全 文 ：核 农 学 报 2010，24(3):527 ～ 531
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
文章编号:1000-8551(2010)03-0527-05
秋水仙素诱导甘菊多倍体研究
莫官站1 张启翔1，2 潘会堂1，2 孙 明1，2
(1. 北京林业大学园林学院，北京 100083;2. 国家花卉工程技术研究中心，北京 100083)
摘 要:以甘菊种子为试验材料，研究了不同秋水仙素浓度和处理时间对甘菊多倍体诱导的影响。结果
表明:500mg /L 的秋水仙素水溶液浸渍种子 12h，变异率为 23%，达到了极显著差异。根尖染色体压片
检查表明，四倍体染色体数为 2n = 4x = 36，并且获得了同源四倍体甘菊 1 株(2n = 4x = 36)。四倍体植
株表现出叶片下表皮气孔保卫细胞变大，叶绿体数变多，叶片变小，花径变大，舌状花数目减少，管状花
数目增多。
关键词:甘菊;秋水仙素;多倍体育种
POLYPLOID OF Dendranthema lavandulifolium INDUCED BY COLCHICINES
MO Guan-zhan1 SUN Ming1，2 PAN Hui-tang1，2 ZHANG Qi-xiang1，2
(1 . College of Landscope Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083;
2. China National Engineering Research Centre for Floriculture，Beijing 100083)
Abstract:The effects of colchicines concentration and treatment time duration on the seeds of Dendranthema
lavandulifolium were studied. The results showed that method for polyploidy induction was soaking seeds in 500mg /L
colchicum for about 12h and the induction ratio was about 23%，which showed significant difference. Only one
tetraploidy plant was obtained with the chromosome number of 2n = 4x = 36. The tetraploid plant exhibited some
morphological and cytological variations，including the larger guard cells size of stomata，more chloroplasts in stomata
guard cell，smaller leaves，bigger flower diameter，less number of ray flower and more number of tubular flower.
Key words:Dendranthema lavandulifolium;colchicine;polyploidy breeding
收稿日期:2009-10-24 接受日期:2009-12-29
基金项目:“十一五”科技支撑项目-主要商品花卉新品种选育(2006BAD01A18)，北京林业大学新进教师科研启动基金项目 －地被菊种质创新及
综合评价体系建立，北京市教育委员会学科建设与研究生培养项目-北京城市生态环境建设产学研联合培养研究生基地资助(二期资
助)
作者简介:莫官站(1984-)，男，重庆忠县人，硕士研究生，从事花卉种质资源与育种研究。E-mail:daowu@ 126. com
通讯作者:张启翔(1956-)，男，湖北黄冈人，教授，博士生导师，从事园林植物种质资源与创新。
运用秋水仙素处理种子进行植物多倍体育种是一
条重要的育种途径。近年来很多研究机构对石斛［1］、
黄芩［2］和紫薇［3］等植物进行了染色体加倍的研究，并
取 得 了 一 定 进 展。 甘 菊 (Dendranthema
lavandulifolium)是菊科菊属植物，分布于我国吉林、辽
宁、河北、山东等省市，生于山坡、岩石上、河谷、河岸、
荒地及黄土丘陵地(海拔 630 ～ 2800m)［4］。甘菊具有
较多的优良性状，如花芳香、抗旱和适应性强等，是优
良的种质资源。戴思兰［5］等通过菊属 7 个种的杂交试
验研究，表明菊属植物染色体数目相同或相近杂交易
结实，倍性差异大的物种间杂交较困难。地被菊(2n
= 36 ～ 54)染色体与甘菊(2n = 18)差异较大。Zhen
liu［6］等通过对组培苗的诱导，得到了同源四倍体除虫
菊;陈发棣［7］等利用秋水仙素处理菊花脑种子，诱导
出四倍体菊花脑，克服了二倍体菊花脑和栽培菊花的
杂交障碍。本研究试图通过多倍体诱导得到比较芳
香、花朵较大同源四倍体甘菊，经杂交育种把甘菊优良
性状引入地被菊。
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1 材料与方法
1. 1 材料
野生甘菊种子于 2008 年 10 ～ 11 月在北京百花山
自然保护区采集。
1. 2 方法
采用 7 个浓度(10、20、50、100、200、500、1000
mg /L)4 种处理时间(6、12、24、48h)对种子进行诱导，
以蒸馏水浸渍作为对照，每处理 200 粒种子。处理后
用蒸馏水冲洗 3 遍，然后播于 9cm 培养皿，10d 后移栽
穴盘中，30d 后统计幼苗存活率。
1. 3 测定分析
1. 3. 1 多倍体鉴定 取插穗放入盛有自来水的小瓶
内水插，待根长至 1 ～ 2cm 时，用 0. 002mol /L 8-羟基喹
啉室温条件下处理 6h，卡诺固定液固定 22 ～ 24h，经
95%酒精清洗 2 次后，转入 70% 酒精中 4℃保存。制
片时，用 1mol /L 的盐酸在 60℃的恒温水浴锅中解离
12 ～ 13min，洗净后用卡宝品红染色，压片，镜检并统计
其诱导率(诱导率 =诱导数 /处理数)。
1. 3. 2 四倍体和二倍体植株保卫细胞、叶绿体数和气
孔密度的测量 选取四倍体与对照植株的全展叶片，
进行叶片保卫细胞、叶绿体数和气孔密度的显微镜观
察和计量。每个株系观察 10 个视野，在 40 倍物镜下
拍照，统计每张照片的气孔数，同时在每个视野随机测
量 1 ～ 3 个保卫细胞的长度和宽度，以及每个保卫细胞
的叶绿体数，计算平均值。
1. 3. 3 四倍体和二倍体植株花、叶性状测量 对四倍
体和二倍体植株进行花、叶性状观察，每个性状测定
10 个叶片和花序，观察项目包括:叶长、叶宽、花径、舌
状花数目和管状花数目，并求其平均值。
2 结果与分析
2. 1 甘菊多倍体的诱导结果
由表 1 可知，秋水仙素溶液浓度相同时，随着处理
时间的延长，存活率随之降低，说明处理时间越长，秋
水仙素对甘菊种子的毒害就越大。处理时间相同时，
随着处理浓度的变大，存活率随之减低，表明处理浓度
越大，秋水仙素对甘菊种子的毒害也越大。其中以
500mg /L 的秋水仙素处理 12h 较理想，变异率为
23%，与其他组合相比达到了极显著差异。
每个株系统计 30 个以上的根尖细胞，其中超过
80%以上的细胞染色体数为 36 条，则为同源四倍体甘
菊。其鉴定结果表明，同源四倍体植株染色体数为 2n
= 4x = 36(图 1)，共获得 1 株同源四倍体甘菊。
图 1 二倍体(左)和变异株(右)根尖染色体
Fig. 1 Chromosome number of root tip between
diploid (left)and mutant plant(right)
2. 2 叶片保卫细胞、叶绿体和气孔密度比较
四倍体气孔保卫细胞长度和宽度均明显大于二倍
体植株(表 2，图 2)，与二倍体相比，保卫细胞长度和
宽度分别增大了 48. 6% 和 28. 4%，叶绿体数增多了
64. 3%，气孔密度比二倍体减少了 66. 7%。由此可
见，多倍体的气孔巨大性是多倍体植株在细胞水平的
表现。
2. 3 四倍体和二倍体植株叶片和花的比较
四倍体和二倍体植株叶片和花的变化，如表 3 所
示。与二倍体相比，四倍体的叶片变小，长和宽分别减
少了 6. 98%和 20%;花径比二倍体增加了 87. 50%;四
倍体舌状花数目减少了 28. 57%，管状花数目增多了
90. 91%。二倍体叶色为浅绿色，表面光滑，四倍体叶
色为深绿色，表面粗糙(见图 3)。四倍体甘菊染色体
加倍，破坏甘菊正常的生长，导致叶片变小，舌状花数
目减少，但是花径变大和管状花数目增多符合多倍体
巨大性特征。
3 讨论
目前国内外学者对甘菊的研究比较少，主要集中
在种质资源及鉴定［8 ～ 10］、杂交育种［11 ～ 14］、转化体系及
基因克隆等方面［15 ～ 17］，没有对倍性育种的研究。在甘
菊多倍体诱导过程中，浸渍种子的方法具有很强的可
操作性即试验材料充足，试验条件容易控制，试验结果
重复性强。本试验通过对甘菊诱导多倍体的研究，发
现利用 500mg /L 的秋水仙素处理 12h 效果较好，变异
率为 23%，达到极显著差异。本文在多倍体鉴定中只
得到了 1 株多倍体，数量较少，首先由于在根尖细胞染
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3 期 秋水仙素诱导甘菊多倍体研究
图 2 二倍体(左)和变异株(右)的叶片气孔
Fig. 2 Stomata size of leaves between diploid (left)and mutant plant(right)
表 1 不同秋水仙素浓度和处理时间对甘菊的影响
Table 1 The effects of different treatment time and concentrations of colchicines on D. lavandulifolium
处理
treatment
30d 后存活率
survival rate after 30 days
获得多倍体数
number of polypoids obtained
浓度
concentration(mg /L)
时间
time(h)
种子数
number of seeds
株数
number of seedlings
百分率
survival rate(%)
四倍体
tatraploid
嵌合体
chimera
诱导率
induction
rate(%)
0(CK) 48 200 190 95. 0A 0 0 0E
10 6 200 170 85. 0ABC 0 0 0E
12 200 160 80. 0BCD 0 0 0E
24 200 93 46. 5F 0 0 0E
48 200 85 42. 5FG 0 0 0E
20 6 200 165 82. 5ABC 0 0 0E
12 200 175 87. 5AB 0 1 0. 5DE
24 200 71 35. 5FGH 0 3 1. 5DE
48 200 88 44. 0FG 0 7 3. 5CD
50 6 200 168 84. 0ABC 0 0 0E
12 200 162 81. 0BC 0 2 1. 0DE
24 200 64 32. 0GH 0 4 2. 0DE
48 200 22 11. 0IJ 0 14 7. 0CD
100 6 200 167 83. 5ABC 0 0 0E
12 200 146 73. 0CD 0 11 5. 5CD
24 200 20 10. 0J 0 12 6. 0CD
48 200 7 3. 5J 0 7 3. 5DE
200 6 200 157 78. 5BCD 0 7 3. 5CD
12 200 84 42. 0FG 0 28 14. 0B
24 200 14 7. 0J 0 14 7. 0CD
48 200 5 2. 5J 0 5 2. 5D
500 6 200 134 67. 0DE 0 19 9. 5BC
12 200 46 23. 0HI 1 45 23. 0A
24 200 4 2. 0J 0 4 2. 0DE
48 200 0 0J 0 0 0E
1000 6 200 120 60. 0E 0 31 15. 5B
12 200 5 2. 5J 0 5 2. 5D
24 200 0 0J 0 0 0E
48 200 0 0J 0 0 0E
注:不同大写字母表示在 0. 01 水平上差异显著。
Note:Different capital letters mean significant difference at 0. 01 level.
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表 2 二倍体与四倍体叶片气孔保卫细胞大小、叶绿体数和气孔密度比较
Table 2 Comparison of chloroplasts number，guard cell size of leaf and stomata density between diploid and tetraploid
材料
material
保卫细胞长度
guard cell length(μm)
保卫细胞宽度
guard cell width(μm)
叶绿体数
number of chloroplasts
气孔密度
stomata density(No. /0. 1mm2)
二倍体 diploid 20. 84Aa 7. 14Aa 14Aa 9Aa
四倍体 tetraploid 31. 18Bb 9. 17Bb 23Bb 3Bb
变化幅度 change rate(%) 49. 6 28. 4 64. 3 － 66. 7
注:大写字母表示在 0. 01 水平上差异显著，小写字母表示在 0. 05 水平上差异显著，下表同。
Note:Different capital letters mean significant difference at 0. 01 level，different small letters are significant difference at 0. 05 level，the same as following
table.
图 3 二倍体(左)和四倍体(右)花、叶
Fig. 3 Leaf and flower of diploid (left)
and tetraploid (right)plants
表 3 二倍体和四倍体植株花和叶的比较
Table 3 Leaf and flower comparison of diploid and tetraploid
材料 material
叶长
leaf length(cm)
叶宽
leaf width(cm)
花径
flower diameter(cm)
舌状花数目
number of ray flower
管状花数目
number of tubular flower
二倍体 diploid 4. 3Aa 2. 5Aa 0. 8Aa 14Aa 22Aa
四倍体 tetraploid 4. 0Aa 2. 0Aa 1. 5Bb 10Aa 42Bb
变化幅度 change rate(%) － 6. 98 － 20. 00 87. 50 － 28. 57 90. 91
色体制片时，染色体可能发生移动或断裂，从而导致染
色体数量的变化，部分可能被误判为嵌合体;再则，由
于染色体的加倍使甘菊的新陈代谢发生变化，可能部
分四倍体株系在前期大量死亡，从而导致四倍体在后
期鉴定中出现机率变少;最后，通过查阅文献发现，陈
发棣［7］在诱导菊花脑多倍体时，得到了 1 株四倍体和
2 株嵌合体;赵慧娜［19］在杭白菊的多倍体研究中得到
11 株四倍体。由此表明，菊属植物在诱导多倍体中得
到四倍体的数量比较少，诱导多倍体具有一定的困难。
四倍体的叶片长、宽形态特征比二倍体要小，与多
倍体的巨大性有一定的差别，陈发棣［7］和赵慧娜［19］在
菊属植物多倍体研究中，均未有多倍体形态特征的记
载，而张莹等［1］研究石斛的结果与本试验的结果类
似。四倍体植株还表现出叶色较深，叶片较粗糙的特
征，和童俊等［3］和张凌媛等［18］的研究结果类似。四倍
体气孔保卫细胞长度和宽度都增加，这与童俊等［3］、
陈发棣等［7］和 Zhen L 等［6］的研究结果类似。综上说
明甘菊多倍体的部分形态变异规律基本符合一般的多
倍体变异规律，因此可以利用形态指标进行多倍体的
初步筛选。
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2010，24(3):527 ～ 531
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(责任编辑 王媛媛
櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀
)
作物单倍体细胞培养及胁迫筛选方法
作物花药的小孢子是一高度分化的细胞，其为单倍体细胞。运用单倍体细胞培养系统，可以研究典型的细胞
脱分化、再分化进程;可以研究非生物胁迫(生物胁迫)对高度分化型细胞的存活、脱分化和分化的影响;可以在
单倍体细胞水平上进行逆境胁迫的筛选，存活细胞所携带的抗性基因及其它基因一次性纯合，分化形成的加倍单
倍体(DH)再生植株的所有性状遗传稳定性高，通过田间的一次性农艺综合性状的鉴定，即可获得纯合 DH 株系。
上海市农科院生物技术研究所植物细胞工程研究团队经过十余年的努力，相继在大麦、小麦、水稻、油菜和绿
叶菜的小孢子 /花药培养技术上获得成功。迄今，已可以利用上述单倍体细胞培养系统实施非生物和病毒素胁迫
的筛选研究，已分别获得上海市科技进步一、二等奖各一项。该所愿与国内的常规育种、诱变育种、转基因育种与
相关应用基础研究的科技工作者和单位进行合作。
地址:上海市农科院生物技术研究所;上海市农业遗传育种重点实验室
联系人:陆瑞菊研究员;王亦菲副研究员
联系方式:021 － 62202965;E-mail:cs7@ saas. sh. cn
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