全 文 ：第 28卷　第 2期
2007年 06月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journa l o f Inne r M ongo lia Ag ricultural University
Vo.l 28　No. 2
Jun. 2007
三色堇染色体核型分析*
何丽君 1 , 　周小燕 2
(1. 内蒙古农业大学农学院 ,呼和浩特　010018;2. 中国农业大学园艺学院 ,呼和浩特　010018)
摘要:　三色堇 (garden pansy)Viola tricolor va r. hortensis体细胞染色体数 2n =2x=26, 核型公式是 2n =26=14m
(4SAT)+6 sm +2st+4T,按 S tebb ins核型分类原则 ,三色堇核型属于 2C型 ,在进化上属于进化程度高的类型。
关键词:　三色堇;　核型;　染色体数目
中图分类号:　S682. 391　　　文献标识码:　A　　　文章编号:1009 - 3575(2007)02 - 0200 -05
KARYOTYPE ANALYSIS OF (Ganden pansy)
V IOLA TR ICOLOR VARHORTENSIS
HE Li- jun
1 , 　ZHOU X iao - yan2
(1. 　Agronomy College, InnerMongolia Agricu ltural University,Huhhot 010018, China;;
2. 　Horticulture College, China Agricultura lUniversity, Beijing 100094, China)
Abstract:　The ka ryotype of(garden pansy)Viola tricolor var. hortensiswas analyzed. The chrom osome num bers o f the som atic ce ll are
2n=2x=26. The karyo type fo rmu la is 2n=26=14m(4SAT)+6sm +2st+4T. The resu lt o f ch rom osom e exam ina tion show ed that it
be long s “ 2C” type o f S tebb ins’ ka ryo type asymme try. Tha tm eans it is a prim itive species .
Key words:　(garden pansy)Viola tricolor var. hortensis;　karyo type;　 chrom osom e num bers
引言
三色堇 (garden pansy)Viola tricolor var. hortensis
别名蝴蝶花 ,猫脸花 ,鬼脸花 ,堇菜科 ,堇菜属多年生
草本植物 ,常作 2年生栽培 ,在北方做 1年生栽培。
每花常具 3种颜色 ,因而得名。
三色堇原产于北欧 , 1629年将野生种引种于庭
园 。 19世纪开始进行品种改良 , 1830年将长形花改
良成圆形 、花大 、色彩鲜艳的优良品种 , 1890年育成
了品种 “珍贵三色堇 ”。此期间英国多以扦插法繁
殖 ,法国多以播种法繁殖。 19世纪末到 20世纪初德
国着重于抗寒品种的选育 。在此期间育出许多优良
品种 ,花朵直径 6cm ～ 7cm (野生种花茎在 3cm 以
下 ),并育成四倍体植株 。 20世纪中期瑞典人育出
“瑞士大花系 ”(Sw iss G ian t);美国人育出了花茎达
10cm的品种 “奥勒冈大花”(cv. G aint);和 “槭叶大
花 ”(cv. M aple leaf gian t);混合色波状花的杂种群
(Butterfly Hybird)等。它在园艺植物中品种和花色
十分丰富 ,有大花 、纯色 、杂色 、二色波瓣缘波状等品
种 ,依种源不同分为以三色堇 (v. trico lor)为主选出
的三色堇杂种类型(G arden Pancy)和以角堇 (V. cor-
nu ta)为主选育出的多花性小花丛生三色堇杂种类
型 (Tufted Pancy)2种 [ 1] 。
野生种株高约 10cm ～ 15cm ,栽培种茎高 10cm
～ 15cm ,株高 10cm ～ 20cm。茎光滑 ,多分枝。叶互
生 ,基生叶圆呈心脏形 ,茎生叶矩圆状卵形或宽披针
形 ,叶缘疏生锯齿 。自 6枚 ～ 8枚真叶开始分化花
芽 ,花两侧对称。花大 ,腋生 ,下垂花瓣 5枚 ,花冠呈
蝴蝶状 ,花瓣近圆形不整齐 ,瓣具短而钝的距;花色
有黄 、白 、紫 3色。近代培育的花色极其丰富 ,有单
色 、复色品种。花期 3月 ～ 8月[ 2] 。果期 5月 ～ 9
月 ,蒴果椭圆形 ,三裂 ,种子倒卵形 。国外有栽培种
* 收稿日期:　2006 - 11 - 03基金项目:　国家自然科学基金(30460106)作者简介:　何丽君(1963 -)女 ,副教授 ,硕士 ,从事植物遗传学和植物生物技术的教学与研究.
染色体数为 x =13 2n=26的品种培育出四倍体染色
体数为 2n=4x=52 。此花常用于园林及庭院和花
坛观花 ,因其花色艳丽 、奇特具有很高的观赏价值而
深受人们喜爱[ 2] 。
由于三色堇属于草本植物且其种子颗粒小 ,饱
满程度差 ,在 25℃下发芽率较低为 55%。千粒重
1. 36g。目前关于三色堇白细胞学研究甚少无报道 ,
特别是关于对其染色体的核型分析也尚未见报道。
因此 ,本研究对三色堇植物进行核型分析 ,本试验研
究可为三色堇种的鉴定 ,育种及亲缘关系的鉴定和
进化分析提供初步的细胞学资料基础。同时本试验
过程中观察具有三倍体三色堇 ,这为今后培育多倍
体新品种选育具有一定的科学价值。
1　材料和方法
1.1　材料
此实验用的种子来源于呼和浩特市植物园引种
栽培种 。
1.2　方法
1.2. 1　浸种催芽 　先将种子进行处理 ,采用温汤浸
种 (55℃浸种 15m in)之后将温度降至室温浸种 5h ～
8h。因三色堇种子表面有粘液所以要用 0. 2% ～
0. 5%的 N aHCO 3碱液反复搓洗 ,并用清水清洗[ 3] 。
然后将清洗后的种子放在铺有滤纸的培养皿内 ,用
水浸湿 ,置于 25℃的恒温箱内发芽 。
1.2. 2　制片 　当根尖生长至 3mm ～ 8mm长时 ,在
室温下清洗并浸入蒸馏水放在 4℃冰箱内预处理
24h。然后用 FAA固定液(无水乙醇:冰醋酸 =3:1)
固定 24h,固定时间为上午 7:00 ～ 7:30(实验证明最
佳的固定时间为 7:10 ～ 7:20)固定好后用蒸馏水反
复冲洗 2次 ～ 3次然后在预热 60℃的 1mo l /L的盐
酸中解离 6m in ～ 8m in,然后迅速用流水冲洗使其降
至室温 [ 4] 。取出根尖用蒸馏水冲洗 2次 ～ 3次 ,截取
具生长点处的根尖部 1mm ～ 2mm 用卡宝品红染色
3m in ～ 4m in。染色完毕后加上盖玻片在酒精灯上过
3次 ～ 4次以手背试之 ,感觉微烫为宜 ,之后进行敲
片技术观察 [ 5] 。
1.2. 3　摄影及测量　选择优良的制片及染色体清
晰的中期细胞用 OY IMPUS显微摄影仪进行显微摄
影并对其进行分析。取 3个 ～ 5个细胞染色体 ,将每
条染色体测量 5次的平均值 ,制成染色体参数表格
和核型模式图 ,选择 1个具有代表性的分裂项排成
核型。染色体排列顺序以染色体总长为准 ,从长到
短依次排列 。
试验采用了 levan等以染色体臂比来确定着丝
粒位置将染色体分为 4组的染色体分类标准[ 6] 。
2　结果
2.1　染色体数目
从三色堇根尖制片中选 30个染色体分散良好
的细胞做计数观察 ,其中大多数细胞染色体数为 26
条还观察到少数细胞的染色体数为 24、28条 (这些
很可能是呼和浩特市植物园引入的种类含有的是变
种 ,有待进一步研究)。因此确定三色堇的染色体数
目为 2n=2x=26 ,见图 1。
图 1　三色堇根尖体细胞中期示染色体数目
F ig 1. Roo t tip body ce ll me taphase o f garden pansy 2n=2x=26×4000
201第 2期　　　　　　　　　　　　　　　　　何丽君等:　三色堇染色体核型分析
　　此外本次试验中还观察到有的体细胞的染色体
数为 39条 ,即 2n=3x=39,见图 2。还有极少数的细
胞的染色体数为 34条 ,则可能为三倍体种和少量的
变异种 。目前关于三色堇三倍体育种和有几种变种
尚无报道。这为单倍育种提供依据 ,加倍后成为六
倍体。多倍体具有植株高大 ,抗逆性强 、花大 、色泽
鲜艳 、有机物质合成速率高等特点 ,可为今后培育多
倍体新品种提供细胞学研究的依据 ,为今后创造选
择和研究优良品种奠定了基础。
图 2　三色堇三倍体细胞染色体数目 2n=3x=39×4000
F ig 2. 3x triplo id body ce ll o f garden pansy 2n=3x=39×4000
2.2　核型公式
根据 Levan[ 6]等的染色体命名系统 ,三色堇第 2
对 ,第 3对 ,第 6对 ,第 8对 ,第 9对 ,第 10对 ,第 12
对等 7对染色体为中部着丝点 ,其中第 2对 、第 6对
有随体且第二对的随体为中间随体 ,中间随体染色
体植物界存在甚少 ,推断这是三色堇植物所特有的
细胞学特征 。这也是为今后有待进一步研究其细胞
学理论奠定基础 ,为其基因研究利用和今后花卉开
发新品种改良和利用提供了资料。第 1对 ,第 2对 ,
第 3对等 3对染色体为近中部着丝点 ,第 7对为近
端部着丝点 ,第 11对 ,第 13对等 2对染色体为端部
着丝点 。从而得出核型公式为 2n =26 =14m
(4SAT)+6sm +2st+4T. 见附表。核型模式图和核
型分析图分别见图 3和图 4。
2.3　核型不对称系数
三色堇染色体组的总长度为 46. 87μm ,长臂总
长为 30. 72μm , 三色堇染色体的平均长度为 3.
561μm。根据 A rano[ 7]的计算方法得出核型不对称
系数为 65. 5%,说明其对称程度较低 ,进化程度较
高 。 13对染色体绝对长度变化范围在 1. 03 ～ 7. 0,
臂比幅度为 1. 06 ～ ∞,最长染色体的长度与短染色
体长度的比为 6. 80:1 ,其中 5对染色体臂比值大于
2,为全组染色体的 38%,根据 S tebb ins[ 8] 的核型分
类标准属于 2C型。根据 S tebbins[ 8]的核型分类标准
其三色堇染色体核型属于 2C型(染色体属于小染色
体 )。说明其对称程度较低 ,进化程度较高。从而说
明本次试验研究的三色堇是进化程度高的品种 ,更
有利于今后开发新的品种培育提供有利的证据 。
图 3　三色堇染色体核型模式图
F ig 3. The chrom osom e karyo type ba r chart of garden pansy
202 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2007年
附表　三色堇染色体参数表
Tab 1. The chrom osome param iters cha rt of garden pan sy
染色体编号 染色体长度(长臂 +短臂) /μm 相对长度 % 臂比值长 /短 类型 L
1 4. 72+2. 28=7. 00 10. 6 2. 07 sm
2 2. 86+1. 94=4. 80 10. 3 1. 47 m*
3 2. 85+1. 87=4. 72 10. 1 1. 5 m
4 2. 82+1. 61=4. 43 9. 5 1. 75 sm
5 2. 85+1. 26=4. 10 8. 8 2. 25 sm
6 2. 64+1. 03=3. 67 7. 9 1. 25 m*
7 2. 80+0. 59=3. 39 7. 3 4. 78 st
8 1. 91+1. 70=3. 16 6. 7 1. 20 m
9 1. 37+1. 65=3. 02 6. 5 1. 21 m
10 1. 61+1. 33=2. 94 6. 3 1. 20 m
11 2. 30+0. 00=2. 30 5. 0 ∞ T
12 0. 96+0. 90=1. 86 4. 0 1. 06 m
13 1. 03+0. 00=1. 03 2. 2 ∞ T
　　注:随体长度计入短臂 *表示有随体
图 4　三色堇染色体核型分析图
3　讨论
三色堇作为 1种观赏价值高 ,园林常用花卉 ,其
染色体核型尚未见报道。本试验结果核型公式为 2n
=2x=26 ,与 <<中国百科全书. 观赏园艺卷 >>和
由包满珠主编的《花卉学》的报道同一类植物染色体
数相同 。此试验对三色堇核型进行了初步的研究 ,
可以从染色体数目及形态上对三色堇从形态上难以
区分的种的鉴定提供科学依据 ,并且有助于判断和
分析物种的亲缘关系 ,揭示遗传进化的过程和机制。
试验得出三色堇种的核型公式为 2n =26 =14m
(4SAT)+6sm +2st+4T。同时本试验观察到该试验
种在第 2对染色体上带有的随体为中间随体 。一般
染色体若带有中间随体常是导致出现植物不育的现
象 [ 12] 。因而推测该植物发芽率低的原因很可能是
由于此对染色体造成的。
在栽培种中《中国百科全书. 观赏园艺卷》的报
道三色堇栽培种有四倍体品种。目前还未有其三倍
体种的单倍体育种的研究报道 。而在本试验观察过
程中观察到了其三倍体。根据压片和初步的染色体
观察及配对分析 ,推测其三倍体的亲本为同源四倍
体和其二倍体杂交种 ,且是同源四倍体在减数分裂
时染色体分离是按 Π /Π进行分离的 [ 7] 。但因本次
研究三色堇种是 1个进化种 ,其亲本野生我们本次
试验没有对其亲本的种子进行鉴定 ,因此三倍体是
否为同源四倍体与二倍体的杂交种 ,还是其异源四
倍体与其二倍体杂交种还有待于进一步的研究。此
试验中发现的三倍体在育种上非常有意义 ,因为虽
然三倍体具有高度不育性但其通过人工加倍后可成
为六倍体。这可为诱导多倍体育种提供条件 ,同时
还可以克服远缘杂交不育性和不孕性[ 8] 。所以此次
观察到的三倍体种为今后品种改良提供了良好的材
料 。而且如果此种三倍体为异源四倍体与其二倍体
的杂交种 ,则三色堇植物通过引种 、杂交育种 、选种
或良种繁育等途径改良观赏植物固有类型而创造新
品种的技术是重要的 ,是园林植物遗传育种为丰富
203第 2期　　　　　　　　　　　　　　　　　何丽君等:　三色堇染色体核型分析
园林应用中物种多样性和品种多样性的重要而有力
的科技手段开辟了 1条道路 ,具有更加深远的科学
研究价值。
参　考　文　献:
[ 1] 　包满珠. 花卉学 〔M〕. 北京:中国农业出版社 , 2003,
179.
[ 2] 　陈俊愉. 中国农业百科全书. 观赏园艺卷 〔M〕.北京:中
国农业出版社 , 1996, 366.
[ 3] 　种子工作手册组编写. 种子工作手册 〔G〕.北京:科技
出版社 , 1986.
[ 4] 　郭善利 、刘林德.遗传学试验教程〔M〕. 北京:科技出版
社 , 2004, 3:4.
[ 5] 　刘祖洞 、江绍惠. 遗传学试验 〔M 〕. 北京:高教出版社 ,
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[ 6] 　Levan A, F redgaK, Sandbe rgAA。 Nomenclacture fo r cen-
trom eric position on chrom osom es. He redita s, 1964, 52:
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[ 7] 　 A rano H. Cy to log ica l studies in sub fam ily carduo ideae
(compositae)o f Japan. IX BotM ag, 1975, 76:32.
[ 8] 　S tebbins GL. chrom osom e Evo lu tion in higher plants. Lon-
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[ 9] 　朱军. 遗传学〔M〕.北京:中国农业出版社 , 2001.
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[ 13] 　李懋学. 植物染色体核型分析 〔M〕. 北京:科技出版
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204 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2007年