全 文 ：第24卷　第4期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004年　10月
Vol.24　No.4　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Oct., 　2004
基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KSCX2-SW-104);武汉植物园创新工程所长基金(01035108 , 0105110)
第一作者简介:王恒昌(1967—),男,博士研究生 ,主要从事植物系统与植物保护学工作。
＊　通讯作者　Tel:027-87510330　Fax:027-87510251　E-mail:jianqiangl@hotmai l.com
收稿日期:2004-03-13
珍稀濒危植物夏蜡梅的减数分裂观察
王恒昌　孟爱平　李建强＊　叶其刚
(中国科学院武汉植物园/武汉植物研究所 ,武汉　430074)
摘　要　首次研究了夏蜡梅小孢子母细胞的减数分裂过程 ,并观察了花粉粒育性。后期Ⅰ,末期Ⅰ和后期Ⅱ
均观察到少量染色体异常行为的发生 ,但整个过程基本正常。花粉粒活性也大都正常。人为的因素可
能是夏蜡梅濒危狭域的原因。
关键词　夏蜡梅;小孢子母细胞减数分裂;物种保护
Investigation on meiosis of the rare and endangered
plant ———Calycanthus chinensis
WANG Heng-Chang　MENG Ai-Ping　LI Jian-Qiang＊　YE Qi-Gang
(Wuhan Botanical Garden/Wuhan Institute of Botany , the Chinese Academy of Sciences , Wuhan　430074)
Abstract　The meiotic process of microspore mother cell of Calycanthus chinensis is investigated for the first time ,
and the fertility of pollen grain is observed.Although in anaphase Ⅰ, telophase Ⅰ and anaphase Ⅱthere are some
abnormal chromosome behaviors occurred , the whole process is basically normal.The fertility of most pollen grains
is normal also.Human disturbance may be the main factor causing the rare and endangered position and narrow
distribution situation of C.chinensis.
Key words　Calycanthus chinensis;microspore mother cell meiosis;species conservation
夏蜡梅(Calycanthus chinensis Cheng et S.Y.
Chang)隶属蜡梅科(Calycanthaceae)夏蜡梅属 ,特产于
浙江临安县昌化至天台县等地海拔 600 ～ 1 100m的山
地林荫下 ,喜阴湿[1 ,2] 。花春末夏初开放 ,大而美丽 ,
属国家二级珍稀濒危保护植物[ 3 ,4] 。夏蜡梅为北极第
三纪孑遗类群 ,与产于北美的种类呈间断分布[ 5 ,6] 。
本种自发表以来[ 7] ,受到分类学家和林业工作者关
注。迄今为止 ,国内学者在引种栽培[8～ 10] ,物种生物
学[11～ 13] ,系 统与进化[ 14～ 17] , 孢粉学[ 18 , 19] , 细胞
学[5 ,20～ 23]及群落生态方面[ 24～ 27]展开了诸多研究。本
文首次对其小孢子母细胞的减数分裂过程的特征进
行研究 ,并对花粉粒活性进行观察 ,为夏蜡梅的遗传
保育和系统学的进一步研究提供细胞学资料。
1　材料与方法
1.1　材料
实验材料取自栽培于中国科学院武汉植物园内
的三株成年植株。凭证标本存中国科学院武汉植物
研究所标本馆(HIB)。
1.2　实验方法
于2003年4月下旬取夏蜡梅幼嫩枝芽若干 ,剥去
苞片和叶片 ,取茎尖顶端分生组织在0.1%秋水仙碱
和8-羟基喹啉的混合液中预处理3 h ,卡诺液固定1 h
。5月初选未成熟花蕾若干 ,剥去花蕾苞片 ,取出幼小
花药用冰醋酸纯酒精(1:3)固定 4 ～ 8 h。染色体制备
采用去壁低渗Giemsa 染色方法[ 28] 。Olympus—BH显
微镜镜检 ,并进行染色体计数和拍照。45%的醋酸洋
红染色检验花粉粒的育性。
2　结果与讨论
2.1　夏蜡梅体细胞染色体数目和花粉母细胞染色体
数目均为2n =22(图版Ⅰ:1 ,2),无B染色体 ,与大多数
作者观察的一致[5 , 20～ 23] 。本属染色体基数当为 x=
11。
2.2　在减数分裂前期染色体细长和相互缠绕而不易
区分(图版Ⅰ:3)。中期 ,11个二价体构型清楚 ,呈棒状。
2.3　从后期Ⅰ开始 ,染色体表现出不同的行为(图版Ⅰ:
4)。22条染色体正常分离 ,移向细胞两极 ,在两端分
别可见 11条染色体。在夏蜡梅的减数分裂后期Ⅰ中 ,
大多数染色体的行为是正常的。但同时观察到少量
的染色体异常行为(图版Ⅰ:5)。出现明显的落后染色
体。末期Ⅰ,染色体开始解凝缩 ,但出现不同程度的染
色体桥(图版Ⅰ:6)。随机统计从后期Ⅰ至末期Ⅰ的124个
细胞 ,正常分裂的比例为110/124 ,约占88.7%,含异常
分裂的比例为 14/124 ,约占11.3%。后期Ⅱ(图版Ⅰ:7),
每条染色体的 2条染色单体随着着丝点的分裂而彼
此分开 ,移向细胞两极。减数分裂即将进入四分体时
期。尽管如此 ,在后期Ⅱ,仍旧有落后染色体出现(图
版Ⅰ:8)。在后期 II随机统计的 32个细胞中 ,正常分裂
的比例为 27/32 ,约占84.4%,异常分裂比例为5/32 ,约
占15.6%。整个后期具异常染色体行为平均比例约为
12.2%。
2.4　花粉粒的育性。选取不同生长时段的 3组略微
开放的花 ,对花粉粒活性进行随机观测。正常/败育
花粉粒的比例分别为246/31 ,207/16 ,236/27 ,败育率分
别为11.2%, 7.2%, 10.3%。平均花粉败育率约为
9.7%。
以上结果表明:(1)夏蜡梅的花粉粒存在少量的
败育现象 ,与黄坚钦[11]观察的略有不同。数据显示花
粉败育率和染色体异常行为的比率接近 ,表明花粉的
败育应该存在一定的细胞学原因。染色体桥 、落后染
色体等的存在可能影响了减数分裂中染色体的正常
配对 ,从而形成了遗传组成不平衡的配子。(2)但由
于夏蜡梅每朵花存在大量的花粉数目 ,故少量的花粉
败育尚不足以阻碍受精作用和种子的形成及活力。
10月中旬 ,我们观察到每个蒴果内有种子 5 ～ 20粒 ,
且一般比较饱满。据报道 ,夏蜡梅播种发芽时 ,发芽
较好 ,且小苗适应性强[ 8 ,24 ,29] 。这说明 ,尽管在系统学
上 ,夏蜡梅被认定为是第三纪地质历史上的残存种 ,
且长期缺少属内的基因交流 ,但物种经过漫长的进化
并稳定下来 ,在古老的华东植物区系[ 6]得以保留 ,并
在特定的环境中产生了生态学适应。(3)夏蜡梅在系
统进化和园艺学上都可称得上是个好种 ,需大力加以
保护。造成夏蜡梅分布区狭窄固然有地史上的原因 ,
但人为的破坏因素却是主要的。现在各级林业 、园艺
部门开展这个名贵树种的资源调查[ 30] 、生境恢复和引
种培育[8～ 10 ,29] ,使得夏蜡梅的野生居群出现可喜的扩
大趋势。本文的研究 ,也正是为物种保护的目的提供
一点理论上的依据。
参　考　文　献
1.蒋英 ,李秉涛.中国植物志.北京:科学出版社, 1979.30(2):2
～ 10
2.张若蕙,刘洪谔.世界蜡梅.北京:中国科学技术出版社 ,1998
3.章绍尧,毛宗国.夏蜡梅.傅立国主编.中国植物红皮书—稀
有濒危植物(第 1册).北京:科学出版社 , 1992 , 196
4.张若蕙.夏蜡梅.浙江珍稀濒危植物.杭州:浙江科学技术出
版社 ,1994
5.汤彦承 ,向秋云.华东地区一些植物的细胞学研究(1).植物
分类学报 ,1987 , 25(1):1～ 8
6.吴征镒.中国种子植物属的分布区类型.云南植物研究,
1991 ,增刊 IV:11～ 139
7.郑万钧 ,章绍尧 ,洪涛 ,等.中国经济树木新种及学名订正.
林业科学 ,1963 , 8(1):1～ 14
8.陈辉.夏蜡梅引种繁殖实验.江西林业科技 ,1992 , 5:22～ 23
9.张若蕙 ,刘洪谔, 沈锡康, 等.8种蜡梅的繁殖.浙江林业科
技 , 1994 , 14(1):1～ 7
10.贾春 ,刘兴剑 ,何树兰, 等.珍稀濒危树种的迁地保育以及
在城市建设中的作用.江苏林业科技 ,2002 , 29(4):27～ 30
11.黄坚钦.夏蜡梅花芽分化及雄配子体发育.林业科学研究,
1998 ,11(4):439～ 442
12.刘洪谔 ,徐耀良,杨逢春 ,等.蜡梅科植物的开花与传粉.北
京林业大学学报, 1999 ,21(2):120～ 123
13.黄坚钦 ,何小春,金水虎 ,等.夏蜡梅的双受精和种子形成.
浙江林学院学报, 1999 ,16(3):219～ 223
14.李林初.夏蜡梅属起源的探讨.西北植物学报 ,1988 , 8(2):67
～ 72
15.黄坚钦 ,张若蕙.蜡梅科 9种叶的比较解剖.浙江林学院学
报 , 1995 , 12(3):237～ 241
16.张若蕙 ,沈湘林.蜡梅科的分类及地理分布与演化.北京林
业大学学报, 1999, 21(2):7～ 11
17.李烨 ,李秉涛.蜡梅科植物的叶表皮特征及其在分类上的
意义.热带亚热带植物学报, 1999 ,7(3):202～ 206
18.张若蕙 ,张金谈,郝海平.蜡梅科的花粉形态及其系统位置
的探讨.浙江林学院学报 , 1989 , 6(1):1～ 8
19.李林初.夏蜡梅属花粉形态的研究.植物研究通报, 1990 , 10
(1):93～ 98
432 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24卷
20.Sax K.Chromosome behavior in Calycanthus.J Arnold Arbor ,
1933 ,14:279～ 381
21.李林初.夏蜡梅的核型研究.广西植物 ,1986 , 6(3):221～ 224
22.李林初.夏蜡梅属的细胞地理学研究.广西植物, 1989 , 9(4):
311～ 316
23.刘洪谔,张若蕙 ,黄少甫 ,等.8种蜡梅的染色体研究.浙江
林学院学报 , 1996 , 13(1):28～ 33
24.张宏伟,翁东明, 徐荣章.夏蜡梅生态生物学特性的研究.
浙江林业科技, 1997 ,17(1):15～ 17
25.徐耀良,张若蕙, 周骋.夏蜡梅的群落学研究.浙江林学院
学报, 1997 ,14(4):355～ 362
26.王胜奎.森林可持续发展的动态优化模型.浙江林学院学
报 ,2001 , 18(3):233～ 237
27.张方钢,陈征海, 邱瑶德 ,等.夏蜡梅种群的分布数量及其
主要群落类型.植物研究 ,2001 , 21(4):620～ 623
28.朱 .植物染色体及染色体技术.北京:科学出版社, 1982.
99～ 114
29.兰伟.夏蜡梅的繁殖技术.植物杂志, 2001 ,6:26
30.孙孟军,陈征海, 翁卫松, 等.浙江珍稀濒危植物调查新发
现.浙江林业科技, 2001 ,21(4):7～ 10
图　版　说　明
Explanation of plate
图版Ⅰ　1.夏蜡梅有丝分裂中期体细胞, 2n =22;2～ 8.减数
分裂各时期;2.前期;3.中期Ⅰ;4.后期Ⅰ, 染色体行为正常;
5.后期Ⅰ, 出现落后染色体;6.末期Ⅰ, 出现染色体桥;7.后期
Ⅱ, 染色体行为正常;8.后期Ⅱ, 具落后染色体.(所有图片:
1 cm标尺均为5μm)
PlateⅠ　1.Mitotic somatic metaphase cell of Calycanthus chinensis ,
2n = 22;2～ 8.Meiotic process of C.chinensis;2.Prophase;3.
Metaphase Ⅰ;4.Anaphase Ⅰ, chromosome behavior normal;5.
AnaphaseⅠ, lagging chromosome occurred;6.telophase Ⅰ, chromo-
some bridge occurred;7.AnaphaseⅡ, chromosome behavior normal;
8.Anaphase Ⅱ, lagging chromosome occurred.(photos magnifica-
tion:1 cm scale bar equals to 5μm)
4334期　　　　　　　　　　　　　王恒昌等:珍稀濒危植物夏蜡梅的减数分裂观察