全 文 ：第 22卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2002 年　7月
Vol.22　No.3　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July , 　2002
NaCl 胁迫对耐旱性不同的小麦细胞分裂效应的研究
张海燕
(山西师范大学生物系 ,临汾　041004)
摘　要　NaCl胁迫诱导耐旱性不同的小麦(鲁麦 14和晋旱 47)胚根细胞有丝分裂指数下降 ,核畸
变率和染色体畸变率与NaCl浓度和作用时间呈正相关 。结果还表明:耐旱小麦晋旱 47表现出较
强的抗盐遗传学特性 。
关键词　小麦;NaCl 胁迫;细胞核畸变;染色体畸变
EFFECTS OF NaCl STRESS ON CELL DIVISION OF WHEAT WITH
DIFFERENT DROUGHT-TOLERANCE
ZHANG Hai-yan
(Department of Biology , Shanxi Teachers University , Linfen 041004)
Abstract　Results indicated that mitotic index of radicular cells of wheat with different drought-tolerance
(Lumai-14 and Jinhan-47)decreased under NaCl stress.Aberration rates of nucleus and chromosome
were directly proportional to NaCl concentration and treated time.Results also showed that salt tolerant capa-
bility of Jinhan-47 was much stronger than that of Lumai-14.
Key words　Tritivum aestivum ;NaCl stress;nuclear aberration;chromosomal aberration
　　土壤盐渍化是农业生产的一大障碍 ,而盐渍土
改良和利用是农业土地资源的一个重要来源[ 1] 。搞
清作物耐盐机制 ,培育作物耐盐品种则是开发利用
盐渍土的有效方法之一。小麦是我国重要的一种粮
食作物 ,而研究小麦耐盐机理及其遗传基础是进行
小麦耐盐性育种的前提和条件 。耐盐性和耐旱性由
于都存在抗渗透胁迫而被认为二者具有较大相关
性。我们以耐旱性不同的两个小麦品种为材料 ,研
究NaCl对幼苗胚根细胞分裂过程的影响 ,以期为植
物抗盐的遗传机制提供依据。
1　材料和方法
1.1　材料
小麦(Triticum aestivum)的两个品种:鲁麦 14(旱
敏感品种)和晋旱 47(耐旱品种),由山西省小麦研
究所提供 。
1.2　幼苗培养
选取粒大饱满的种子 ,于 25℃浸种 3h ,滤纸法
发芽 ,并于不同浓度 NaCl溶液中 25℃恒温培养 ,
NaCl浓度分别为 50 ,100 , 150 , 200mmol L ,以蒸馏水
为对照 ,12h 换 1次新培养液 。
1.3　显微观察
25℃恒温培养 48h 和 72h 时 ,切取主胚根根尖
放入卡诺固定液中固定 24h后 ,转入 70%乙醇低温
保存.使用时用蒸馏水冲净后于 1mmol LHCl的解离
液中 ,60℃恒温水浴中解离 5 ～ 8min ,取出后用蒸馏
水漂洗净后用改良苯酚品红染色液双重染色 ,压片 ,
镜检 ,拍照 。每处理组观察 5 ～ 10个根尖 ,每个根尖
作者简介:张海燕(1971-),女 ,硕士,讲师 ,主要从事植物抗性生理研究。
收稿日期:2002-02-06
图 1　NaCl胁迫对胚根细胞有丝分裂的影响
Fig.1 Effects of NaCl stress on mitotic
index of radicular cells
随机观察 5个视野 ,约 2000个左右细胞 ,统计细胞
核 ,染色体变异的细胞数 ,计算千分率。
2　结果与分析
2.1　NaCl胁迫对胚根细胞分裂指数的影响
从图 1 可见 , NaCl处理后 ,各处理组的胚根细
胞分裂指数比对照低 , 且随 NaCl浓度升高逐渐下
降 ,鲁麦 14在低浓度(50 ,100mmol L)时下降幅度较
大。还可看出 ,NaCl 作用时间延长 ,对细胞分裂的
抑制越强。这表明 NaCl可通过干扰细胞的分裂周
期或使细胞停止分裂来抑制植物的生长 。另外 ,晋
旱47细胞分裂指数高于鲁麦14 ,且下降幅度小于后
者。
2.2　NaCl胁迫对胚根细胞核的影响
NaCl处理小麦幼苗后 ,胚根细胞中出现了多核
体和微核(表 1),畸变频率与NaCl浓度和作用时间
呈正相关 。鲁麦14的核畸变率明显高于晋旱 47 ,前
者约是后者的 1.4 ～ 2.2倍 。从核畸变的形态看(图
2 ,1 ～ 3),有微核 ,三核体 ,四核体等 ,在研究中我们
还发现过最多的核体是 7核体。微核的出现主要是
由于 NaCl胁迫引起染色体断裂后 ,产生染色体片
断 ,这些无着丝粒的片断在细胞分裂后期不能正常
地向细胞两极移动 ,核膜重建时无法包被到核内形
成微核[ 2] 。另外 ,高浓度的NaCl可能抑制或　　
图 2　NaCl胁迫诱导胚根细胞核畸变和染色体畸变类型
1.微核;2.三核体;3.多核体;4.三极分布;5.三极分布+滞
后染色体;6.染色体桥;7.染色体断片;8.不均等分裂
Fig.2　Nuclear aberration and chromosomal aberration of radicu-
lar cells induced by NaCl stress
1.Miocronuclei;2.Trinuclear bodies;3.Polynuclear bodies;4.Tripolar
distributions;5.Tripolar distributions+laggard chromosomes;6.Chromo-
somal bridges;7.Chromosomal fragments;8.Unequal divi sions
干扰纺锤丝的正常功能 ,使纺锤丝不再向两极牵
引 ,而出现不均等的三极 、四极等分裂相(图 2 , 4 ～
5),导致出现染色体的三极 、四极分布等[ 3] ,最终的
结果是后期染色体的不均等的多极分布产生末期的
不均等多核体 。
2.3　NaCl胁迫对胚根细胞染色体的影响
用NaCl溶液处理幼苗后 ,胚根细胞中出现了多
种染色体畸变类型 ,主要有染色体桥 、滞后染色体 、
染色体断片等(图 2 ,5 ～ 7)。各种染色体畸变的细
胞出现的千分率与幼苗生长环境中的 NaCl浓度和
2933期　　　　　　　　　　　　张海燕:NaCl 胁迫对耐旱性不同的小麦细胞分裂效应的研究
作用时间呈正相关(表1)。表明NaCl处理对胚根细
胞染色体能产生不同程度的损伤 ,导致染色体结构
发生畸变。这与前人的结果一致[ 4] 。染色体是遗传
物质的载体 , 染色体结构发生变异可能导致基因缺
失 、重复或重组等遗传学效应 。从表 1 可见 , 晋麦
47胚根细胞染色体畸变率明显低于鲁麦 14 ,且在
50mmol LNaCl 作用 48h 时观察不到染色体畸变现
象 ,说明晋旱 47具有较强的抗盐性 ,这可能是由于
晋旱 47根部细胞具有较强的拒 Na+特性[ 3] ,避免了
Na
+过多引起的胞内结构和功能的改变 ,从而保证
基因的正常复制和表达 ,同时晋麦 47可能具有较强
的DNA修复错误的机制。
表 1　NaCl胁迫诱导胚根细胞核畸变和染色体畸变
Table 1　Nuclear aberration and chromosomal aberration of radicular cells induced by NaCl stress
品种
Species
处理
时间(h)
Treated
time
NaCl浓度
(mmol L)
NaCl
concentration
核畸变率(‰)
Aberration rate of nucleus
染色体畸变率(‰)
Aberraition rate of chromosome
　微核
Micronucleus
多核体
Polynuclear
body
总畸变率
Total aber-
ration rate
染色体桥
Chromosomal
bridge
染色体滞后
Laggard
chromosome
染色体断片
Chromosom-
al f ragment
总畸变率
Total aber-
ration
异常分裂
细胞比率
(‰)
Abnormal
cell division
rate
鲁
麦
14
48h
0 0 0 0 0 0 0 0
50 2.30 0 2.30 0.82 0 0 0.82 3.12
100 3.17 1.05 4.22 1.01 1.92 0 2.93 7.15
150 4.08 3.17 7.25 0 2.25 0.87 3.32 10.57
200 8.33＊＊ 3.22 11.55 2.38 2.78 1.02 6.18 17.73
72h
0 0 0 0 0 0 0 0 0
50 3.78 0.79 4.57 1.38 0 0.52 1.90 6.47
100 4.63 1.38 6.01 1.42 1.88 1.22 4.52 10.53
150 8.40＊ 3.75 12.15 2.34 1.76 1.93 6.03 18.18
200 13.23＊＊ 3.91 17.14 3.33 2.56 2.01 7.90 25.04
晋
旱
47
48h
0 0 0 0 0 0 0
50 1.05 0 1.05 0 0 0 0 0
100 2.28 0.83 3.01 1.29 1.58 0 2.87 5.88
150 2.97 1.20 4.17 1.32 0 1.04 2.36 6.53
200 4.82＊ 2.50 7.32 1.00 1.52 1.13 3.65 10.97
72h
0 0 0 0 0 0 0 0 0
50 2.86 0 2.86 0.82 1.29 0 2.11 4.97
100 3.59 0.73 4.32 1.56 0 1.58 3.14 7.46
150 5.72＊ 1.51 7.23 1.68 2.78 2.02 6.45 13.68
200 7.83＊＊ 3.67 11.50 2.09 1.33 2.13 5.55 17.05
　　＊ p<0.05, ＊＊ p<0.01
294 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　22 卷
　　NaCl浓度较高或作用时间较长时 ,可造成染色
体断裂 ,两条断裂端相互愈合产生具有双着丝粒的
染色体 ,细胞分裂后期受两个着丝粒的牵引会出现
染色体桥[ 5] 。同时染色体断裂后的游离端相互粘
连 ,可能导致不均等分裂(图 2 ,8)而如果染色体断
裂端不融合 ,则会出现染色体断片 。由表 2可知 ,
NaCl浓度较高或作用时间较长的条件下 ,出现染色
体断片 ,说明此时NaCl胁迫已严重干扰了细胞的正
常功能 ,不利于染色体断裂末端重新愈合[ 6] 。
综上所述 , NaCl溶液处理小麦幼苗后 ,可诱导
胚根细胞发生染色体畸变和核异常。畸变率随
NaCl处理浓度的升高和作用时间的延长而逐渐递
增 ,其中核畸变率高于染色体畸变率。幼苗株高和
根长度与畸变率的负相关性 ,进一步印证了 NaCl胁
迫对小麦胚根细胞的损伤效应 。而晋旱 47 的有丝
分裂指数和畸变率均高(和低)于鲁麦 14 ,从遗传学
角度说明晋旱 47对 NaCl胁迫具有较强抗性 。
参　考　文　献
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