全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 042321203
秋水仙素对黑麦有丝分裂及多倍体诱导的影响
陈于和　秦素平　林小虎　董超华　东方阳
(河北科技师范学院生命科学系 ,河北 秦皇岛　066600)
摘　要 :本文研究了秋水仙素在不同浓度 (0101 %、0105 %、0110 %、0115 %、0120 %) 和不同处理时间 (12、
24、36、48、60 和 72h)对黑麦根尖细胞染色体、中期分裂指数、细胞加倍指数的影响。结果表明 ,秋水仙
素处理使黑麦根尖细胞内染色体数目发生了变化 ,观察到的细胞内染色体数有 14、28 及 56 条不等 ;
0115 %的秋水仙素处理 24h ,细胞的中期分裂指数最大 ,达到 01202 % ,同浓度秋水仙素处理 36h ,细胞加
倍指数最高 ,达到 01096 %。
关键词 :黑麦 ;染色体 ;秋水仙素 ;中期分裂指数 ;细胞加倍指数
EFFECTS OF COLCHICINE ON MITOSIS AND POLYPLOID2INDUCTION IN RYE
CHEN Yu2he 　QIN Su2ping 　LIN Xiao2hu 　DONG Chao2hua 　DONG Fang2Yang
( Department of Life Sciences , Hebei Normal University of Science and Technology , Qinhuangdao , Hebei 　066600)
Abstract :The effects of different colchicines concentration (0101 % , 0105 % , 0110 % , 0115 % , 0120 %) and treatment
duration (12 , 24 , 36 , 48 , 56 , 72h) on mitosis index and cell doubling index of rye root tip cell were studied. The results
showed that the observed chromosome numbers were 14 , 28 and 561 The metaphase mitotic index got as high as 01202 % when
tip cell was treated 24 hours in 0115 % colchicines. The cell doubling index reached 01096 % as tip cell treated 36 hours in
0115 % colchicines.
Key words :rye ; chromosome ; colchicine ; metaphase mitotic index ; cell doubling index
收稿日期 :2005210218
作者简介 :陈于和 (19652) ,男 ,江苏南通人 ,副教授 ,主要从事小麦和棉花的遗传育种研究。Tel :0335 2039033 ; Email :chenyuhe65 @hotmail . com　　无论是对染色体计数 ,还是进行染色体组型分析均要求得到较多的分裂期细胞 ,最理想的措施是使细胞同步化分裂[1 ,2 ] ,低温或化学药剂处理常用来达到此目的。目前使用最广泛的化学药剂为秋水仙素[3 ] 。齐志广等[4 ]用 012 %秋水仙素处理能够显著地提高洋葱有丝分裂指数 ;李光明等[5 ] 以蚕豆为材料研究发现秋水仙素对中期分裂相的积累效果最明显 ;而黄永莲等[6 ]研究认为秋水仙素处理洋葱使得根尖细胞染色体加倍并且产生畸变细胞。已有的研究表明 ,要得到较多、较好的有丝分裂中期细胞及加倍细胞 ,选择适宜浓度的秋水仙素及处理时间是非常关键的。本文选用了不同浓度的秋水仙素分别在不同时间处理黑麦根尖 ,目的在于寻找使黑麦中期分裂指数和染色体加倍指数均较高的最适秋水仙素浓度及处理时间 ,为秋水仙素在遗传学上进一步应用提供依据。 1 　材料与方法111 　材料与试剂以当年收获的荆州黑麦 (2n = 14) 为材料 ,秋水仙素 (上海化学药剂公司生产)为分析纯。112 　根尖培养及处理方法选择饱满的黑麦种子用清水浸泡 ,将吸胀的种子放在铺有吸水纸的瓷盘中 ,加蒸馏水 ,放到 25 ℃恒温培养箱中培养 ,每 12h 更换 1 次蒸馏水 ,当根尖长至015～110cm 时 ,将其转移到培养皿中 ,用秋水仙素溶液处理 ,浓度分别为 0101 %、0105 %、0110 %、0115 %、0120 % ,25 ℃继续培养。每隔 12h 根尖取材 1 次 ,共取材 6 次。根尖用蒸馏水冲洗 ,采用卡诺氏固定液固定 24h
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后常规制片 ,苏木精染色。
每个处理浓度、每个处理时间选择有代表性的 10
张制片 ,每张制片统计 5 个视野 ,共统计 1000 个细胞 ,
从中统计出总分裂细胞数 ,中期细胞数和加倍细胞数。
113 　统计分析
采用随机区组试验设计 ,秋水仙素处理设置 10 次
重复。统计分析参照马育华主编的《田间试验与统计
分析》进行[7 ] 。
中期分裂指数 ( %) = (中期分裂细胞数Π观察细胞
总数) ×100 %
细胞加倍指数 ( %) = (加倍细胞数Π观察细胞总
数) ×100 %
2 　结果与分析
211 　秋水仙素对黑麦根尖细胞染色体数目的影响
黑麦为二倍体植物 (2n = 14) ,不使用任何预处理
剂常规压片镜检 ,可以观察到清晰的 14 条染色体 ,每
条染色体的着丝点清晰可见 (图 1 - 1) 。经秋水仙素
处理后 ,黑麦根尖细胞染色体则出现加倍现象。但细
胞间染色体的加倍不是同步进行的 ,在同一浓度相同
处理时间内 ,同一根尖染色体有的加倍 ,有的不加倍 ;
加倍的倍数也不尽相同。因此 ,观察的细胞中加倍染
色体有 28 条、56 条等各种情况 (图 1 - 2 ,图 1 - 3) 。
图 1 　未经秋水仙素处理的根尖染色体中期分裂相
1 :2n = 14 ;2 :2n = 28 ;3 :3n = 56
212 　秋水仙素对黑麦根尖细胞中期分裂指数和加倍
细胞指数的影响
由于浓度和处理时间的不同 ,秋水仙素对黑麦根
尖有丝分裂中期分裂指数和细胞加倍指数的影响也不
尽相同。方差分析表明 ,不同时间、不同浓度之间 ,浓
度与时间互作效应差异均达到极显著水平 (表 1) 。
21211 　不同处理浓度的影响 　不同浓度的秋水仙素
对中期分裂指数和细胞加倍指数存在极显著影响 ,
0115 %的浓度 2 项指数均为最高 ,分别达到 011147 %
和 010362 % ,与其他浓度处理之间差异达到了极显著
水平 (表 2) 。
表 1 　不同时间和浓度秋水仙素处理对
有丝分裂影响的均方值
变异来源 DF
MS
中期分裂指数 细胞加倍指数
区组间 9 010006 0100015
处理间 29 010243 0100395
时间 5 01023733 010023633
浓度 4 01091233 019404533
时间 x 浓度 20 01011133 010023233
误差 261 010049 01000098
总变异 299
表 2 　不同浓度秋不仙素对中期分裂指数和细胞
加倍指数的影响
浓度 ( %)
中期分裂指数 细胞加倍指数
X( %) 0105 0101 X( %) 0105 0101
0100 (CK) 010116 b B 0 b B
0101 010363 b B 010023 b B
0105 010283 b B 010023 b B
0110 010305 b B 010027 b B
0115 011147 a A 010362 a A
0120 010192 b B 010007 b B
注 :表中小写字母表示 0105 水平差异显著 ,大写字母表示 0101 水平差
异显著 ,下表同 ;表中所列数据为 6 个处理时间的平均值。
21212 　不同处理时间的影响 　处理时间为 12、24、36
与处理时间为 48、60、72h 之间根尖细胞分裂指数间存
在显著差异 (表 3) ,其中中期分裂指数最高的处理时
间为 12h ,其分裂指数达到 010706 % ,其次为 24h 达
010650 % ;而处理时间为 24、36h 的根尖细胞加倍指数
与其他时间处理的加倍指数差异达到显著水平 ,36h
为最高 ,达到 010208 % ,其次为 24h 的 010124 %。因
此 ,要想中期分裂指数、细胞加倍指数均较高 ,24h 处
理时间较为合适。
223 核　农　学　报 20 卷
表 3 　不同处理时间对中期分裂指数和细胞加倍指数的影响
时间
(h)
中期分裂指数 细胞加倍指数
X( %) 0105 0101 X( %) 0105 0101
12 010706 a A 010086 b AB
24 010650 a AB 010124 a AB
36 010606 a ABC 010208 a A
48 010288 b BC 010048 b AB
60 010236 b C 010030 b B
72 010262 b C 010034 b AB
注 :表中所列数据为不同处理浓度的平均值。
21213 　处理时间与浓度互作的影响 　经对表 4 综合
分析可知 ,秋水仙素浓度与时间互作对黑麦根尖细胞
中期分裂指数的影响 ,以 0115 %的浓度 ,24h 的处理时
最高 , 达到 01202 % ; 而加倍指数最高时的浓度为
0115 % ,36h ,达 01096 %。
表 4 　处理时间与浓度的互作对中期
分裂指数和细胞加倍指数的影响
处理时间
(h)
浓度
( %)
中期分裂指数 细胞加倍指数
X( %) 0105 0101 X( %) 0105 0101
12 0115 01168 A A 01029 a A
0110 01066 B B 01009 b B
0101 01051 B B 01003 c C
0105 01047 B B 01001 c C
0120 01023 B B 01001 c C
24 0115 01202 A A 01057 a A
0110 01036 B B 01002 b B
0120 01032 B B 01001 b B
0101 01029 B B 01001 b B
0105 01026 B B 01001 b B
36 0115 01183 A A 01096 a A
0101 01052 B B 01005 b B
0105 01025 B B 01002 c C
0110 01022 B B 01001 c C
0120 01021 B B 01000 c C
48 0115 01065 A A 01016 a A
0110 01023 A A 01004 b B
0101 01021 A A 01002 bc BC
0105 01020 A A 01002 bc BC
0120 01015 A A 01000 c C
60 0115 01038 A A 01008 a A
0110 01033 A A 01003 b B
0120 01021 A A 01003 b B
0101 01014 A A 01001 bc B
0105 01012 A A 01000 c B
72 0115 01042 A A 01011 a A
0101 01037 A A 01003 b B
0105 01024 A A 01002 bc B
0110 01019 A A 01001 bc B
0120 01009 A A 01000 c B
3 　讨论
应用秋水仙素对植物材料进行处理的研究报道很
多 ,但以黑麦为材料的研究较少[8 ,11 ] 。黑麦是二倍体
植物 ,染色体数目较少 (2n = 14) ,是遗传学研究的良好
材料。许多报道只是选用秋水仙素在适宜的浓度及时
间对试验材料进行处理 ,没有对秋水仙素的浓度及处
理时间范围进行试验 ;况且 ,不同的植物对秋水仙素的
不同浓度及时间处理表现不同 ,秋水仙素的浓度和处
理效果之间不是成正比的[6 ] 。本研究首次利用秋水仙
素的不同浓度与时间进行处理 ,确定 0115 %秋水仙素
处理 24 和 36h 细胞的中期分裂指数和细胞加倍指数
均较高 ,这为秋水仙素作为预处理剂在黑麦上的应用
提供了直接证据。但一般麦类作物的根尖细胞分裂高
峰期在上午 10∶00 左右 ,因此要想获得较多的分散良
好的中期分裂相 ,可以考虑将秋水仙素处理的起始时
间进行调整 ,以确保取材在上午进行。
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