全 文 ：园 艺 学 报 ， （ ）： – 2011 38 7 1371 1376 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2011–03–21；修回日期：2011–05–04
基金项目：国家科技基础性工作专项（2007FY110500-10）
君子兰未成熟胚四倍体诱导及染色体数鉴定
王 冲1，雷家军1,*，邢桂梅2，姜 闯3
（1沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110866；2辽宁省农业科学院花卉研究所，沈阳 110866；3辽宁省农业科学院现代
园艺展示中心，沈阳 110866）
摘 要：以君子兰（Clivia miniata Regel.）品种‘胜利’为试材，采用一种新型外植体未成熟胚，利
用秋水仙素与组织培养相结合的方法，研究秋水仙素浓度、处理时间和不同胚龄对未成熟胚诱导加倍的
影响。结果表明：在MS + NAA 2.0 mg · L-1 + BA 1.5 mg · L-1培养基上，0.01%秋水仙素处理 180 d胚龄的
未成熟胚 20 d诱变效果最佳，四倍体诱变率最高，达 30.8%，形态变化率达 36.5%，死亡率为 34.1%。经
0.03%秋水仙素处理 120 d胚龄的未成熟胚 30 d诱变效果也较好，四倍体诱变率较高，达 24.0%，形态变化
率达 21.1%，死亡率为 46.7%。经染色体数观察，加倍处理后代中存在 2x、4x和混倍体植株。随机调查了
267 株加倍处理植株，得到 30 株四倍体（2n = 4x = 44）、194 株二倍体（2n = 2x = 22）和 43 株混倍体，
平均四倍体诱变率为 11.2%。秋水仙素处理出现的植株生长缓慢，生根明显较晚，叶片变宽变短等形态变
化可以作为加倍的初期有效判断指标。
关键词：君子兰；未成熟胚；四倍体；染色体
中图分类号：S 682.1 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）07-1371-06
Tetraploid Induction and Chromosome Identification from Immature Embryo
with Colchicine Treatment in Clivia miniata
WANG Chong1，LEI Jia-jun1,*，XING Gui-mei2，and JIANG Chuang3
（1College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China；2Institute of Floriculture，Liaoning
Academy of Agricultural Sciences，Shenyang 110866，China；3Exhibition Center of Modern Horticulture，Liaoning Academy
of Agricultural Sciences，Shenyang 110866，China）
Abstract：The immature embryos of Clivia miniata Regel.‘Shengli’were used as the explants to
induce polyploid plants via colchicine treatment combined with tissue culture. The effects of colchicine
concentration，treatment duration and embryo age on inducing polyploid plants were studied. The results
showed that culturing 180 d immature embryos for 20 d on MS + NAA 2.0 mg · L-1 + BA 1.5 mg · L-1
containing 0.01% colchicine was the most effective treatment，with 30.8% tetraploid induction rate，36.5%
morphological change rate and 34.1% death rate. The treatment was also excellent that culturing 120 d
immature embryos for 30 d on the same medium containing 0.03% colchicine with the induction rate of
tetraploid 24.0%，morphological change rate of 21.1% and death rate of 46.7%. Among 267 colchicine-
inducing plantlets checked，30 were tetraploid（2n = 4x = 44），194 diploid（2n = 2x = 22）and 43 mixoploid.
The average tetraploid-induced rate was 11.2%. In tube stage，the characteristics of slower growth，later
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：jiajunlei@yahoo.com.cn）
1372 园 艺 学 报 38 卷
and shorter roots，and wider and thicker leaves could be regarded as the available estimation indexes to the
colchicine-induced tetraploid plants.
Key words：Clivia miniata Regel.；immature embryo；tetraploid；chromosome
君子兰（Clivia miniata Regel.）为石蒜科君子兰属多年生草本花卉，具有很高的观赏价值。多
倍体是植物进化的主要方式之一，利用染色体加倍技术诱导的多倍体植株，常表现出生长健壮、抗
逆性增强、花色加深、花瓣增多、花冠和果实变大等特性，可大大提高花卉的观赏价值。目前许多
花卉获得了多倍体植株，如金鱼草（张敩方和岳桦，1990）、月季（Roberts et al.，1990）、仙客来
（Takamura & Miyajima，1996）、虞美人（马新才 等，2003）、齿瓣石斛（李涵 等，2005）、唐菖
蒲（Suzuki et al.，2005）、百合（郑思乡 等，2004；Wu & Zheng，2007）、红掌（张志胜 等，2007）、
丛生福禄考（Zhang et al.，2008）、非洲菊（李涵 等，2009）、紫薇（Ye & Tong，2010）等。国内
外关于君子兰离体培养和染色体加倍的研究报道很少，邢桂梅等（2007）研究表明君子兰多种外植
体离体培养均存在愈伤组织诱导周期长，分化率低，繁殖系数低等问题。牛维和等（1986）用秋水
仙素直接浸泡法处理君子兰种子和幼苗得到了加倍植株，但发现秋水仙素毒性很大，可造成种子、
幼苗死亡或生长发育不良。van Voorst（2006）用秋水仙素直接浸泡法处理君子兰萌发的种子，得到
了一些加倍植株和嵌合体植株。本试验中采用秋水仙素结合组织培养法对君子兰不同胚龄的未成熟
胚进行加倍处理，探索君子兰染色体加倍技术。
1 材料与方法
1.1 材料及其未成熟胚多倍体的诱导
试验于 2008 年 7 月 20 日—2010 年 10 月 20 日进行。大花君子兰试材取自沈阳农业大学花卉基
地，品种为‘胜利’（2n = 2x = 22）。未成熟胚的胚龄是指自花授粉后的天数。
取君子兰自花授粉后不同胚龄的果实，用自来水冲洗干净后，于超净工作台上用 70%的酒精表
面消毒，再用无菌水漂洗 3 次。
处理 1：分别剥取 120 d胚龄的未成熟胚，接种在分别含 0、0.005%、0.01%和 0.03%秋水仙素的
MS + NAA 2.0 mg · L-1 + BA 1.5 mg · L-1培养基中进行加倍诱导，分别处理 10、20 和 30 d后转到不含
秋水仙素的培养基中。
处理 2：分别剥取 120、150 和 180 d 胚龄的未成熟胚接种在含 0.01%秋水仙素的上述培养基上，
120 d 和 150 d 胚龄的未成熟胚处理 10、20、30 d；180 d 胚龄的未成熟胚处理 20、40 和 60 d，之后
均转到不含秋水仙素的培养基中。
每隔 7 d 观察胚的生长、死亡和形态变化情况，统计死亡率和形态变化率。以植株生长缓慢，
生根明显较晚，叶色浓绿，叶片变宽变短作为初步判断加倍的形态变化指标，形态变化率（%）= 出
现形态变化的胚数/接种胚数 × 100。
1.2 加倍处理植株的染色体数观察
将加倍处理植株转到 1/2 MS + NAA 1.5 mg · L-1 + AC 2.0 g · L-1的生根培养基中，诱导生根后，
从秋水仙素诱导的所有处理和对照植株中分别随机检测了267株和10株。采用压片法观察染色体数，
每个植株至少观察 10 个根尖细胞。根尖用饱和对二氯苯于 4 ℃低温下预处理 24 h，5 mol · L-1盐酸
软化 10 ~ 15 min，再采用改良卡宝品红染色 15 ~ 20 min，压片镜检。
7 期 王 冲等：君子兰未成熟胚四倍体诱导及染色体数鉴定 1373
2 结果与分析
2.1 秋水仙素不同浓度和处理时间对未成熟胚存活和形态变化的影响
观察发现，胚龄 120 d 的未成熟胚接种于正常培养基上，5 d 后胚由浅黄变成深黄色，胚基部开
始变大；10 ~ 15 d 后长出胚芽鞘；30 d 后胚变成深绿色，长出第 1 片真叶。接种在含秋水仙素培养
基上的胚萌发早晚与对照差别不大（图版，1）。大部分经秋水仙素处理的胚转入正常培养基中培养
30 d 后，会出现褐化现象，部分胚未经膨大就褐化死亡，或胚芽鞘刚萌发时生长点就褐化死亡（图
版，2），仅有部分褐化胚继续培养后重新萌发出新叶（图版，3）。部分经秋水仙素处理的植株生长
缓慢，生根明显较晚，叶色浓绿，叶片变宽变短（图版，4），而对照均未出现褐化死亡现象和具有
加倍特征变化的植株。
君子兰 120 d 胚龄的未成熟胚对培养基中的秋水仙素不敏感，低浓度秋水仙素（0.005%）处理
未成熟胚时，死亡率和形态变化率都较低；随着秋水仙素浓度增加和处理时间延长，死亡率增加（表
1）。高浓度秋水仙素（0.030%）处理时，死亡率和形态变化率都较高。未成熟胚的胚龄为 120 d 时，
多倍体诱导的最佳处理组合是用 0.030%秋水仙素处理 30 d，形态变化率达 21.1%，死亡率为 46.7%。
表 1 秋水仙素不同浓度和处理时间对君子兰 120 d 胚龄的未成熟胚存活和形态变化的影响
Table 1 Effects of colchicine concentration and treatment duration on survival and morphological change of 120 d
immature embryo in Clivia miniata‘Shengli’
秋水仙素浓度/%
Colchicine concentration
处理时间/d
Treatment duration
处理胚数
Number of embryos
treated
死亡胚数
Number of dead
embryos
死亡率/%
Death rate
形态变化率/%
Morphological
change rate
0 30 90 0 0 0
10 90 3 3.3 3.3
20 90 14 15.6 5.6
0.005
30 90 5 5.6 6.7
10 90 3 3.3 4.4
20 90 17 18.9 8.9
0.010
30 90 38 42.2 10.0
0.030 10 90 9 10.0 6.7
20 90 35 38.9 16.7
30 90 42 46.7 21.1
2.2 不同胚龄对未成熟胚加倍处理存活和形态变化的影响
分别将不同胚龄的未成熟胚接种在含 0.01%秋水仙素的培养基上诱导加倍，处理不同时间后转
到不含秋水仙素的正常培养基中。观察发现，不同胚龄的未成熟胚萌发时间没有明显差异，但死亡
率不同。0.01%秋水仙素处理 20 d 时，胚龄为 120、150 和 180 d 的未成熟胚死亡率分别为 15.0%、
8.1%和 34.1%，形态变化率分别达 6.0%、21.6%和 36.6%（表 2），可见，胚龄为 180 d 的未成熟胚
死亡率和形态变化率明显高于 120 和 150 d 的未成熟胚。当秋水仙素处理时间延长到 60 d 时，180 d
胚龄的未成熟胚死亡率达到一半以上（53.7%），形态变化率为 19.5%。
2.3 加倍处理植株的染色体数
如表 3 所示，随机观察 267 个秋水仙素处理的植株，其中 194 个为未加倍的二倍体植株（72.7%），
30 个四倍体植株（11.2%）和 43 个混倍体植株（16.1%）。未加倍植株为二倍体，2n = 2x =22（图版，
5）。四倍体植株染色体数为 44 条，2n = 4x = 44（图版，6）。混倍体植株的根尖染色体数有不同程
1374 园 艺 学 报 38 卷
度的变异，观察到 1 株同时具有 44 条和 30 条染色体的植株（2n = 30，44）（图版，7、8）。
未成熟胚的胚龄、秋水仙素浓度和处理时间都直接影响处理植株的加倍效果。对于 120 d 胚龄
的未成熟胚，高秋水仙素浓度（0.030%）处理，四倍体诱变率高于低秋水仙素（0.005%）处理。用
0.010%秋水仙素处理 120、150 和 180 d 胚龄的未成熟胚 20 d 时，其加倍诱导效果无明显差异。说
明秋水仙素在一定浓度范围（0.005% ~ 0.030%）、一定处理时间（10 ~ 30 d）、一定胚龄（120 ~180 d）
下对君子兰未成熟胚诱导加倍均较有效，都可得到加倍植株。
试验中还观察到，检测为加倍的四倍体植株绝大多数是秋水仙素处理过程中未成熟胚出现褐
化、生长缓慢、生根明显较晚、叶色浓绿、叶片变宽变短等形态变化的植株，尤其在植株生长前期
这种变化明显，而后期这种形态变化与对照相比差异会逐渐减小。而未出现这种形态变化的植株则
绝大部分为二倍体，因此秋水仙素处理出现形态变化（尤其早期）可以作为是否加倍的初期有效判
断标志。
表 2 不同胚龄和 0.010%秋水仙素处理时间对君子兰未成熟胚存活和形态变化的影响
Table 2 Effects of the different embryo age and treatment duration on the survival and morphological change of immature embryo treated
by 0.010% colchicine in Clivia miniata‘Shengli’
胚龄/d
Embryo age
处理时间/d
Treatment duration
处理胚数
Number of embryos
treated
死亡胚数
Number of dead
embryos
死亡率/%
Death rate
形态变化率/%
Morphological
change rate
10 81 1 1.2 4.9
20 100 15 15.0 6.0
120
30 93 38 40.9 13.9
10 47 2 4.3 8.5
20 37 3 8.1 21.6
150
30 57 7 12.3 26.3
180 20 41 14 34.1 36.6
40 44 15 34.1 20.4
60 41 22 53.7 19.5
表 3 秋水仙素不同浓度、处理时间及胚龄对君子兰未成熟胚加倍的影响
Table 3 Effects of colchicine concentration，treatment duration and embryo age on chromosome doubling
of immature embryo in Clivia miniata‘Shengli’
不同倍性植株数
Number of plants with different ploidy 胚龄/d
Embryo age
秋水仙素浓度/%
Colchicine concentration
处理时间/d
Treatment
duration
检测植株数
Number of
individuals checked 二倍体
Diploid
混倍体
Mixoploid
四倍体
Tetraploid
10 15 14 0 1
20 21 17 2 2
0.005
30 21 16 3 2
10 21 18 2 1
20 19 15 2 2
0.010
30 19 13 4 2
10 26 20 4 2
20 16 12 2 2
120
0.030
30 25 14 5 6
10 15 12 2 1
20 14 10 3 1
150 0.010
30 15 9 4 2
20 13 6 3 4
40 13 8 4 1
180 0.010
60 14 10 3 1
总株数 Total 267 194 43 30
诱变率/% Induction rate – 72.7 16.1 11.2
7 期 王 冲等：君子兰未成熟胚四倍体诱导及染色体数鉴定 1375
图版说明：1. 120 d 胚龄的君子兰未成熟胚接种在含 0.030%秋水仙素培养基上处理 0 d；2. 120 d 胚龄的未成熟胚接种在含 0.030%秋水仙素
培养基上处理 30 d 后褐化现象；3. 褐化的胚继续培养诱导产生植株；4. 秋水仙素诱导的四倍体植株（左）和对照植株（右）；5. 二倍体植
株染色体数（2n = 2x = 22）；6. 四倍体植株染色体数（2n = 4x = 44）；7、8. 1 个混倍体植株染色体数（2n = 30、44）。
Explanation of plates：1. Immature embryos of 120 d were cultured for 0 d on the medium containing 0.030% colchicine；2. Immature embryos of
120 d turned brown after 30 d that cultured on the medium containing 0.030% colchicine；3. Plantlets sprouted from the browned embryos；4.
Tetraploid plants induced by colchicine（left）and in control（right）；5. The chromosome number of diploid（2n = 2x = 22）；6. The chromosome
number of tetraploid（2n = 4x = 44）；7，8. The chromosome number of one mixoploid plant（2n = 30，44，respectively）.
3 讨论
利用秋水仙素和组织培养相结合的方法对外植体进行加倍诱导是获得园艺植物多倍体的有效
方法，可以提高诱变率。不同外植体和不同处理方法对多倍体诱导效果均存在明显影响。许多研究
表明，离体培养的诱变材料应选取植株或组织分裂最旺盛的时期和部位，例如茎尖（雷家军 等，
1999）、丛生芽（李涵 等，2005）、愈伤组织（张志胜 等，2007）、原球茎（李秀兰和安东，2009）、
类原球茎（崔广荣 等，2009）等。张志胜等（2007）利用秋水仙素处理红掌愈伤组织，其变异率最
高达 45.5%。本试验选取君子兰未成熟胚为外植体，接种时直接先用 70%酒精棉球对果实表面进行
擦拭消毒，然后剥取出种子，用无菌镊子夹出胚即可接种，几乎没有污染，取材方便，操作简单。
通常君子兰从授粉到果实成熟需要 300 ~ 360 d，授粉后 120 d 左右，种子较软，此时可肉眼观察到
未成熟胚，容易剥取出胚；授粉后 180 d 时，种子开始变硬，取胚开始较难。同时，作者还选取君
子兰种子（成熟胚）为外植体，采用秋水仙素结合离体培养法进行加倍处理，未能得到加倍植株，
这可能是由于君子兰种子胚乳很大及种皮障碍使胚很难吸收秋水仙素的缘故。因此，未成熟胚是君
子兰诱导染色体加倍的良好外植体。本试验结果表明，君子兰未成熟胚离体加倍诱导四倍体的平均
诱变率为 11.2%，胚龄为 120、150 和 180 d 未成熟胚处理均可获得加倍植株，以胚龄 180 d 诱导效
果最佳。
秋水仙素浓度和处理时间是影响离体诱导多倍体成功的重要因素。处理浓度、处理时间和诱导
方法之间是相互关联的，低浓度、长时间处理多采用固体培养基诱导法，而高浓度、短时间处理多
采用溶液浸溃法。李涵等（2009）对非洲菊两个品种的丛生芽进行离体加倍诱导，发现对低浓度、
短时间诱导表现不敏感，随着秋水仙素浓度升高和处理时间延长，其死亡率并未发生较大变化，但
诱变率有较大提高，0.1%秋水仙素处理 48 h 诱变率达 10% ~ 16%。本试验结果表明，君子兰未成熟
胚对培养基中的秋水仙素不敏感，低浓度处理时诱变率低，高浓度、短时间处理诱变效果相对较好，
但秋水仙素在一定浓度范围和处理时间内均可获得加倍植株。
1376 园 艺 学 报 38 卷
经染色体数观察发现，利用秋水仙素诱导君子兰未成熟胚成功获得了同源四倍体植株，同时得
到一些混倍体植株。经秋水仙素诱导后的加倍植株通过炼苗后移栽到温室内，成活率可达 70%。初
步观察发现，四倍体植株生长发育明显较慢，叶片明显变厚，表面粗糙，叶色深，根短粗且数量较
少，不易发生新根；而二倍体植株生长较快，叶面光滑，叶片较薄，根相对细长且数量较多。
References
Cui Guang-rong，Shangguan Ling-fei，Zhang Zi-xue，Hu Neng-bing，Zhang Cong-yu，Hou Xi-lin. 2009. Colchicines chemical induction during
propagation of protocorm-like bodies of Oncidium in liquid culture. Acta Horticulturae Sinica，36 (9)：1385–1389. (in Chinese)
崔广荣，上官凌飞，张子学，胡能兵，张从宇，侯喜林. 2009. 文心兰类原球茎液体增殖过程中秋水仙素化学诱变. 园艺学报，36 (9)：
1385–1389.
Lei Jia-jun，Wu Lu-ping，Dai Han-ping，Hu Wen-yu，Ge Hui-bo. 1999. Study on chromosome doubling from shoot-tip culture in strawberry. Acta
Horticulturae Sinica，26 (1)：13–18. (in Chinese)
雷家军，吴禄平，代汉萍，胡文玉，葛会波. 1999. 草莓茎尖染色体加倍研究. 园艺学报，26 (1)：13–18.
Li Han，Yan Bo，Zhang Ting，Jiang Ya-lian，Zhang Hao，Yu Li-xia，Li Shen-chong. 2009. Preliminary studies on polyploidy mutation of cut flower
Gerbera jamesonii Bolus. Acta Horticulturae Sinica，36 (4)：605–610. (in Chinese)
李 涵，鄢 波，张 婷，蒋亚莲，张 颢，于丽霞，李绅崇. 2009. 切花非洲菊多倍体诱变初报. 园艺学报，36 (4)：605–610.
Li Han，Zheng Si-xiang，Long Chun-lin. 2005. Induction of polyploid of Dendrobium devonianum. Acta Botanica Yunnanica，27 (5)：552–556. (in
Chinese)
李 涵，郑思乡，龙春林. 2005. 齿瓣石斛多倍体的诱导初报. 云南植物研究，27 (5)：552–556.
Li Xiu-lan，An Dong. 2009. Induction and identification of autotetraploids in Dendrobium. Acta Horticulturae Sinica，36 (8)：1239–1242. (in
Chinese)
李秀兰，安 东. 2009. 秋石斛同源四倍体诱导与鉴定. 园艺学报，36 (8)：1239–1242.
Ma Xin-cai，Dai Jian-min，Li Pei-huan，Dong Xiao-ying. 2003. Preliminarily study on polyploid induction of Papaver rhoeas L. by chemical
mutation. Journal of Laiyang Agricultural College，20 (3) ：172–174. ( in Chinese)
马新才，戴建民，李培环，董晓颖. 2003. 虞美人多倍体化学诱变研究初报. 莱阳农学院学报，20 (3) ：172–174.
Niu Wei-he，Xu Yu-bing，Liu Ji-hong. 1986. A preliminary study on the induction of polyploidy Clivia miniata Regel. Acta Horticulturae Sinica，13
(1)：61–63. (in Chinese)
牛维和，徐玉冰，刘继红. 1986. 诱导君子兰多倍体的研究初报. 园艺学报，13 (1)：61–63.
Roberts A，Lloyd D，Short K. 1990. In vitro procedures for the induction of tetraploidy in a diploid rose. Euphytica，49：33–38.
Suzuki K，Takatsu Y，Gonai T，Kasumi M. 2005. Plant regeneration and chromosome doubling of wild Gladiolus species. Acta Horticulturae，673：
175–181.
Takamura T，Miyajima I. 1996. Colchicine induced tetraploids in yellow-flowered cyclamens and their characteristics. Scientia Horticulturae，65：
305–312.
van Voorst A. 2006. Ploidy research in Clivia-an update // Clivia 8. The Clivia Society of South Africa：56–63.
Wu H Z，Zheng S X. 2007. Diploid female gametes induced by colchicine in Oriental lilies. Scientia Horticulturae，114：50–53.
Xing Gui-mei，Bi Xiao-ying，Lei Jia-jun. 2007. Floral organ in vitro culture of Clivia miniata. Acta Horticulturae Sinica，34 (6)：1563–1568. (in
Chinese)
邢桂梅，毕晓颖，雷家军. 2007. 君子兰花器官离体培养. 园艺学报，34 (6)：1563–1568.
Ye Y M，Tong J. 2010. Morphological and cytological studies of diploid and colchicine-induced tetraploid lines of crape myrtle（Lagerstroemia indica
L.）. Scientia Horticulturae，124：95–101.
Zhang Xiao-fang，Yue Hua. 1990. The preliminary study on polyploid of Antirrhinum majus L. Acta Horticulturae Sinica，17 (1)：76–80. (in
Chinese)
张敩方，岳 桦. 1990. 诱导金鱼草多倍体的初步研究. 园艺学报，17 (1)：76–80.
Zhang Zhi-sheng，Li Yang-hui，Jiang Lei，Li Yun，Wang Zhu-ying，Xia Qing，Yi Mao-sheng. 2007. In vitro tetraploid induction and its identification
in Anthurium andraeanum. Acta Horticulturae Sinica，34 (3)：729–734. (in Chinese)
张志胜，黎扬辉，姜 蕾，李 运，王朱莹，夏 晴，易懋升. 2007. 红掌四倍体的离体诱导及其鉴定. 园艺学报，34 (3)：729–734.
Zhang Z H，Dai H Y，Xiao M，Liu X. 2008. In vitro induction of tetraploids in Phlox subulata L. Euphytica，159：59–65.
Zheng Si-xiang，Zhang Hai-long，Dong Zhi-yuan，Lei Xiao-yun，Hu Xiu，Zhou Li-juan. 2004. Polyploidy induction and in vitro bulb propagation
of Lilium Oriental hybrids. Journal of Southwest Agricultural University，26 (3)：260–263. (in Chinese)
郑思乡，章海龙，董志渊，雷小云，胡 秀，周丽娟. 2004. 东方百合多倍体诱导及种球繁育的研究. 西南农业大学学报，26 (3)：260–263.