 ℃低温处理后的染色体细长，易造
成多条染色体缠绕在一起，但考虑到该方法可以
积累较多的中期细胞，所以，在进行非洲紫罗兰
细胞遗传学的实验和研究中，宜选择秋水仙素与
低温相结合的预处理方法。但对于其它植物是不
是也有类似的结果，还有待于后续研究。
3.3 非洲紫罗兰核型及核型进化的探讨
非洲紫罗兰原产非洲，是苦苣苔科、紫苣苔
属的常绿宿根花卉，有关其核型的研究很少，但
有研究报道其染色体基数 X=7 [12]，与本研究得出
的“供试品种的非洲紫罗兰为 4 倍体，染色体数
目为 28”相符。但鲁元学等（2002）[3]380 对我国
云南苦苣苔科的 2 族 7 属 10 种植物的染色体数目
进行了报道，这 10 种与非洲紫罗兰同科的植物均
是 2 倍体，染色体数目分别为：32、64、40、18 和
34。由此可见，虽然植物染色体的数目形态等是稳
定的细胞学特征之一，但是，在不同分类群中，
染色体的大小、形态和结构具有多样性，且核型
各异。这不仅表现在科间、属间、种间，也可以
表现在同种的不同居群中。因此，核型分析能为
研究生物的系统发育和亲缘关系提供细胞学依
据，染色体数据也可以解决常规形态分类难以解
决的问题[13]。
关于染色体核型进化的问题，Levitsky（1931） [14]
认为，整个植物界的核型进化的基本趋势是从对
称向不对称发展的，系统演化上处于较古老或原
始的植物大都具有较对称的核型，而不对称核型
常见于衍生的或进化级别较高的植物中。李懋学
（1985） [15]也曾指出：分析同一属内不同种之间
的核型进化问题时，往往呈现多样化的形式，在
大多数情况下，核型由对称向不对称进化，少数
科属则相反。本研究中非洲紫罗兰的核不对称系
数 As·k 为 63.3%，核型类型属于 2B 型，根据
Levitsky 的理论，本研究的试验材料应属于较进化
的植物类群。

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