全 文 ：昆明学院学报 2013，35(3) :51 ～ 53，56 CN 53－1211 /G4 ISSN 1674－5639
Journal of Kunming University
收稿日期:2013－03－04
基金项目:云南省应用基础研究计划资助项目(2011FZ179) ;昆明学院人才引进资助项目(YJL11018)
作者简介:陈丹(1989—) ，女，云南昆明人，本科生，主要从事细胞遗传研究．
* 通讯作者:邹晓菊(1973—)，女，湖北潜江人，副教授，博士，主要从事遗传与进化相关方面的研究． E-mail:xiaoju_zou@yahoo． com．
云南四倍体多星韭二倍体化的细胞学研究
陈 丹，陈 雪，岑晓江，苏敬冉，邹晓菊*
(昆明学院 生命科学与技术系，云南 昆明 650214)
摘要:采用常规制片技术，对苍山、鸡足山华严寺和昆明长虫山 3 个四倍体多星韭种群进行了减数分裂观察和核
型分析．结果表明:核型分析反映出云南西北部地区的苍山、鸡足山四倍体多星韭的核型对称性比中部地区昆明
长虫山种群高;减数分裂观察表明四倍体多星韭的 28 条染色体在减数分裂前期 I 时，两两联会成为 14 个二价
体，后期 I配对的染色体分离比较同步，没有观察到提前或延后分离以及染色体桥或染色体片段;对四倍体减数
分裂过程的观察支持核型分析将 28 条染色体成 2 地配成 14 组，而不是成 4 地配成 7 组的结果，为四倍体多星韭
的二倍体化提供了直接的细胞学证据．
关键词:多星韭;核型;四倍体;减数分裂;二倍体化
中图分类号:Q948 文献标识码:A 文章编号:1674－5639(2013)03－0051－03
On Cytological Evidences to the Speculation of the
Diploidization of Tetraploid of Allium wallichii Kunth inYunnan
CHEN Dan，CHEN Xue，CEN Xiao-jiang，SU Jin-ran，ZOU Xiao-ju*
(Department of Life Science and Technology，Kunming University，Yunnan Kunming 650214，China)
Abstract:In this study，we observed the meiosis processes and examined karyotypes of 3 tetraploidy populations of Allium wallichii
Kunth from Changshan Mountain，Jizhu Mountain and Changchong Mountain in Yunnan． Karyotypic comparison showed that the north-
west area in Yunnan probably was the major differentiation area of Allium wallichii Kunth． The observation of meiosis processes showed
that 28 chromosomes synopsized to 14 bivalents in prophase I and the segregation of bivalents were synchronous;there were no chromo-
some bridges and fragments in anaphase I． The observation of meiosis provided the cytological evidences to the speculation of the dip-
loidization of tetraploid of Allium wallichii Kunth．
Key words:Allium wallichii Kunth;karyotype;tetraploid;meiosis;diploidization
在植物物种形成和进化中多倍化是一种重要
的方式［1－3］． Soltis 等［4］估计约 70%的被子植物在进
化过程中发生过多倍化，如栽培作物水稻、小麦、棉
花，以及常用的模式植物拟南芥等都经历过多倍化
过程．显然，多倍体具有比二倍体更加丰富的遗传物
质，在此基础上可以通过积累突变、发生遗传分化等
方式而获得丰富遗传变异;同时，在植株的形态、生
理特征等方面多倍体往往也表现出优势．然而，新形
成的多倍体往往由于减数分裂异常而使其不能形成
正常配子，因而存在育性较低等问题．尽管一部分多
倍体可以通过无性繁殖保存下来，但大部分多倍体
都在多倍化后通过二倍体化过程而恢复育性，得以
繁衍和进化．二倍体化是指多倍体通过其所含的重
复的遗传物质的遗传分化而逐渐成为二倍体的过
程［5］．在二倍体化过程中，重复的基因发生功能分化
或者失活、进而形成新的基因，或者发生染色体片断
重排等，使得通过染色体加倍形成的同源染色体间
的同源性降低，从而使减数分裂过程中形成多价体
的可能性降低，形成二价体的可能性提高．
多星韭(Allium wallichii Kunth)是百合科(Liliacea)
葱属(Allium L．)粗根组(Sect． Bromatorrhiza Ekberg)植
物［6］，迄今已发现有二倍体、三倍体、四倍体和六倍体等
倍性变化，是研究多倍化物种形成与演化的良好材料之
一［7－14］．目前发现的多星韭种内的倍性组成主要以二、
四倍体为主，其中二倍体分布范围较窄、生境单一，种
群间核型变化较小;四倍体由于具有比二倍体更丰富
的遗传变异而能适应相对多样化的生境，分布较广、
生境多样，且种群间核型变化比较大 ［14－17］;并且四倍
体多星韭二倍体化显著且恢复育性［8］，在多星韭的倍
性演化中具有重要作用，既可以与二倍体杂交产生三
倍体，也可以产生未减数配子与正常的减数配子结合
产生六倍体．显然，四倍体多星韭的二倍体化是其恢
复育性，并在其他倍性的形成中发挥重要作用的关
键，然而，目前并没有关于四倍体多星韭二倍体化的
DOI:10.14091/j.cnki.kmxyxb.2013.03.008
直接证据，核型分析中 28 条染色体既可大体上成 4
地配成 7个同源组［8］，也可成 2地配成 14 组［9－12，14－15］．
因此，拟观察自然群体中和引种栽培于实验地内的四
倍体多星韭的减数分裂过程，了解四倍体的 28 条染
色体在减数前期 I同源染色体联会时，是两两联会成
为 14个二价体，还是四四联会成为 7 个四价体，从而
为四倍体多星韭的二倍体化提供直接的细胞学证据，
并为进一步研究影响多倍体减数分裂稳定性的分子
机制提供细胞学依据．
1 材料与方法
1. 1 材料
材料为取自于鸡足山华严寺四倍体、昆明长虫山
四倍体和引种栽培于昆明的苍山四倍体(见表 1)．对
各实验材料分别进行了减数分裂和有丝分裂观察．
表 1 材料来源
种群名称 来源地 海拔 /m 生境特征
华严寺 鸡足山华严寺 2 400 稀疏林下，较干燥，阴蔽
长虫山 昆明长虫山 2 200 砾石或草丛中，光照充足，较干燥
苍山 引种栽培于昆明 1 890 水分、光照充足
1. 2 方法
减数分裂观察取材时间以花期的上午 7 ∶00
～8 ∶00 h或下午 17 ∶00 h以后较合适．取材时，取总苞
尚未裂开，花苞外观较平整，不鼓胀的花序，撕去总苞
片，直接投人卡诺固定液中固定 6 ～ 12 h，然后转人
70%(体积分数，下同)酒精中，4 ℃冰箱内贮存备用．
制片时，取出花药，吸去多余固定液或70%酒精，置于
洁净载片上，加 1 滴 45%(体积分数，下同)醋酸，撕
裂花药挤出花粉母细胞，除去残渣，改良苯酚品红液
染色、压片．镜检，选取适宜时期的分裂相进行拍照．
有丝分裂的实验材料取自植株根尖．切取植株根
尖，清水洗净后，用 0． 10%(质量分数)的秋水仙素溶
液，室温(18 ～20 ℃)预处理 4 ～ 6 h;种子萌发根尖用
0． 05%(质量分数)的秋水仙素溶液于 4 ℃冰箱内预
处理 18 ～ 22 h，然后用卡诺固定液(V(无水乙醇)
∶ V(冰醋酸)= 3 ∶1)固定 6 ～ 12 h，转人 70%乙醇中，
置于 4 ℃冰箱内贮存备用．制片时，蒸馏水漂洗根尖，
解离液(V(无水乙醇)∶V(浓盐酸)= 1 ∶1)室温解
离 6 ～8 min，蒸馏水洗净，45%醋酸软化后用改良苯
酚品红染色，常规方法压片．镜检，选取染色体数目完
整，分散良好的分裂相进行拍照．核型分析的参数、标
准和方法参照李懋学等［18］关于植物核型分析标准化
的建议，核型类型划分按 Stebbins［19］的分类标准．
2 结果
苍山、鸡足山华严寺和昆明长虫山四倍体的 28
条染色体均依据形态、大小等可两两配对为 14 对．
2. 1 苍山四倍体的核型及减数分裂行为
苍山四倍体核型公式为:2n = 4x = 28 = 8 m
(2 sat)+20 sm，最大染色体是最小染色体的 1． 63
倍，着丝点端化值 63． 65%，核型类型属 2A型．染色
体参数见表 2，核型图见图 1(①，②)．
表 2 各种群的核型公式及参数
种群 倍性
核型公式
/m /sm /st
最长染色体 /
最短染色体
着丝点端
化值 /%
核型
类型
苍山 4x 8 20 0 1． 63 63． 65 2A
华严寺 4x 8 18 2 1． 68 64． 50 2A
长虫山 4x 10 16 2 1． 73 64． 35 2A
由图 2 可见，苍山四倍体多星韭的 28 条染色体
在减数分裂前期 I 时，两两联会成为 14 个二价体，
没有发现多价体;后期 I 配对的染色体分离比较同
步，没有观察到提前或延后分离，减数第 2 次分裂各
时期也未观察到染色体的异常分裂行为．
2. 2 鸡足山华严寺四倍体的核型及减数分裂行为
鸡足山华严寺四倍体的核型公式为:2n=4x=28=
25 昆明学院学报 2013 年 6 月
8 m(2 sat)+18 sm+2 st，最大染色体是最小染色体的
1． 68倍，着丝点端化值 64． 50%，核型类型属 2A 型．
染色体参数见表 2，核型图见图 1(③，④)．
减数分裂各时期见图3，观察到其结果与苍山四倍
体类似，28条染色体在减数分裂前期 I时，也呈现出 14
个二价体，没有发现多价体;后期 I配对的染色体分离
也比较同步，没有观察到提前或延后分离，减数第 2次
分裂各时期也未观察到染色体的异常分裂行为．
2. 3 昆明长虫山四倍体的核型及减数分裂行为
昆明长虫山四倍体的核型公式为:2n = 4x = 28 =
10 m(2 sat)+16 sm+2 st，最大染色体是最小染色体的
1． 73倍，着丝点端化值 64． 35%，核型类型属 2A 型．
染色体参数见表 2．核型图见图 1(⑤，⑥)．
减数分裂行为观察由于材料限制，未能获得各
时期较好的图片(见图 4) ，但观察结果与苍山和华
严寺四倍体类似，28 条染色体在减数分裂前期 I
时，也呈现出 14 个二价体，没有发现多价体;后期 I
配对的染色体分离也比较同步，没有观察到提前或
延后分离、减数第 2 次分裂各时期也未观察到染色
体的异常分裂行为．
3 讨论
3. 1 四倍体的核型
核型分析表明:3 个四倍体种群的核型都属 2A
型，但存在一定差异，其差异通过核型公式、最长 /最
短染色体比值和着丝点端化值(T． C%值)等参数反
映出来(见表 2)． T． C%值越大，最大与最小染色体
比值越大或近端着丝粒染色体数目越多，核型越不
对称［20］． 苍山种群，其最长 /最短染色体比值和
T. C%值分别为 1． 63 和 63． 65%，是 3 个四倍体种
群中最低的;鸡足山华严寺种群的最长 /最短染色体
比值和 T. C% 值比苍山中稍高，分别为 1． 68 和
64. 50%;而昆明长虫山种群的最长 /最短染色体比值
为 1． 73，比苍山和鸡足山华严寺种群都高，T. C%值
为 64． 35%，也比苍山种群高，并且具有 1 对近端(st)
着丝粒染色体，反映出云南西北部地区的苍山、鸡足
山四倍体多星韭的核型对称性比云南中部地区昆明
长虫山种群高． Stebbins［19］指出:核型进化的趋势是
由对称到不对称．因此，上述核型分析结果支持翟艳
红等［14］和魏先芹等［15］基于多星韭的细胞地理学分
析所提出的云南中部和西北部地区是多星韭的分化
中心的观点，并进一步提示多星韭的分化中心是云
南西北部地区．当然，进一步细化多星韭的起源和演
化中心还需要对更多种群和样本进行研究．
3. 2 四倍体多星韭的减数分裂过程
导致四倍体育性较低的主要原因是:减数分
裂前期 I 时，各组同源染色体或者是四条联会成
为四价体，或者是两两联会成两个二价体，后期 I
时，二价体所含的两条染色体可以分别分配到细
胞的两极，而四价体所含的四条同源染色体往两
极的分配是随机的，可能是 1，3 分离，2，2 分离或
是 0，4 分离，并且不同的四价体的分离方式是独
立的，因此，如果四倍体的同源染色体联会成为
多价体，那么只有每个多价体都以相同的方式分
离并且向两极的取向相同，才能够产生含有完整
而平衡的遗传物质的配子，因而四倍体的育性是
极低的 ．
野外观察和前期的研究都发现四倍体多星韭的
育性正常，大部分的核型分析结果也倾向于把四倍
体多星韭所含的 28 条染色体成 2 地配对为 14 组，
表明每组的 4 条同源染色体在染色体形态和大小具
有一定差异，同源性有所降低． 对苍山、鸡足山华严
寺和昆明长虫山四倍体减数分裂过程观察都反映
出，28 条染色体在减数分裂各时期的行为比较同
步，没有提前或延后的染色体，减数第 1 次分裂的前
期，从双线期和终变期联会染色体的形态和染色质
的体积和大小等分析，28 条染色体是两两联会成为
14 个二价体，没有发现多价体;后期 I 时配对的染
色体分离比较同步，没有观察到提前或延后分离，也
没有观察到染色体桥或染色体断片，减数第 2 次分
裂各时期也未观察到染色体的异常分裂行为．因此，
对四倍体减数分裂过程的观察支持核型分析将 28
条染色体成 2 地配成 14 组，而不是成 4 地配成 7 组
(下转第 56 页)
35第 3 期 陈 丹，陈 雪，岑晓江，等:云南四倍体多星韭二倍体化的细胞学研究
表 8 3 种叶面肥与处理水平之间的多重比较(K)
处理及水平 均值 5%显著水平 1%极显著水平
处理 2 2. 127 5 a A
处理 3 2. 005 0 ab A
处理 1 1. 895 0 b A
水平 4 2. 286 6 a A
水平 3 2. 216 6 a AB
水平 2 1. 863 3 b BC
水平 1 1. 670 0 b C
3 结论
碧玉兰在不同叶面肥的不同水平处理下，3 种不
同叶面肥对碧玉兰体内全 N质量分数无显著影响，与
施肥种类、施用体积分数无关;而全 P、全 K 在水平 3
时与对照差异有统计学意义．水平 4虽然值增大，但与
水平 3差异无统计学意义．因此，对碧玉兰叶面肥的施
用应以水平3为宜，即翠筠B－2、生命素、磷酸二氢钾的
适宜施用体积分数分别为 500倍，600倍，3‰．
［参考文献］
［1］邹小云，陈伦林，李书宇，等． 氮、磷、钾、硼肥施用对甘蓝型杂交
油菜产量及经济效益的影响［J］． 中国农业科学，2011，44(5) :
917－924．
［2］谢志刚．基质栽培花卉氮磷钾营养配方研究［J］．广东农业科学，
2000(5) :37－39．
［3］易绮斐，邢福武，叶秀麟．增施磷、钾肥对大花蕙兰炭疽病防治效
果的影响［J］．热带亚热带植物学学报，2003，11(2) :157－160．
［4］刘晓燕，何萍，金继运．钾在植物抗病性中的作用及机理的研究
进展［J］．植物营养与肥料学报，2006，12(3) :445－450．
［5］关朝玺，潘远智，赵雪梅，等．兰花矿质营养研究综述［J］．广东农
业科学，2010(10) :77－78．
［6］陆景陵．植物营养学［M］．北京:中国农业大学出版社，1994:65．
［7］代玲，杨秀珍，刘燕，等．兰花矿质营养研究进展［J］．四川林业科
技，2006，12(6) :91－94．
［8］蒋细旺． 3 种中国兰花栽培基质研究［J］． 湖北农业科学，2000
(5) :51－54．
［9］于广武．叶面肥及其发展趋势［J］．中国农资，2006(2) :60－64．
［10］唐启义，冯明光．实用统计分析及其 DPS数据处理系统［M］．北
京:科学出版社，2002．
櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏
(上接第 53 页)
的结果，同时，为四倍体多星韭的二倍体化提供了直
接的细胞学证据．此外，在后期 I 并没有发现染色体
桥或染色体断片，提示四倍体多星韭二倍体化的主
要原因可能不是染色体的结构变异，因而，一些与减
数分裂稳定性有关的基因可能在其二倍体化中发挥
了重要作用，值得进一步研究．
［参考文献］
［1］STEBBINS G L． Chromosomal variation and evolution:polyploidy and
chromosome size and number shed light on evolutionary processes in
higher plants［J］． Science，1966，152:1463－1469．
［2］SOLTIS D E，AIBEＲT V A，LEEBENS M J，et al． Polyploidy and an-
giosperm diversification［J］． Am J Bot，2009，96(1) :336－348．
［3］ADAMS K L，WENDEL J F． Polyploidy and genome evolution in
plants［J］． Curr Opin Plant Biol，2005，8(2) :135－141．
［4］SOLTIS D E，SOLTIS P S． Polyploidy:recurrent formation and
genome evolution［J］． Trends Ecol Evol，1999，14 (9) :348－352．
［5］COMAI L． The advantages and disadvantages of being polyploidy［J］．
Nat Ｒev Genet，2005，6(11) :836－846．
［6］汪发瓒，唐进．中国植物志:第14卷［M］．北京:科学出版社，1980．
［7］张宇澄，周颂东，任海燕，等．中国西南葱属 10 种 20 居群的核型
研究［J］．武汉植物学研究，2009，27(4) :351－360．
［8］黄瑞复，党承林，虞鸿． 染色体基数为 7 的两种葱属植物的核型
研究［J］．云南植物研究，1996(增刊) :91－97．
［9］邹晓菊．鸡足山地区不同多星韭种群的细胞学研究［D］． 昆明:
云南大学，1997．
［10］杨爽，李海鹏，赵莉丽，等． 云南多星韭不同群体的细胞核型研
究［J］．北方园艺，2009 (8) :78－80．
［11］杨爽，王锦．云南多星韭细胞核型研究［J］． 西南林学院学报，
2007，27(5) :38－41．
［12］赵莉丽，王锦．云南鸡足山地区多星韭核型研究［J］．山东林业
科技，2008 (3) :1－3．
［13］张宇澄，何兴金，王强，等． 12 种中国葱属植物的核型分析［J］．
西北植物学报，2008，28(10) :2138－2143．
［14］翟艳红，杨莹，星耀武，等． 云贵高原多星韭二倍体―四倍体分
布格局研究［J］．植物科学学报，2011，29(1) :50－57．
［15］魏先芹，李琴琴，何兴金，等． 13 种 21 居群葱属植物的细胞分类
学研究［J］．植物科学学报，2011，29(1) :18－30．
［16］王锦，党承林．多星韭生态遗传学研究进展［J］．林业调查规划，
2006 (2) :94－95．
［17］廖周瑜，党承林．云南宾川县鸡足山地区多星韭种群分化的研
究［J］．云南植物研究，1998，20(2) :1－3．
［18］李懋学，陈瑞阳．关于植物核型分析的标准化问题［J］． 武汉植
物学研究，1985，3(4) :297－302．
［19］STEBBINS G L． Chromosomal evolution in higher p1ants［M］． Lon-
don:Edward Arnold，1971:87－89．
［20］谢晓阳，顾志健，武全安．豹子花属及其近缘属细胞学研究［J］．
植物分类学报，1992，30(6) :487－497．
65 昆明学院学报 2013 年 6 月