全 文 ：　　1997—02—18收稿。
周朝鸿助理研究员(中国林业科学研究院资源昆虫研究所　昆明　650216)。
* 本文由作者的硕士论文整理而成。
三种百合属植物再生植株的染色体数量变异*
周朝鸿
　　关键词　淡黄花百合　通江百合　百合　染色体数量变异　有丝分裂异常
　　百合属植物的组织培养,已有不少报道[ 1～3] ,但对其组织培养物, 尤其再生植株染色体变
异进行研究的资料较少。为探讨百合属植物离体条件下体细胞变异的特征、起源,本文对其 3
个种再生植株的染色体数量变异情况进行了观察和分析。
1　材料和方法
　　以引种栽培于昆明云南大学生态研究所实验地的淡黄花百合( L ilium sulphureum
Baker)、通江百合( L . sargent iae Wilson)、百合( L . sp. ) 3个种为实验材料。取植株上部叶腋间
的珠芽,流水洗净,分别用 70%酒精、0. 1%升汞消毒 2 min 和 20 min,无菌水洗 6次,切取约
0. 5 cm×0. 5 cm 的鳞片块, 接种于 MS 附加 0. 2 mg/ L NAA 和 0. 2 mg / L BA 的培养基( 3%
蔗糖, 0. 6%琼脂) ,在恒温( 25 ±2 ℃)、光照( 2 000 lux, 12～14 h/ d)下培养。培养20～30 d大
部分外植体长出愈伤组织后,转入 MS 附加 0. 2 mg / L NAA 和 1 mg / L BA 的培养基增殖和
分化,约 30 d继代培养 1次。
芽长成具叶、小鳞茎植株后,转入生根培养基( 1/ 2 M S 无机盐+ 1/ 2 M S有机物+ 1 mg/ L
IBA, 蔗糖 1. 5%, 琼脂 0. 6% )诱导生根。培养20～30 d根长至 3～10 mm 长时,取根尖作细胞
学观察。
取的根尖, 以 0. 05%或 0. 025%秋水仙素水溶液于 4～6 ℃预处理 18～24 h,卡诺Ⅰ固定
液低温( 4～6 ℃)固定 24 h,移置 70%酒精中, 于冰箱中贮存。用 1 N 盐酸在室温下水解 18～
25 min,水洗 2次,改良石炭酸碱性品红染色,压片。镜检,统计, 照相。
2　结果与讨论
　　3种百合再生植株体细胞均不同程度地发生了染色体数量变异(图版Ⅰ、Ⅱ)。正常体细胞
染色体数均为 2n= 2X= 24。变异包括倍性变异和非倍性变异。倍性变异发现于淡黄花百合和
百合细胞中, 淡黄花百合的变异类型为 3倍体和 4倍体, 百合的变异类型为 3倍体。非倍性变
异在 3个种中都出现, 且变异范围一致,即 2n= 22( 2X- 2) , 23( 2X- 1) , 25( 2X+ 1) , 26( 2X+
2)。各变异类型出现的频率见表 1。
林业科学研究　1997, 10( 6) : 663～667
Forest Research 　　 　　　
表 1　3种百合再生植株体细胞染色体数变异频率
种　名 检查植株总数
观察细胞
总数
有不同染色体数的细胞数和百分数
　　　染色体数倍性变化　　　 　　　　　染色体数非倍性变化　　　　　
24 36 48 22 23 25 26
淡黄花百合 25 211 172 1 3 4 9 18 4
81. 57% 0. 47% 1. 41% 1. 90% 4. 27% 8. 53% 1. 90%
通江百合 55 499 421 12 25 28 13
84. 37% 2. 40% 5. 01% 5. 61% 2. 61%
百合( L . sp. ) 33 385 323 2 12 17 21 10
83. 90% 0. 52% 3. 12% 4. 42% 5. 45% 2. 60%
　　在再生植株的细胞学观察中,发现不少有丝分裂异常现象,其中以微核最为常见,其它有
染色体桥、染色质桥、染色体断片、染色体落后、不均等分裂、3极有丝分裂等(图版Ⅱ,表 2)。
　　( 1)许多研究[ 4～6, 8, 10]说明, 组织培养中普
遍会发生染色体数量变异。淡黄花百合、通江
百合、百合再生植株都观察到了染色体数量变
异,可认为是这几种百合属植物在组织培养中
出现的正常现象。
组织培养过程中的染色体数量变异,普遍
被认为是有丝分裂异常所致[ 4, 8～9]。实验中观
察到的有丝分裂异常现象, 可视为染色体数量
变异和结构变异最直接的细胞学证据。已知细
表 2　3 种百合再生植株有丝分裂异常出现频率
现　象
　淡黄花百合　 　通江百合　 　百合( L . s p. ) 　
出现
次数
频率
( % )
出现
次数
频率
( % )
出现
次数
频率
( % )
微核 8 3. 76 15 3. 01 22 5. 71
染色体落后 1 0. 47 1 0. 20 3 0. 78
染色体断片 13 2. 61 4 1. 04
染色体桥 2 0. 40 2 0. 52
染色质桥 1 0. 47 1 0. 20 1 0. 26
三极分裂 1 0. 26
不均等分裂 2 0. 94 4 0. 80 3 0. 78
胞分裂的整个过程是处于某些基因或基因群非常精确的控制之下 [ 7] ,据此推论,组培中物理和
化学(激素、培养基成分)因素的存在,影响调控细胞分裂的基因表达, 从而导致染色体数量变
异发生。
( 2)培养系统里多倍体细胞的出现, 很大程度决定于和母系有关的繁殖率和多倍化率 [ 4]。
培养中多倍体细胞出现的频率极低, 这从一个侧面反映了 3个种外植体的多倍化率是很低的。
这种状况,可以从其染色体系统加以分析。百合属植物属于大染色体类群,且染色体基数较高。
大染色体和高基数必然易于导致有丝分裂中染色体交错纠缠,使断裂、缺失、易位重复、倒位等
结构变异机率增加。植物界,多倍化现象具有普遍性,多倍体是植物进化的重要途径,但对于百
合属植物, 如果在大染色体和高基数上再多倍化,所产生的结构变异遗传负荷会很高,因而多
倍化仅能作为次要的进化方式。
( 3)培养系统的选择效应。染色体数量变异的频率, 很大程度上依赖于培养系统的选择效
应[ 8]。从实验结果看, 3个种中 2n= 2X+ 1= 25细胞出现频率最高,表明这类变异细胞适合度
最高,选择对之最有利。另外,除少数例外, 2X+ 1细胞的频率总是大于 2X- 1细胞, 2X+ 2细
胞的频率总是大于 2X- 2细胞,说明等位基因的增加比等位基因减少所引起的遗传学效应要
缓和。对 3个种 113个再生植株近 1 000个细胞染色体数检查,没有发现增减 3条以上的细
胞,表明增减 3条以上染色体导致过多遗传改变,其细胞将致死。
( 4)变异细胞的前途。变异细胞因其遗传物质不均衡分配,全能性下降, 可以预料,随着继
代培养的长期进行,许多变异细胞将被淘汰。但不容忽视,多类型的变异细胞有可能提供那些
664 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　10 卷
具竞争优势的类型,从而导致新基因型的植株出现, 这一方向在百合属植物的进化和细胞育种
上意义很大。
参　考　文　献
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Chromosomal Numerical Variations in
Regenerated Plants of 3 Species in Lilium
Zhou Chaohong
　　Abstract　Cytolog ical observ at ion on regenerated plants of Li lium sulphureum, L . sar-
gent iae and L . sp. has discovered the occurrences of chromosomal numer ical variat ions. T he
variat ions include ploidy and aneuploidy changes in chr omosomal number. The ploidy var ia-
tions found in L . sulphur eum and L . sp. , w ithin the range of 2n= 3x , 4x . The aneuplo idy
variat ions found in all 3 species, within the range of 2n= 2x- 2, 2x- 1, 2x+ 1, 2x+ 2. Fur-
thermo re, some abnormalities of mitoses have been obser ved.
　　Key words　L ilium sulp hureum　L . sar gent iae 　L . sp. 　chromosomal numerical vari-
ation　abnormality of mitoses
　　Zh ou Ch aohon g, Assis tant Profess or ( T he Research Ins titute of Economic Ins ects , CAF　 Kunming　 650216) .
6656 期　　　　　　　　周朝鸿: 三种百合属植物再生植株的染色体数量变异
图　版　Ⅰ
　　1～3.分别为淡黄花百合、通江百合、百合( L . s p. )具正常染色体( 24条)的细胞; 4～7.淡黄花百合分别具 22、
23、25、26条染色体的细胞; 8～11.通江百合分别具 22、23、25、26条染色体的细胞; 12.百合(L . sp. )具 22条染色体
的细胞( 495×) .
666 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　10 卷
图　版　Ⅱ
　　 1～3.百合( L . sp. ) 分别具 23、25、26条染色体的细胞; 4.微核(通江百合) ; 5.百合 (L . sp) 3倍体( 36条)细胞;
6.淡黄花百合 4倍体( 48条)细胞; 7.染色体落后(淡黄花百合) ; 8.染色体桥 ( L . sp . ) ; 9.三极分裂( L . sp. ) ; 10. 不
均等分裂(通江百合) ; 11.染色质桥( L . sp . ) ( 495×) .
6676 期　　　　　　　　周朝鸿: 三种百合属植物再生植株的染色体数量变异