全 文 ：文章编号:1001-4829(2010)05-1673-04
　　收稿日期:2010-04-20
　　作者简介:王跃华(1963-),女 , 教授 , 从事药用植物栽培与生
药学研究 , E-mail:wangyaohua888@yahoo.com.cn。
菘蓝种子的多倍体诱导研究
王跃华 ,孙雁霞 ,骆　玥 , 陈　玲
(成都大学生物工程系 ,四川 成都　610106)
摘　要:改良菘蓝现有品种 ,丰富物种资源,增加其药用成分的含量。采用正交试验法考察无菌水浸泡时间 ,秋水仙素浓度和浸泡
时间对菘蓝种子多倍体诱导率的影响;用L9(33)正交试验筛选出诱导菘蓝多倍体植株的最佳条件。在考察的因素中 , 对菘蓝多
倍体植株诱导率的影响程度为秋水仙素的浓度 >秋水仙素浸泡时间 >无菌水浸泡时间。多倍体诱导的最佳条件为 A2B2C3 ,即种
子经无菌水浸泡 24h,再用 0.2%秋水仙素处理 36h后诱变率可达 73.91%;经植物形态组织学和染色体数检测 , 诱导后的植物
材料具有明显的多倍体特征。
关键词:正交试验;菘蓝 ;秋水仙素
中图分类号:S567　　　文献标识码:A
ResearchonPolyploidinductionofIsatisindigoticaFort.Seed
WANGYue-hua, SUNYan-xia, LUOYue, CHENLing
(DepartmentofBiologicalEngineering, ChengduUniversity, SichuanChengdu610106China)
Abstract:ThisexperimentaimedatimprovingtheexistencebreedofIsatisindigoticaFort., enrichingitsinheritencablebreedresource, in-
creasingitsmedicinalcomposing.TheinductionrateofIsatisindigoticaFort.optimizedcondition(Thetimebeingsoakedinwater, consis-
tencyofcolchcineandthetimebeingsoakedincolchcine)wasdeterminedbyOrthogonalExperiment.Abestcombinationwassiftedthrough
thecrossedtestofL9(33).Theorderoffactorstoafecttheinductionratewasconsistencyofcolchcine>thetimebeingsoakedincolchcine
>thetimebeingsoakedinwater.TheoptimumcombinationwereA2B2C3 , ofwhichratecouldreach73.91% aftertreatmentwithwater
in24handthen0.2%colchcinein36h.Themorphologyandchromosomalnumberprovedthatthepolyploidinductionwasefective.
Keywords:Orthogonalexperiment;IsatisindigoticaFort.;Colchcine
　　菘蓝(IsatisindigoticaFort.)是我国的一种常用
中药材 ,全株均可入药 。其根的中药名叫板蓝根 ,具
有清热 、凉血和解毒之功效[ 1] ,临床上主要用于治
疗流感 、腮腺炎 、乙脑 、肝炎等多种疾病;其叶的中药
名叫大青叶 ,内含有靛蓝和靛玉红 ,近年来发现靛玉
红有治疗慢性粒细胞白血病的作用 [ 2] 。
为了提高菘蓝的药用成分含量 ,笔者采用秋水
仙素诱导菘蓝种子以获得四倍体植株 。多倍体植株
的形态通常有明显变化 ,突出表现在根 、茎 、叶等器
官上具有巨型性 ,故能提高药材入药部位的产量。
1　材料与方法
1.1　供试材料
在五块石药材市场购买当年收获的生长饱满的
二倍体菘蓝种子作为供试材料。
1.2　试验方法
1.2.1　多倍体诱导　本试验采用正交试验法选择 ,
3因素和 3水平见表 1。将菘蓝种子剥去种皮后用
无菌水浸泡处理 12、24和 36h,再用浓度为 0.1、0.
2和 0.5 %秋水仙素溶液浸泡处理 12、24和 36 h,
取出后用 0.01 %的升汞消毒 8 min,无菌水漂洗 3
次后接种到 MS培养基上 ,在 25 ℃条件下每天光照
12 h,光照强度为 2000 ～ 2500lx。
1673
2010年 23卷 5期
Vol.23　　No.5　　　　　　　　　　　　　　
西　南　农　业　学　报
SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences
表 1　L9(33)因素和水平表
Table1　L9(33)factorandlevel
水平 Level A(h) B(%) C(h)
1 12 0.1 12
2 24 0.2 24
3 36 0.5 36
　　注:A代表无菌水浸泡时间;B代表秋水仙素浓度;C代表秋水
仙素处理时间。
Note:Arepresentsthetimesoakedinthewater;Brepresentsthe
concentrationofColchcine;Crepresentstheprocessingtimeof
colchcine.
1.2.2　多倍体植物的鉴定　观察经植物形态组织
学和染色体数检测诱导后植物的多倍体特征。撕取
植物表皮细胞制片 ,在 40倍显微镜下观察气孔的大
小及气孔保卫细胞中叶绿体的数目。染色体数检测
取菘蓝根尖于 0.2%的秋水仙素溶液中预处理 2.5
h左右 ,水洗后用甲醇 -冰醋酸(3∶1)固定液固定 4
h,再用混合酶(纤维素酶和果胶酶各占 2.5 %)在
25 ℃恒温箱内处理 3 h,倒去酶液 , 用蒸馏水洗 3
次 ,每次 2 min,去除蒸馏水后制备细胞悬液 ,用悬滴
法 [ 3]制片 ,干燥后用 Giemsa染色后观察 。
2　结果与分析
2.1　正交试验结果
将 9组不同处理的菘蓝种子接种在 MS培养基
上 , 2 d后观察到菘蓝种子开始萌发 , 25 d后统计菘
蓝种子的多倍体诱导结果(表 2)。
　　从表 2中可以看出 ,本实验的最佳组合是 5号
A2B2C3,即无菌水浸泡 24h, 0.2%的秋水仙素中
浸泡 36 h,其诱导率可以达到 73.913 %;而 9号组
合即 A3B3C2 ,其诱导率最低为 58.562 %,这主要是
因为秋水仙素本身有毒性 ,高浓度的秋水仙素对植
物的生长有害 ,故可导致诱导率降低。所以在对植
物进行多倍体诱导时 , 选择适宜的浓度非常重要 。
表 3极差分析结果显示 ,因素 B的极差值最大为
表 2　菘蓝种子多倍体诱导试验结果
Table2　PolyploidinductionofIsatisindigoticaFortseed
编号
No. A B C
D(空白)
Blank
诱导率(%)
Inductionrate
1 1 1 1 1 59.459
2 1 2 2 2 60.889
3 1 3 3 3 59.726
4 2 1 2 3 60.125
5 2 2 3 1 73.913
6 2 3 1 2 63.201
7 3 1 3 2 65.741
8 3 2 1 3 70.148
9 3 3 2 1 58.562
表 3　极差分析
Table3　Theanalysisofrange
A B C D
K1 180.075 185.325 192.807 191.934
K2 197.238 204.951 179.577 189.831
K3 194.451 181.488 199.380 189.999
k1 60.025 61.775 64.269 63.978
k2 65.746 68.317 59.859 63.277
k3 64.817 60.496 66.460 63.333
R 5.721 7.821 6.601 0.701
7.821,因素 C的极差值较小为 6.601,因素 A的极
差最小为 5.721。由于极差值越大表示该因素越重
要 ,故 3种处理方式对菘蓝种子多倍体诱导率的影
响的顺序为 B﹥ C﹥ A。即秋水仙素的浓度影响
最大 ,其次是秋水仙素浸泡的时间 ,而无菌水的浸泡
时间相对影响较小。表 4的方差分析结果表明 ,本
试验所设定的 3个因素对菘蓝种子的多倍体诱导都
具有显著影响 。
2.2　多倍体植物的鉴定
2.2.1　形态学鉴定　将经秋水仙素诱导的菘蓝种
子接种于 MS培养基上 15 d后 ,观察显示(图 1、图
表 4　方差分析
Table4　Theanalysisofvariance
因素
Factor
偏差平方和
Deviationsum
ofsquares
自由度
Freedom
F值
Fvalue
F临界值
Fcriticalvalue
显著性
Significance
无菌水浸泡时间 56.568 2 62.094 19.000 ＊
秋水仙素浓度 105.586 2 115.901 19.000 ＊
秋水仙素浸泡时间 67.831 2 74.458 19.000 ＊
误差 0.91 2
　　注:＊表示该因素为显著因素。
Note:＊ denotesthatthisisthecriticalfactor.
1674 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷
表 5　用秋水仙素诱导种子后的生长情况
Table5　Theseedgrowingconditionwithinductionofcolchcine
观察材料
Observatedmaterial
胚根
Radicle
下胚轴
Hypocotyl
子叶
Cotyledon
叶片
Blade
对照组 形态正常 ,生长速度较快 ,细长。生长速度较快 、细长 ,浅绿色。 生长正常 ,颜色为绿色。 叶片较薄 、宽度窄 ,叶色浅 ,叶缘规则。
诱导组
粗壮 ,生长速度较慢 ,进一
步生长时先端常出现骤然变
细 ,根毛较多。
生长速度较慢 ,
为短粗壮 ,颜色绿色带紫。
肥大 ,增厚 ,生长时常向下卷曲 ,
颜色为深绿色。
叶片较厚 、宽度宽 ,
叶色深 ,叶缘不规则。
2、图 3、图 4),诱导组植物的胚根 、胚轴 、子叶和叶片
与对照组相比 (表 5)具有明显的多倍体形态特征
[ 4] ;另外 ,取菘蓝根尖进行染色体数检测显示 (图
6),对照组的染色体数 2n=14与文献记载相符 [ 5] ,
诱导组的染色体数 2n=28,由此可以进一步确定诱
导后的菘蓝植物为多倍体 。
2.2.2　组织学鉴定　分别撕取对照组和诱导组的
叶表皮细胞制片 ,在 40倍显微镜下观察可见 ,诱导
组叶的表皮细胞单位面积内的气孔数量减少 ,但体
积却增大 ,并且保卫细胞中的叶绿体体积较二倍体
也明显增大 ,数量明显增多(见图 5)。
16755期 　　　　　　王跃华等:菘蓝种子的多倍体诱导研究
A.诱导后染色体数 2n=28;B.诱导前染色体数 2n=14
A.Afterinductionofchromosomenumber2n= 28;
B.Beforetheinductionofchromosomenumber2n= 14
图 6　诱导前后染色体的变化
Fig.6　Chromosomechangesbeforeandafterinduction
3　讨　论
　　药用植物是一类具有特殊用途的经济植物 ,选
育优良的品种是提高中药材质量和产量的有效途
径 。药用植物一般以植物的特定器官为收获对象供
药用 ,由于多倍体植株染色体加倍 ,往往具有器官巨
大性 ,能较好地满足药材生产的要求;在本次研究中
发现 ,菘蓝多倍体植物的叶片与对照组相比 ,叶片面
积虽无明显增大 ,而叶片的宽度和厚度却显著增加 ,
从而提高诱导后植物的产量 。另外由于细胞染色体
数加倍 ,染色体上基因所调控的有效成分含量往往
较正常二倍体高 ,所以对药用植物进行多倍体诱导
对提高药材产量和质量是十分有利的。
近年来 ,国内外已对多种药用植物进行了多倍
体诱导 ,培育出了多种优良品种 。用秋水仙素进行
多倍体诱导 ,使正处于有丝分裂的植物细胞的纺锤
体的产生受到抑制 ,因此尽管细胞内染色体进行了
复制但不能拉向两极 ,所以细胞内的染色体数成倍
增加了。但由于秋水仙素的毒性很大 ,在对植物进
行多倍体诱导时 ,选择适宜的处理浓度和时间是一
个关键。
参考文献:
[ 1]张润珍 ,张玉文.板蓝根的研究进展 [ J] .中草药 , 2000, 31(6):
474-476.
[ 2]乔传卓 ,吴美区 ,戴富宝 , 等.菘蓝多倍体育种的研究 [ J] .植物
学报 , 1989, 31(9):678-683.
[ 3]陈瑞阳.植物染色体标本制作的新方法 [ J] .植物学报 , 1979, 20
(3):297.
[ 4]郭启高 ,宋　明 ,梁国鲁.植物多倍体诱导育种研究进展 [ J] .生
物学通报 , 2000, 35(2):8.
[ 5]肖成汉 ,赵建伟 ,何凤仙.3种十字花科植物的核型研究 [ J] .武汉
植物学研究 , 1995, 13(3):283-285.
(责任编辑　陈　虹)
1676 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷