全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (2) : 411 - 416
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 10 - 30; 修回日期 : 2007 - 03 - 19
基金项目 : 上海市绿化管理局科学技术项目 ( F050304)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: huyonghong68@hotmail1com)
‘凤丹白 ’牡丹核型分析与减数分裂的细胞遗传学
观察
李子峰 1, 2 , 王　佳 2, 3 , 胡永红 23 , 刘庆华 1 , 秦　俊 2
(1 莱阳农学院环境艺术学院 , 山东青岛 266109; 2 上海植物园 , 上海 200231; 3 北京林业大学园林学院 , 北京
100083)
摘 　要 : 对江南牡丹品种 ‘凤丹白 ’的核型和花粉母细胞减数分裂行为进行研究。结果表明 : ‘凤丹
白’为二倍体 , 染色体数 2n = 10, 核型公式 : 2n = 2x = 10 = 6m + 2 sm + 2 st, 属于 2A型 , 没有观察到随体。
推测 ‘凤丹白 ’和杨山牡丹不是同物异名 , 主要表现在随体的有无。与杨山牡丹的核型进行比较发现 : 从
杨山牡丹演化到 ‘凤丹 ’系列是由纯合到不同等级的杂合。‘凤丹白 ’减数分裂过程中具有不同步性 , 在
后期 Ⅰ、末期 Ⅰ观察到染色体桥 , 后期 Ⅱ、末期 Ⅱ分别观察到 “对角线 ”桥、不均等分裂、双桥等现象。
上海地区观察 ‘凤丹白 ’花粉母细胞减数分裂的最佳取材时间为 2月底 ～3月初。
关键词 : 牡丹 ; 染色体 ; 核型 ; 花粉母细胞 ; 减数分裂
中图分类号 : S 685111　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0220411206
Karyotype Ana lysis and Cytology O bserva tion on M e iosis of Paeon ia ostii
‘Phoen ix W h ite’
L I Zi2feng1, 2 , WANG J ia2, 3 , HU Yong2hong23 , L IU Q ing2hua1 , and Q IN Jun2
(1 College of L andscape A rchitecture and A rt, Laiyang A gricultural U niversity, Q ingdao, Shandong 266109, Ch ina; 2 Shanghai
B otan ica l Garden, Shanghai 200231, Ch ina; 3 College of Landscape, B eijing Forestry U niversity, B eijing 100083, China)
Abstract: The karyotype and meiosis course of pollen mother cell on Paeon ia ostii‘Phoenix W hite’of
cultivar group of tree peony from South Yangtse R iver of China have been observed and researched. Results
show that the chromosome number of Paeon ia ostii‘Phoenix W hite’is 10. It is lip loid. Kitagawa is 2n = 2x
= 10 = 6m + 2 sm + 2 st, which is belong to 2A type. It has not observed chromosome satellites. Extrapolated
Paeon ia ostii‘Phoenix W hite’with Paeon ia ostii is not the different same thing, whether there is mainly dis2
p lays in chromosome satellites. Compare with the karyotype of Paeon ia ostii and show that from Paeon ia ostii to
Paeon ia ostii‘Phoenix W hite’evolved the course from pure to m ixed and shut different grade. Meiosis is out
of step. It was observed that the chromosome bridge was in anaphaseⅠ, telophaseⅠ and the‘diagonal’
bridge, sp lits unequally, one pair of bridges, etc. were in anaphaseⅡ, telophaseⅡ. The unusual phenome2
non in meiosis course of pollen mother cell of Paeon ia ostii‘PhoenixW hite’have been analyzed from cell sci2
ence of heredity level. The best time to observation of the pollen master cell meiosis is end of February to the
beginning of March in Shanghai.
Key words: Paeon ia ostii; Chromosome; Karyotype; Pollen mother cell; Meiosis
江南牡丹品种群 (Cultivar Group of Tree Peony from South Yangtse R iver of China) 是中国牡丹一个
重要组成品种群。
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‘凤丹 ’系列是江南牡丹品种群的一个亚群 , 由杨山牡丹 ( Paeon ia ostii T. Hong et J. X.
Zhang) 长期栽培演化形成的观赏兼药用的品种群 (李嘉珏 , 1999; 中国牡丹全书编纂委员会 ,
2002) , 具有植株高大 , 根系浅 , 耐湿热 , 结实率高 , 适应性强 , 病虫害少等特点 , 是江南地区培育
耐湿热品种的重要种质资源 (李嘉珏 , 2005)。
通过对江南牡丹品种群中最常见的 ‘凤丹白 ’品种进行核型分析与花粉母细胞减数分裂的研究 ,
一方面可为江南牡丹品种的演化、地理分布和分类学提供指导 ; 另一方面对于探讨江南牡丹杂交亲本
的育性 , 指导遗传育种工作 , 尤其在确定种间杂交组合 , 诱变育种等具有重要意义 , 可为江南牡丹品
种群的品种选育、杂交后代和新品种的鉴定、分类、推广提供重要的理论依据。
1　材料与方法
111　试材及取样
供试材料‘凤丹白 ’ ( Paeon ia ostii T. Hong et J. X. Zhang‘Phoenix W hite’) 的种子产自安徽铜
陵凤凰山 (2005年 8月采收 ) , 经沙藏后生根。花蕾取自上海植物园 4年生 ‘凤丹白 ’植株 ( 2005
年 9月上盆 )。
112　核型分析方法
核型分析采用根尖压片法。待根长至 015～115 cm时 , 上午 9～11时取根尖于卡诺固定液中 (冰
乙酸 ∶无水乙醇 = 1∶3) 固定 24 h; 固定后的根冲洗数次转移到 50%酒精中 ; 用 1 mol·L - 1 HCl溶液在
60℃的水浴解离 8～10 m in; 蒸馏水冲洗后 , 取根尖分生组织 1～2 mm, 用改良卡宝品红染色 ; 冰冻
法揭片 , 干燥后中性树胶封片。选取 5个染色体分散良好、着丝点清晰的细胞进行核型分析 (李懋
学和陈瑞阳 , 1985) 和核型分类 ( Stebbins, 1971)。
113　花粉母细胞减数分裂的观察方法
花粉母细胞减数分裂的观察采用花药压片法。于 2006年 2月底～3月底隔天 9∶30～11∶30取花蕾
(直径 115～310 cm ) , 将花药在卡诺固定液中 (同上 ) 固定 24 h, 转入 70%的酒精中 (或在 1 mol·
L - 1 HCl中解离 3 m in) , 将花药取出放在滤纸上吸除酒精 , 转移到载玻片上 , 加 1～2滴卡宝品红染色
液 , 用镊子将花粉母细胞挤出 , 加盖玻片 , 在酒精灯上加热 , 压片 (李懋学和张赞平 , 1996) , 在
100倍油镜下进行显微观察摄影。
2　结果与分析
211　核型分析
试验中观察到的细胞染色体数均为 10, 与前人观察结果 (陈瑞阳 等 , 2003) 一致。
根据根尖染色体观察与花粉母细胞减数分裂后期 Ⅰ配对情况 (图版 , 9～11) 得知 : ‘凤丹白 ’
为二倍体 , 核型公式为 : 2n = 2x = 10 = 6m + 2 sm + 2 st。染色体组总长为 42195μm, 臂比值大于 2的
染色体占染色体总数的 20% (012) , 最长与最短染色体比值为 115 ( < 2∶1) , 核型分类为 2A型 , 属
于较对称类型。‘凤丹白 ’的核型图及核型分析见图 1和表 1。
表 1　‘凤丹白’的核型分析
Table 1　Karyotype ana lysis of Paeon ia ostii‘Phoen ix W h ite’
序号 No. 长臂 +短臂 =全长 L + S = Total 臂比 (长臂 /短臂 ) A rm ratio (L /S) 类型 Type
1 13127 + 8185 = 22112 115 m
2 11164 + 10124 = 21188 1114 m
3 12111 + 9143 = 21154 1128 m
4 12134 + 6175 = 19109 1183 sm
5 12157 + 2179 = 15136 415 st
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　2期 李子峰等 : ‘凤丹白 ’牡丹核型分析与减数分裂的细胞遗传学观察 　
图 1　‘凤丹白’体细胞分裂中期
F ig. 1　M etapha se of Paeon ia ostii‘Phoen ix W h ite’ soma tic cell
212　花粉母细胞减数分裂
共观察了 200个细胞 , 包括了前期 Ⅰ至四分体时期。
21211　第 1次分裂 　第 1次分裂 (图版 , 1～15) 观察到细胞 82个 , 前期 Ⅰ的细胞占 1813% , 终变
期占 418% ; 中期 Ⅰ的细胞占 2312% , 在所观察的细胞中所占比例较高 , 染色体提早分离占 7132% ;
后期 Ⅰ可观察到染色体桥占 2143% , 比例较低 ; 在末期 Ⅰ观察到了染色体桥 , 所占比例为 5%。二分
体所占比例最大 , 为 3011%。
在第 1次分裂中可以明显看到 5号染色体不进行同源染色体配对 , 形成单价体 (图版 , 11)。
21212　第 2次分裂 　第 2次分裂 (图版 , a～n) 共观察到细胞 128个 , 比第 1次分裂观察到的多。
观察到 “对角线 ”桥、双线桥及不均等分裂等现象。
观察到的前期 Ⅱ较少 , 约占总观察数的 6125% , 中期 Ⅱ也较少 , 只观察到相对中期 Ⅱ。后期 Ⅱ
观察到的较多 , 约占总数的 25% , 并且观察到了不均等分裂、不均等分裂的双桥、“对角线 ”桥。而
末期 Ⅱ观察到的数量最多 , 约占 3512% , 并观察到了染色体桥。在对四分体的观察统计中 , 占
2917% , 其数量很大 , 并观察到了两个三分体。
3　讨论
311　核型
本试验观察到的江南牡丹 ‘凤丹白’核型与张赞平观察到的洛阳 ‘凤丹 ’一致 , 而与王莲英观
察到的北京 ‘凤丹 ’ (2n = 2x = 10 = 8m + 2 st) 不一致。与染色体图谱 (陈瑞阳 等 , 2003) 中标准牡
丹的核型 : [ 2n = 2x = 10 = 6m + 2 sm (1SAT) + 2 st (1SAT) ] 在有无随体方面不一致。本试验中没有
观察到随体 , 而王莲英、张赞平在 ‘凤丹 ’的核型观察中也均未见到随体 , 推测 ‘凤丹 ’不存在随
体或很难观察到随体。
‘凤丹’和杨山牡丹的关系一直不很清楚 , 一种观点认为 ‘凤丹 ’只是杨山牡丹的异名 , 其差异
仍在 P1ostii的变异范围之内 (拉丁名使用同一个 ) (洪德元和潘开玉 , 1998, 2005) ; 另一观点认为
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‘凤丹 ’是杨山牡丹长期演化而来的栽培亚种 (沈保安 , 2001)。
本试验结果与对杨山牡丹的核型分析得出 : 杨山牡丹核型公式 2n = 2x = 10 = 6m ( 3SAT) + 2 sm
(1SAT) + 2 st (2SAT) , 并提出 SAT数及 SAT -染色体的杂合性是芍药属种间差异的一个重要的细胞
学特征。
但是 , 由于芍药属植物染色体的 SAT直径与染色体直径之比多小于 1 /2, 加之其变异较大 , 因此
识别和判断比较困难 ; 推测 SAT染色体由纯合向不同等级的杂合发展 , 可能是芍药属植物分化趋势
的核型上的一种反映。‘凤丹 ’是杨山牡丹逐步演化的品种 , 二者比较可以得出 : 从杨山牡丹演化到
‘凤丹 ’系列是由纯合向不同等级杂合的过程 , 正是这种杂合演化而使 ‘凤丹 ’的染色体不同于杨山
牡丹 , 主要表现在随体上。笔者推测杨山牡丹和 ‘凤丹 ’并非同种异名 , 有待于分子生物学方法进
一步证明。
‘凤丹白 ’的核型 : m型染色体占 3 /5, 核型不对称型为 2A型 , 一般认为核型不对称程度是进化
的一种标志 , 即不对称程度越高则进化水平越高 ( Stebbins, 1971)。因而 , ‘凤丹 ’为较进化的种
类。
312　花粉母细胞减数分裂的观察
观察花粉母细胞减数分裂的取材最佳时间为 2月 25日 ～3月 15日 (上海 ) , 花蕾直径 115～215
cm。
就一天中花粉母细胞减数分裂情况进行观察 , 从 9∶00～16∶30每 015 h取材 1次 , 不同取材时间
段都在进行减数分裂 , 但中午气温较高 , 停留在分裂中期的时间较短 , 这正是不能获得良好中期分裂
相的原因。
‘凤丹白 ’花粉母细胞减数分裂具有极不同步性 , 同一花粉可观察到从第一次分裂到四分体的各
个时期 , 其中中期 Ⅱ观察到较少 , 只观察到 1～2个。
同一花蕾的花粉减数分裂观察中发现 : 花蕾边缘花粉母细胞处于四分体的数量多于内侧的 , 而花
蕾内侧花粉母细胞二分体的数量多于外侧。
‘凤丹白 ’的花粉母细胞减数分裂形成单价体 , 可能原因为 : 不联会 , 同源染色体没有发生联
会 , 二价体提早分离 ; 不规则联会 , 几条染色体 (并非两同源染色体 ) 不规则地联在一起等。而从
中、后期 Ⅰ中可以看出 , 5号染色体参与了赤道面排列并拉向两极 , 形成的单价体能正常分离 , 因此
认为 ‘凤丹白 ’形成单价体的主要原因是二价体提早分离。正是这样在后期均能正常的分向两极 ,
形成正常的配子 , 从而不影响江南牡丹凤丹系列的育性。
在分裂过程中观察到了不均等分裂、染色体桥以及落后染色体的存在 , 但没有见到染色体片段的
出现。
对于观察到的后期 Ⅱ不均等分裂 , 主要形成机制是 : 在后期 Ⅱ只有一半的染色单体正常分裂 , 而
另一半则不分裂 , 最后形成了大小不等的配子 , 即三分体。
对于染色体桥 , 后期 Ⅰ、末期 Ⅰ及末期 Ⅱ的桥在倒位环内只有 1次交换 , 涉及 2条染色单体 , 当
别的染色体分向两极时 , 桥也拉长 , 一直拉断为止。“对角线 ”桥形成的原因可能是纺锤体轴向改变
而出现的一种分离方式 ; 而双桥形成涉及 4个染色单体 , 倒位圈内发生四线双交换 , 所以形成 2个桥
(李雪 等 , 2003; 何丽霞 , 2004)。
313　花粉母细胞减数分裂与结实率
从江南牡丹 ‘凤丹白 ’花粉母细胞减数分裂来看 , 分裂的异常现象很少 , 笔者认为这是 ‘凤丹
白’结实率高的原因之一。但 ‘凤丹白 ’的结实率还应与大孢子母细胞减数分裂、受精过程中一系
列外界因素及病虫害有关 , 还需进一步研究。
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　2期 李子峰等 : ‘凤丹白 ’牡丹核型分析与减数分裂的细胞遗传学观察 　
图版说明 : 1～151第 1次分裂。a～n1第 2次分裂。11细线期 ; 21偶线期 ; 31粗线期 ; 41双线期 ; 51终变期 ; 61中期 Ⅰ; 7, 81染
色体提早分离 ; 9～111后期Ⅰ; 121后期Ⅰ染色体桥 ; 131末期 Ⅰ; 141末期 Ⅰ染色体桥 ; 151二分体。 a前期 Ⅱ; b1中期 Ⅱ; c1后
期Ⅱ初期 ; d1后期Ⅱ‘对角线’桥 ; e, j1后期Ⅱ; f, h1后期 Ⅱ不均等分裂 ; g1后期 Ⅱ双线桥 ; i1后期 Ⅱ‘对角线 ’桥 ; k1末期
Ⅱ; l1末期Ⅱ染色体桥 ; m1四分体 ; n1三分体。
Explana tion of pla tes: 1 - 151 The first meiosis; a - n. The second meiosis. 11Leptotense; 21Zygotene; 31Pachgtene; 41D ip lotene;
51D iakinesis; 61Metaphase Ⅰ; 7, 81Chromosomes disjunction ahead of time; 9 - 111Anaphase Ⅰ; 121Chromosome bridge in anaphase Ⅰ;
131TelophaseⅠ; 141Chromosome bridge in TelophaseⅠ; 151D iad. a1ProphaseⅡ; b1MetaphaseⅡ; c1 Initial stage of AnaphaseⅡ; d1Chromosomes
‘diagonal’bridge in AnaphaseⅡ; e, j1AnaphaseⅡ; f, h1Unequal separation of chromosome in MetaphaseⅡ; g1Chromosome double ridges in Meta2
phaseⅡ; i1Chromosomes‘diagonal’bridge in AnaphaseⅡ; k1 TelophaseⅡ; l1Chromosome bridge in TelophaseⅡ; m1Tetrad; n. Tritrad.
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