全 文 ：　南京农业大学学报　2009, 32 (4):43-46JournalofNanjingAgriculturalUniversity htp://nauxb.njau.edu.cn
李健 , 陈发棣 , 陈素梅 , 等.太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂过程 [ J] .南京农业大学学报 , 2009, 32(4):43-46
太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂过程
李健 , 陈发棣＊ , 陈素梅 , 房伟民
(南京农业大学园艺学院 , 江苏 南京 210095)
摘要:对太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂过程进行了研究。结果表明:太行菊和芙蓉菊减数分裂过程基本正常 , 为
同时型胞质分裂。减数分裂中期Ⅰ染色体基本构型为 9个二价体 , 其中太行菊和芙蓉菊每个花粉母细胞 (PMC)平均染
色体配对构型分别为 0.05Ⅰ +8.92Ⅱ +0.03Ⅳ和 0.04Ⅰ +8.61Ⅱ +0.02Ⅲ +0.17Ⅳ;部分花粉母细胞后期Ⅰ和后期 Ⅱ及
末期Ⅰ和末期Ⅱ发现有染色体桥 、 落后染色体 、 微核及不同步分裂等减数分裂异常现象。
关键词:太行菊;芙蓉菊;减数分裂
中图分类号:S682.1　　　文献标志码:A　　　文章编号:1000-2030 (2009) 04-0043-04
MeiosisprocessofpolenmothercelsinOpisthopappustaihangensis
(Ling)ShihandCrosostephiumchinense(L.)Makino
LIJian, CHENFa-di＊ , CHENSu-mei, FANGWei-min
(CollegeofHorticulture, NanjingAgriculturalUniversity, Nanjing210095, China)
Abstract:MeiosisbehaviorsintheOpisthopappustaihangensis(Ling)ShihandCrossostephiumchinense(L.)Makinowerein-
vestigatedforthefirsttime.Theresultsshowedthatmeiosisofpollenmothercel(PMC)wasoveralnormalandsimultaneouscy-
tokinesis.ThechromosomepairingconfigurationsatmeioticmetaphaseⅠ perPMCinOpisthopappustaihangensis(Ling)Shihand
Crossostephiumchinense(L.)Makino, withthecommonestconfigurationsof9bivalents(9Ⅱ), were0.05Ⅰ +8.92Ⅱ +0.03Ⅳ
and0.04Ⅰ +8.61Ⅱ +0.02Ⅲ +0.17Ⅳ, respectively.Afewofchromosomebridgesandlaggardchromosomeswerefoundin
somePMCsatanaphaseⅠ andⅡ;moreover, micronucleusandnonsynchronousdivisionwerealsoobservedinseveralcelsattelo-
phaseⅠ andⅡ.
Keywords:Opisthopappustaihangensis(Ling)Shih;Crossostephiumchinense(L.)Makino;meiosis
菊科菊亚族包含菊属 、太行菊属 、芙蓉菊属等 27个属[ 1] , 亚族内属间亲缘关系很近 , 但至今 , 菊
亚族内许多属间亲缘关系 , 特别是菊属及其近缘属的关系仍不明确 , 还需借助细胞学 、 分子系统学等其
他方面的证据。 Tanaka[ 2] 、 Nakata等 [ 3]对 20个不同倍性的日本菊属减数分裂行为进行研究 , 发现所有
种的染色体在中期Ⅰ以二价体构型为主 , 偶有多价体出现 , 认为多价体的出现表明基因组间存在易位等
结构变异。陈发棣等 [ 4]发现 3个药用菊品种 (2n=54)的染色体也都能很好地配成二价体。
太行菊属和芙蓉菊属是中国特有属 , 其中太行菊有很高的观赏和药用价值 , 而芙蓉菊具有良好的耐
盐性 , 但这 2个物种的减数分裂行为至今尚未见报道。本文对 2个物种的减数分裂过程进行了系统研
究 , 旨在丰富我国 2个特有属的细胞学资料 , 并为探讨 2个属与菊属的亲缘关系和进行属间杂交提供理
论依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
　　供试材料为太行菊 (Opisthopappustaihangensis(Ling)Shih)和芙蓉菊 (Crosostephiumchinense
(L.)Makino), 保存于南京农业大学 “中国菊花种质资源保存中心 ”。
收稿日期: 2008-04-11
基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划项目 (NCET-06-0489);国家科技支撑计划项目 (2006BAD01A18);上海市农委重点攻关项
目 (沪农科攻字 (2006)第 4-3号)
作者简介:李健 , 硕士研究生。＊通讯作者:陈发棣 , 教授 , 主要从事观赏植物遗传育种研究 , E-mail:chenfd@njau.edu.cn。
1.2　试验方法
2007年 6月至 11月 , 于晴天上午 8:00至 10:00取太行菊和芙蓉菊直径 6 ～ 10 mm大小的花蕾 ,
立即用卡诺氏固定液 (V(无水乙醇)∶V(冰醋酸) =3∶1)固定 , 于 4 ℃冰箱保存备用 。制片时 ,
取出头状花序 , 用镊子夹取管状小花 , 于 45%醋酸下压片 (未染色), 用临时片在 OlympusBX41相差
显微镜下观察并拍照 。
2　结果与分析
显微观察发现 , 太行菊和芙蓉菊的大部分花粉母细胞 (PMC)减数分裂行为正常 , 各个时期的主
要特征相同 , 均属同时型胞质分裂。
2.1　减数分裂第 1次分裂
细线期:染色体由间期难以识别的染色质拧成长细丝状 , 绕成一团 (图 1-A);偶线期:同源染色
体开始配对 , 但染色体仍然细长 (图 1-B);粗线期:染色体线性化明显 , 向四周发散 , 局部区域的染
色体彼此相互缠绕 (图 1-C);双线期:染色单体开始分开 , 此时可见呈 “X”、 “ 8” 等各种形状的染色
体 (图 1-D)。终变期:形成的二价体 , 均匀散布在细胞中 , 有些二价体仍为 “X” 形和 “人” 字形 ,
同时还可以观察到环状或棒状的二价体 (图 1-E);中期 Ⅰ :配对的染色体排列于赤道板上 (图 1-G),
极面则可观察到配对染色体均匀分散在细胞中 (图 1-F), 此阶段是统计染色体的最佳时期。后期 Ⅰ 、
末期Ⅰ :同源染色体随着纺锤丝的分离而均等分向两极并聚合 (图 1-H, I), 2.06%的细胞观测到落后
染色体 (图 1-Y)、 染色体桥等异常现象。细胞质不发生分裂 , 为同时型胞质分裂 。
两个物种中期Ⅰ染色体配对构型存在一定差异 。太行菊中期 Ⅰ的染色体配对构型主要以 9个二价体
为主 , 占观察细胞总数的 95.68%, 其中 2个环状二价体和 7个棒状二价体的构型比例最高 , 为
35.68%, 其次是 1个环状二价体和 8个棒状二价体的构型 , 占 25.41%。平均每个 PMC的染色体构型
公式为 0.05Ⅰ +8.92Ⅱ +0.03Ⅳ (表 1)。在 2.70% PMCs中观察到 1个四价体 , 在 1.62% PMCs中观
察到 2 ～ 4个单价体 。芙蓉菊中期 Ⅰ的染色体配对构型也主要以 9个二价体为主 , 占观察细胞总数的
83.00%, 但 9个棒状二价体的构型比例最高 , 为 40.00%, 其次是 1个环状二价体和 8个棒状二价体的
构型 , 占 21.00%, 平均每个 PMC的染色体构型公式为 0.04Ⅰ +8.61Ⅱ +0.02Ⅲ +0.17Ⅳ (表 1)。在
17.00% PMCs中观察到单价体 、 三价体或四价体 。
表 1　太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型
Table1　ThechromosomeconfigurationofPMCsatmetaphaseⅠ inOpisthopappustaihangensisand
Crossostephiumchinense
物种
Species
体细胞染色体数
Chromosomes
(2n)
观察细胞数
Celsobserved
花粉母细胞平均构型 AveragechromosomeconfigurationperPMC
Ⅰ Ⅱ
环状 Ring 棒状 Rod 合计 Total
Ⅲ Ⅳ
太行菊
O.taihangensis 18 185
0.05
(2～ 4)
1.36
(0～ 6)
7.56
(3 ～ 9) 8.92
0.03
(0～ 1)
芙蓉菊
C.chinense 18 100
0.04
(0～ 4)
1.54
(0～ 4)
7.07
(5 ～ 9) 8.61
0.02
(0～ 2)
0.17
(1～ 2)
　　注:括号内数字指不同染色体构型的数量分布。 Thenumberinparenthesesshowsdistributionofdiferentchromosomepairingconfigura-
tions.
2.2　减数分裂第 2次分裂
经过短暂的间期 Ⅱ (图 1-J)和前期Ⅱ (图 1-K)后 , 很快进入第 2次减数分裂中期 Ⅱ , 此时期的
两组染色体分散在细胞两极 (极面观), 每极各 9条 (图 1-N), 侧面观可看到染色体整齐地聚集排列在
各自的赤道板上 , 赤道板的空间位置除了垂直形外还发现有平行形 (图 1-L)和 “八” 字形 (图 1-M)
两种类型。后期 Ⅱ两块赤道板上的姐妹染色单体分开 , 随着纺锤体的运动而分别移向四极 (图 1-O)。
纺锤体的空间取向有相互平行 (图 1-P)和垂直 (图 1-Q)两种类型。末期Ⅱ染色体分别到达四极 , 最
终形成四分体和花粉粒 (图 1-T)。四分体呈正四面体型 (图 1-R)或十字交叉型 (图 1-S), 偶见三分
体 (图 1-V)和多分体 (图 1-W), 部分细胞中出现染色体桥 (图 1-U)、 微核 (图 1-X)和落后染色体
(图 1-Y)。
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图 1　太行菊和芙蓉菊花粉母细胞的减数分裂行为 (×400)
Fig.1　ThemeiosisbehaviorsofpolenmothercelsinO.taihangensisandC.chinense(×400)
A-J.第 1次分裂 MeiosisⅠ ;K-T.第 2次分裂 MeiosisⅡ;U-Y.减数分裂异常行为 Meioticchromosomeabnormalities.A.细线期 Lep-
totene;B.偶线期 Zygotene;C.粗线期 Pachytene;D.双线期 Diplotene;E.终变期 Diakinesis;F, G.中期 Ⅰ MetaphaseⅠ;H.后期
Ⅰ AnaphaseⅠ ;I.末期Ⅰ TelophaseⅠ ;J.间期Ⅱ InterphaseⅡ;K.前期Ⅱ ProphaseⅡ;L.中期Ⅱ侧面观 (纺锤体平行)MetaphaseⅡ
(sideview, withtheparalelspindle);M.中期Ⅱ侧面观 (纺锤体八字形)MetaphaseⅡ (sideview, withthe`八 likespindle);N.中期
Ⅱ极面观 MetaphaseⅡ (polarview);O.后期Ⅱ AnaphaseⅡ;P.末期Ⅱ (分裂面平行)TelophaseⅡ (reciprocalyparaleldivision);Q.
末期Ⅱ (分裂面垂直)TelophaseⅡ (reciprocalyverticaldivision);R.正四面体型四分体 Tetrahedrontypetetrad;S.十字交叉型四分体
Decussationtypetetrad;T.花粉 Polen;U.后期Ⅱ染色体桥 (箭头示 2个染色体桥)ChromosomebridgeatanaphaseⅡ (arowsshowtwo
chromosomebridges);V.三分体 Triad;W.多分体 Polyad;X.微核 (箭头示 1个微核)Micronucleu(arrowshowsonemicronucleu);Y.
落后染色体 (箭头示 2个落后染色体)Laggingchromosomes(arrowsshowtwolaggingchromosomes)
3　讨论
本文首次对太行菊和芙蓉菊的减数分裂过程进行了研究 , 其减数分裂行为正常 , 为同时型胞质分
裂 。Suzuki等 [ 5]仅报道了芙蓉菊的核型 (2n=2x=18=12m+2sm+4st(2SAT)), 而未对其减数分裂过
程进行研究 。本试验中笔者发现 2个物种各个时期的主要特征相同 , 中期 Ⅰ染色体构型都以 9个二价体
为主 , 在少数花粉母细胞 (PMC)中均发现染色体异常行为 , 如多分体 、 落后染色体 、 微核和桥等 ,
但异常比率较低 。但 2个物种有一定差别 , 比如环状二价体和棒状二价体所占比例 、 单价体和多价体的
比例 , 这说明 2个物种的基因组未发生很大程度分化。
在减数分裂中期 Ⅱ , 笔者发现除了垂直型纺锤体外还有部分平行形和 “八 ” 字形纺锤体 , 垂直型
纺锤体被认为是一般植物减数分裂过程中正常的纺锤体类型 , “八” 字形和近平行形纺锤体往往会导致
末期Ⅱ染色体融合而最终形成三分体和二分体 , 笔者在末期 Ⅱ也观察到了三分体。三分体和二分体是植
45第 4期　　　　　　　　　　　　　李健 , 等:太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂过程
物 2n配子发生的主要途径 [ 6] , 它在多倍体的形成及多倍体育种中将发挥一定作用。
通过比较发现 , 太行菊和芙蓉菊减数分裂行为与菊属二倍体野生物种很相似:都是同时型胞质分
裂;同一头状花序不同小花的减数分裂行为同步性较差 , 同一花药不同花粉母细胞减数分裂也存在不同
步性;中期 Ⅰ染色体构型都以二价体为主;少数花粉母细胞中发现单价体和多价体等。
参考文献:
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责任编辑:范雪梅
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