全 文 ：秋水仙碱诱导三色堇多倍体的研究
霍宪起，韩 敬
（临沂师范学院生命科学学院，山东 临沂 276005）
摘 要：为了改良三色堇现有品种，丰富遗传育种资源，采用不同浓度的秋水仙碱溶液对三色堇种子和胚根进行不同时间的诱
导。经植物形态学和染色体数检测，诱导后的材料具有明显的多倍体特征。结果表明三色堇种子用 0.3～0.9%（不包括 0.3和 0.9）
的秋水仙碱处理 24～28 h（不包括 24和 28 h），诱导效果明显。三色堇胚根用 0.3～0.9%（不包括 0.3和 0.9）的秋水仙碱处理 12～
24 h（不包括 12和 24 h），其诱导效果显著。
关键词：秋水仙碱；三色堇；种子；胚根；多倍体
中图分类号：S681.9 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2009）10-0126-03
收稿日期：2009-08-03
作者简介：霍宪起（1977-），男，山东德州市人，讲师，主要从事
园林植物与观赏园艺的教学与研究工作。
秋水仙碱（colchicine）是一种微管特异性生物
碱，能够破坏生物细胞纺锤丝的形成，使分生细胞
复制的染色体在细胞分裂时不能分向两极，从而导
致新生细胞的染色体加倍[1]。因此，常被用来诱导多
倍体。经多倍体诱导后的植物形态学表现较明显的
有花器变大、花粉粒变大等性状，并且还会产生抗
性强、新奇变异等特征[2]。利用秋水仙碱进行人工多
倍体诱导时，对组织培养材料无特殊要求[3]，但对诱
导时的浓度和时间组合要求较高[4]。三色堇是著名
的露地草本花卉之一，具有较高的观赏价值，在园
林中有广泛的作用。同时，三色堇还有很重要的药
用价值，是一种很有开发利用前景的天然食、药兼
备的资源[5]。但其多倍体育种近几年却研究的相对
较少。笔者以三色堇种子为原料，用不同浓度的秋
水仙碱对其种子和胚根进行不同时间的处理，研究
秋水仙碱对三色堇多倍体育种的影响，以期为提高
秋水仙碱对三色堇多倍体诱导率提供一定的理论
参考。
1 材料与方法
试验于 2007～2008年于临沂师范学院城乡经
济学院进行。
1.1 供试材料
三色堇“笑脸”种子购自临沂鲁南花卉市场。秋
水仙碱（陕西森弗生物技术有限公司生产），二甲基
亚砜（本溪市圣华化工有限公司生产），纤维素酶
（上海丹尼悦生物科技有限公司生产），果胶酶（山
东隆大生物工程有限公司生产）。
1.2 多倍体诱导
1.2.1 秋水仙碱浸种法诱导多倍体 将三色堇种
子在无菌水中浸泡 16 h，然后取出用滤纸拭干，后
浸泡在不同浓度秋水仙碱溶液中。秋水仙碱液设 6
个处理浓度，分别为 0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、
0.9%。每浓度 3个处理时间，分别为 12、24、48 h。每
处理 100粒种子，重复 3次。将处理过的种子放在
内铺两层湿润滤纸的培养皿中，放入智能光照培养
箱中培养，先进行 2 d暗培养，后转入光培养。培养
温度为 20℃，培养光照强度为 2 000～2 500 Lux。
1.2.2 秋水仙碱浸根法诱导多倍体 将三色堇置
于温度 20℃、湿度 75%的光照培养箱中催芽，待种
子胚根长至 1 cm左右，用含有 2%二甲基亚砜的秋
水仙碱溶液[6]进行浸根。秋水仙碱液设 6个处理浓
度，分别为 0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%。每浓度
3个处理时间，分别为 12、24、48 h。每处理 100粒
种子，重复 3次。将处理过的种子放在内铺两层湿
润滤纸的培养皿中，放入智能光照培养箱中培养，
先进行 2 d暗培养，后转入光培养。培养温度为
20℃，培养光照强度为 2 000～2 500 Lux。
1.3 多倍体鉴定
1.3.1 外观性状的鉴定 三色堇种子在光照培养
箱中培养 20 d后，测量胚根长、下胚轴长，计算存
活率、诱导率，观察子叶颜色与小苗发育情况。
1.3.2 染色体数检测 将在光照培养箱中培养 20
d的三色堇根尖于 0.2%的秋水仙碱溶液中预处理
2.5 h，用蒸馏水清洗干净后用甲醇—冰醋酸（体积
比 3∶1）固定 4 h，再用混合酶（纤维碱酶和果胶酶
含量分别为 2.5%）在 25℃的恒温箱中培养 3 h。然
后倒掉酶液，用蒸馏水浸洗 3次，每次 2 min，去除
蒸馏水后制备细胞悬液，用悬滴法制片，干燥后用
Giemsa染色观察[7]。
1.3.3 气孔鉴定 取相同培养状态下的二倍体、四
倍体组培苗的展开叶片 50片，撕取叶片下表皮制
片，然后在显微镜（目镜×10、物镜×40）下观察测
湖南农业科学 2009，（10）：126~129，131 Hunan Agricultural Sciences
DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2009.10.031
表 4 秋水仙碱不同浓度、不同处理时间对三色堇种子
诱导率的影响
处理浓度
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
CK
处理时间
12 h
8.23
20.67
35.5
39.2
69.12
0
24 h
10.82
29.14
55.18
78.92
89.45
0
48 h
19.23
46.28
82.1
87.39
88.12
0
12 h
9.53
22.77
37.59
42.21
71.12
0
24 h
20.13
49.2
85.17
90.31
95.16
0
处理时间
48 h
13.81
34.15
69.11
81.9
90.41
0
（%）
表 2 三色堇不同部位经不同浓度秋水仙碱处理后
的种子萌发率 （%）
处理浓度
CK
0.3
0.5
0.1
0.7
0.9
种 子
66.52 aA
41.10 bB
37.38 cC
36.77 dD
23.54 eE
11.23 fF
胚 根
68.07 aA
38.64 bB
32.03 dD
33.76 cC
20.72 eE
9.88 fF
注：表中同列不同小写字母为 0.05显著水平，大写字母为 0.01显著
水平，下同。
处理部位
表 3 三色堇不同部位经不同时间秋水仙碱处理后
的种子萌发率 （%）
处理时间
（h）
24
12
48
种 子
37.73 aA
36.75 bB
33.79 cC
胚 根
34.24 bB
35.10 aA
32.22 cC
处理部位
表 1 秋水仙碱不同浓度、不同时间处理三色堇种子
和胚根对萌发率的影响
12 h
30.23
45.54
42.56
27.38
15.59
65.1
（%）
24 h
40.54
41.57
39.05
27.51
16.59
67.23
种 子
48 h
39.53
36.18
32.54
19.72
7.50
67.24
12 h
32.12
39.25
34.55
22.55
14.56
67.56
24 h
33.58
40.53
32.01
20.56
10.52
68.21
48 h
35.59
36.15
29.52
19.05
4.56
68.43
胚 根
处理浓度
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
CK
量气孔长与宽、保卫细胞的长与宽。
2 结果与分析
2.1 秋水仙碱不同浓度、不同时间处理种子
和胚根对三色堇种子萌发率的影响
试验结果表明：用秋水仙碱处理种子和胚根后
的种子萌发率比对照组低，说明秋水仙碱对种子的
萌发有一定的抑制作用。在同一浓度下，除了 0.1%
处理种子、0.3%处理胚根外，随着处理时间的延长，
处理后的三色堇萌发率逐渐降低；在相同的处理时
间内，浓度越高，萌发率越低。说明浓度越低，处理
时间越短，种子和萌发率越高，相反则越低（表 1）。
根据方差分析，秋水仙碱处理三色堇的种子和
胚根，不同处理浓度、不同处理时间以及不同的浓
度和时间互作均达到极显著水平，这说明秋水仙碱
溶液不同浓度、不同时间的处理对三色堇种子的萌
发率影响较大。
多重比较结果表明：不同浓度秋水仙碱处理三
色堇种子和胚根及对照组两两之间均达到差异极
显著水平。对照组的萌发率最高，浓度为 0.9%时萌
发率最低。说明秋水仙碱浓度的不同对三色堇萌发
率有一定的影响。随着浓度的逐渐升高，萌发率逐
渐降低，说明高浓度的秋水仙碱对三色堇的萌发有
抑制作用（表 2）。
秋水仙碱不同的处理时间对三色堇种子萌发
影响差异极显著。处理种子时间为 24 h时萌发率
最高，时间为 48 h时萌发率最低；处理胚根时间为
12 h萌发率最高，时间为 48 h萌发率最低。说明秋
水碱不同的处理时间对三色堇种子萌发率有一定
的影响。随着时时逐渐延长，萌发率逐渐降低，说明
长时间的秋水仙碱对三色堇种子的萌发有抑制作
用（表 3）。
秋水仙碱对三色堇种子和胚根处理后的种子
萌发率，不同浓度与不同时间互作差异均达到极显
著水平。多重比较结果表明，用秋水仙碱处理三色
堇种子，最佳组合为处理浓度 0.3%，处理时间为 24
h，处理三色堇胚根，最佳组合为处理浓度 0.3%，处
理时间 12 h。
2.2 秋水仙碱不同浓度、不同处理时间处理
种子和胚根对三色堇种子诱导率的影响
试验结果表明：在相同的秋水仙碱浓度下，随
着处理时间延长，诱导率逐渐提高；在相同的处理
时间下，浓度越高，诱导率越高。这说明浓度越高，
处理时间越长，秋水仙碱对三色堇种子的诱导率越
高，相反则越低（表 4）。
根据方差分析：秋水仙碱处理三色堇种子，不同
处理浓度，不同处理时间及不同的浓度和时间互作
均达到了极显著水平。这说明秋水仙碱溶液不同浓
度，不同时间对三色堇种子的诱导率的影响较大。
多重比较结果表明：不同浓度的秋水仙碱及对
照组两两之间差异极显著。浓度为 0.9%时诱导率
最高，对照组的诱导率为 0。说明不同浓度的秋水
第 10期 霍宪起等：秋水仙碱诱导三色堇多倍体的研究 127
表 7 秋水仙碱对三色堇种子二倍体、四倍体生长的影响
测定
指标
胚根长（cm） 气孔长/宽（μm） 保卫细胞长/宽（μm）下胚轴长（cm）单位视野气孔数（个） 小苗发育
二倍体
四倍体
种 子 胚 根
5.8
10.5
5.9
13.4
48.1/6.2
69.9/11.8
48.4/7.2
69.8/12.7
67.2/50.6
124.9/87.2
67.5/51.5
131.2/89.2
7.8
13.5
8.7
14.6
75
41
77
40
苗弱、茎细、叶薄
苗健康、茎粗、叶厚
苗弱、茎细、叶薄
苗健康、茎粗、叶厚
种 子 胚 根 种 子 胚 根 种 子 胚 根 种 子 胚 根 种 子 胚 根
表 6 三色堇不同部位经不同时间秋水仙碱处理后
的种子诱导率 （%）
处理时间
（h）
处理部位
48
24
12
种 子
54.35 aA
43.42 bB
28.78 cC
胚 根
48.23 bB
56.66 aA
30.54 cC
表 5 三色堇不同部位经不同浓度秋水仙碱处理后
的种子诱导率
处理浓度
0.9
0.7
0.5
0.3
0.1
CK
种 子
82.23 aA
68.50 bB
57.59 cC
32.02 dD
12.76 eE
0 fF
胚 根
85.56 aA
71.47 bB
63.96 cC
35.37 dD
14.49 eE
0 fF
（%）
处理部位
仙碱对三色堇诱导率有一定的影响。随着浓度的逐
渐降低，诱导率逐渐降低，说明高浓度的秋水仙碱
对三色堇的诱导率有促进作用（表 5）。
秋水仙碱不同的处理时间对三色堇种子的诱导
率影响差异极显著。处理三色堇种子 48 h时诱导率
最高，12 h时相对诱导率最低；处理三色堇胚根 24 h
时的诱导率最高，12 h诱导率最低。说明秋水碱不同
的处理时间对三色堇种子诱导率有一定的影响。随
着时间逐渐缩短，诱导率逐渐降低（表 6）。
秋水仙碱对三色堇诱导率的影响中，不同浓
度与不同时间互作差异达到极显著水平，多重比
较结果表明，最佳组合为处理浓度 0.9%，处理时
间为 48 h。
秋水仙碱对三色堇胚根诱导种子诱导率的影
响中，不同浓度与不同时间互作差异达到极显著水
平，多重比较结果表明，最佳组合为处理浓度为
0.9%，处理时间为 24 h。
秋水仙碱对三色堇种子和胚根处理后的种子
诱导率，不同浓度与不同时间互作差异均达到极显
著水平。多重比较结果表明，用秋水仙碱处理三色
堇种子，最佳组合为处理浓度 0.9%，处理时间为 48
h，处理三色堇胚根，最佳组合为处理浓度 0.9%，处
理时间 24 h。
2.3 秋水仙碱对三色堇种子二倍体、四倍体
生长的影响
经秋水仙碱溶液处理的三色堇种子萌发后所
形成的植株具有明显的多倍体形态特性。四倍体的
胚根和下胚轴长明显长于二倍体；四倍体的叶片表
皮气孔比二倍体的大，但是数量少；四倍体的保卫
细胞的长度和宽度明显大于二倍体。并且四倍体保
卫细胞中叶绿体的数量也明显多于二倍体。四倍体
的小苗发育较二倍体的健壮（表 7）。
2.4 染色体检测结果
通过染色、显微观察可知：四倍染色体数 2n=7，
而二倍体染色体数 2n=36。由此可得出结论：用秋水
仙碱完全能够达到诱导三色堇四倍体的目的。
3 结论与讨论
用不同浓度的秋水仙碱经过不同时间的处理
三色堇的种子和胚根，在适宜的培养条件下，诱导
效果比较明显，倍性增加显著。经秋水仙碱溶液处
理后的三色堇幼苗具有明显的多倍体形态特征。
秋水仙碱对三色堇种子进行诱导时，浓度越
高，时间越长，三色堇种子的萌芽率越低，诱导率越
高。综合考虑萌发率和诱导率，适宜的诱导浓度为
0.3%～0.9%，诱导时间为 24 ~ 48 h。秋水仙碱对三
色堇胚根进行诱导时，浓度越高，时间越长，三色堇
种子的萌芽率越低，综合考虑萌发率和诱导率，适
宜的诱导浓度为 0.3%～0.9%，诱导时间为 12～24
h。另外，秋水仙碱对胚根的诱导效果要好于对种子
的诱导效果。
众多研究报道认为多数多倍体作物中伴随着
嵌合体和同源多倍体育性低的缺陷，而且多倍体种
子发芽率低，整株乃至亩产的产量呈下降趋势，对
以收获果实和种子的植物来说是致使的缺点，而这
正是限制其应用的主要原因[9]。另外通过人工加倍
产生多倍体只是多倍体育种的第一步，为多倍体育
种创造了原始材料，在此基础上还必须进行人工定
向选育，才能得到理想的类型。所以在三色堇的多
倍体选育方面还有待于进一步研究。
参考文献：
[1] 陈圣栋，杨建平，曹德航，等. 秋水仙碱诱导番茄多倍体的研究
（下转第 131页）
第 10期湖南农业科学128
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（责任编辑：高国赋）
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3 结论与讨论
（1）在试验浓度范围内，氮镉交互作用对土壤
有效镉转化的主要因子是镉的污染浓度，当镉浓度
水平在 1.5 mg/kg时，施氮抑制了土壤有效镉的转
化，且差异显著。苋菜镉的含量随土壤镉污染浓度
的增加而增加，呈差异显著性，不同的镉处理水平
内，随施氮量的增加苋菜镉呈下降趋势，但在镉浓
度水平在 1.5 mg/kg时，氮素营养在 0.4 g/kg时，苋
菜镉达最大，且与其它相比，差异显著。氮镉交互作
用对土壤硝酸盐转化的主要影响因子是氮素营养，
随着氮素营养水平的增加，土壤硝酸盐的转化量显
著增加，在同一氮素营养下，随着镉污染水平的增
加，土壤硝酸盐显著增加；氮镉交互作用对苋菜硝
酸盐的营养差异显著，随着氮素营养的增加苋菜硝
酸盐显著增加，但在同一氮素营养水平下，随着镉
污染浓度的增加苋菜硝酸盐的含量显著降低。
（2）在试验浓度范围内，从整个生育周期苋菜
的生长情况来看，镉污染对苋菜生长的影响不大，
这可能与所设镉的浓度较低有关，刘用场[11]提出菜
田土壤镉的临界浓度为有效态镉 0.1 mg/kg，全镉为
0.8～1.0 mg/kg，这可能符合一般蔬菜的要求，但对
于苋菜土壤赵勇[6]设计镉浓度在 0.25 mg/kg，所种植
苋菜中镉浓度达 0.083 0 mg/kg，这已经超过了蔬菜
镉的警戒浓度 0.05 mg/kg（见表 1），供试土壤镉的
有效浓度为 0.05 mg/kg，全镉含量 0.21～0.30
mg/kg，而苋菜的浓度最低达 0.167 1 mg/kg，远远超
过了镉的警戒浓度，这从另一个角度证实了苋菜对
镉的超积累性以及对镉的耐受性。另外，从无公害
蔬菜种植方面来讲，对于苋菜的种植不能依据一般
菜地对镉的要求，在施用氮肥时也要根据需要来选
择氮肥种类和施用量。
参考文献:
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（责任编辑：高国赋）
第 10期 131