全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2002 , 29 (5) : 438～442
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2001 - 09 - 04 ; 修回日期 : 2002 - 02 - 26
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (39970517) ; 河北省自然科学基金资助项目 (399129 , 300180)
大白菜 3 号、6 号染色体双三体及其初级三体的鉴
定
申书兴1 　李振秋2 　张成合1 　王彦华1 　陈雪平1
(1 河北农业大学园艺学院 , 保定 071001 ;　2 河北大学生命科学学院 , 保定 071001)
摘 　要 : 利用有丝分裂染色体核型分析的方法 , 鉴定同源四倍体大白菜小孢子株系 940521 为 3 号、6 号染色
体双三体 ; 在其与冠 291 杂交的 F1 代中 , 利用减数分裂中期 Ⅰ染色体观察的方法 , 鉴定出了 3 号染色体三体和 6
号染色体三体 , 并对 F1 代中的两种三体及双三体的数目进行统计 , 计算出双三体中的 3 号、6 号额外染色体的
雌配子传递率分别为 28. 26 %和 47. 83 % ; 利用 TTC染色方法测定 3 号染色体三体、6 号染色体三体及双三体的花
粉生活力 , 结果表明 : 3 号染色体三体、6 号染色体三体及双三体的花粉生活力差异达极显著水平。
关键词 : 大白菜 ; 染色体 ; 初级三体 ; 双三体
中图分类号 : S 634. 1 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2002) 0520438205
大白菜 〔Brassica campestris ssp . pekinensis (Rupr. ) Olsson〕属二倍体物种 (2n = 20) 。我国有关其
核质互作不育系、核基因互作不育系、抗病资源的鉴定与杂种优势利用研究处于国际领先或先进水
平 , 但是基础理论和近代生物技术应用的研究相对较少 , 特别是有关基因定位和连锁图谱构建工作报
道极少。初级三体是遗传学研究中非常重要的非整倍体材料 , 利用三体分析方法可以将特定基因、连
锁群和分子标记方便而迅速地定位到染色体上 , 因此 , 大白菜初级三体的建立将会大大促进大白菜的
基因定位和连锁图谱构建研究的开展。
我们通过同源四倍体大白菜小孢子培养获得了大量的三体、双三体和单体植株〔1〕, 在此基础上 ,
以初步鉴定为双三体的 940521 株系为材料 , 对其额外染色体的类别及其传递力进行了研究 , 以便为
大白菜成套三体的建立打基础 , 同时为三体的应用提供遗传参数。
1 　材料与方法
材料为同源四倍体大白菜小孢子培养获得的双三体株系 940521。
有丝分裂核型分析 : 取双三体株系 940521 试管苗的根尖 , 置 0. 002 mol/ L 8 - 羟基喹啉中预处理 2
～2. 5 h , 95 %乙醇∶醋酸饱和铁 = 3∶1 的固定液固定 24 h 以上 , 1 mol/ L 盐酸 (60 ±1) ℃软化 10 min ,
蒸馏水冲洗后醋酸苏木精染色 , 常规压片。选取染色体分散良好、着丝点清晰的染色体图像拍照。照
片用扫描仪扫描转到磁盘文件中 , 用 Win98 中文系统中的照片编辑器打开图像文件 , 放大后用鼠标确
定各染色体两端及着丝点位置的坐标 , 根据坐标数据计算各染色体的相对长度、长短臂相对长度和臂
比 , 并按相对长度由大到小排序 , 依据所得数据进行染色体核型分析 , 鉴定额外染色体。
3 号、6 号染色体初级三体的获得与鉴定 : 春季将双三体的株系 940521 栽植露地 , 于开花期进行
人工去雄 , 授以具有白花性状的自交系冠 291 的花粉 , 所得种子接种到 MS 基本培养基上继代培养 ,
12 月份接种到生根培养基上 , 根长 1～2 cm 时移栽到阳畦里进行低温春化 , 3 月 20 日左右定植到露
地。待开花后进行减数分裂观察 , 依据减数分裂中期 Ⅰ中单价体的大小确定 3 号或 6 号染色体三体。
3 号、6 号染色体初级三体及其双三体的花粉生活力测定 : 取套袋后新开花的花粉涂抹在载玻片
上 , 加 1～2 滴 0. 5 %的 TTC (2 , 3 , 5 - 氯化三苯基四氮唑) 溶液 , 盖上盖玻片 , 放入铺有湿滤纸的
培养皿内 , 在 (35 ±1) ℃的培养箱中保温 40 min , 取出后在 10 ×物镜下观察 5 个视野 , 每个视野统计
染色花粉和未染色花粉的数量并计算百分数 , 求平均值进行方差分析。
2 　结果与分析
2. 1 　双三体株系 940521 核型分析
　　对大白菜双三体株系 940521 试管苗根尖细
胞中大量处于有丝分裂前中期和中期的染色体进
行观察拍照 , 根据 5 个细胞的数据结果进行核型
分析 , 并对其染色体相对长度进行方差分析。结
果见表 1 , 模式照片、核型图见图版 A、B , 模
式图见图 1。由表 1 可以看出 , 除 4 号和 5 号、7
号和 8 号两对染色体外 , 其它染色体相对长度差
异均达极显著水平。再对 4 号和 5 号、7 号和 8
号两对染色体的臂比分别进行 t 测验 , 结果表
明 : 4 号和 5 号、7 号和 8 号两对染色体的臂比
差异均达极显著水平。由以上统计分析看出 : 处
于同一分裂时期的各细胞间染色体相对长度和臂
比比较稳定 , 非同源染色体之间的相对长度或臂
比差异明显 , 所以依据染色体相对长度和臂比两
个指标可以识别出同源染色体。
大白菜的非同源染色体可按以下次序区分 :
首先确定出 1 号染色体和 10 号随体染色体 , 因
为 1 号染色体相对长度最大 , 达到了 14. 16 % ,
比第 2 号长出 2. 94 % ; 随体染色体只有一对 ,
可以准确辨认。然后将余下的染色体按相对长度
大小可以分为两组。一组相对长度低于 7. 5 % ,
有 7、8、9 号染色体。其中 9 号染色体相对长度
最小 , 为 6. 0 %左右 , 容易鉴别出 ; 7 号、8 号
染色体相对长度接近 , 但是 7 号染色体臂比在
1. 9 左右 , 8 号染色体臂比在 2. 5 左右 , 差异明
显 , 可以借助臂比把二者区分开。另一组染色体
相对长度在 8. 0 %～12 %之间 , 有 2、3、4、5、
　　　　　　　
表 1 　双三体株系 940521 染色体核型分析
Table 1 　Chromosome karyotype analysis
double trisomics line 940521
染色体编号
No. of
chromosome
染色体相对长度
Relative length
of chromosome ( %)
臂比
Arm
ratio
臂比类型
Type of arm
ratio
1 7. 68 + 6. 48 = 14. 16 A 3 3 3 1. 19 m
2 6. 51 + 4. 71 = 11. 22 B 1. 38 m
3 3 6. 65 + 3. 55 = 10. 20 D 1. 87 sm
4 4. 61 + 4. 19 = 8. 80 E 1. 10 m
5 5. 22 + 3. 48 = 8. 70 E 1. 50 m
6 3 5. 43 + 2. 59 = 8. 02 F 2. 10 sm
7 4. 61 + 2. 45 = 7. 06 G 1. 88 sm
8 4. 89 + 1. 95 = 6. 84 G 2. 51 sm
9 3. 73 + 1. 97 = 5. 70 H 1. 89 sm
10 3 3 8. 43 + 2. 33 = 10. 76 C 3. 92 st
　　3 三体染色体 , 3 3 随体染色体 , 3 3 3 不同字母表示差
异达显著水平 (P ≤0. 05) 。3 Trisomic chromosome , 3 3 Satellite chromosome , 3 3 3 The
differences of the values followed by different letters are significant at P ≤
0. 05.
图 1 　双三体株系 940521 染色体核型模式图
Fig. 1 　Chromosome idiogram of Brassica campestris
ssp. pekinensis ( Rupr. ) Olsson
6 号染色体。其中 6 号染色体可以首先确定 , 因其相对长度在此组中最短 , 而且臂比最大 , 约达到
2. 1 ; 2 号、3 号染色体的相对长度均在 10 %以上 , 但 2 号染色体臂比比 3 号小 , 2 号为 1. 4 左右 , 3 号
为 1. 9 左右 , 可以借助臂比把二者区分开 ; 4 号和 5 号染色体相对长度最接近 , 约为 8. 7 %左右 , 但
是从臂比也可以准确区分这两条染色体 , 4 号染色体臂比为 1. 1 左右 , 而 5 号染色体臂比要达到 1. 5
以上。
按以上分析步骤 , 鉴定出双三体株系 940521 的两条额外染色体分别为 3 号染色体和 6 号染色体 ,
因此 , 确定双三体 940521 为 3 号、6 号染色体双三体。
2. 2 　3 号、6 号染色体三体的获得及鉴定
由于双三体 940521 经鉴定为 3 号、6 号染色体双三体 , 那么它的杂交 F1 代中出现的三体将为 3 号
9345 期 　　　　　　　　　申书兴等 : 大白菜 3 号、6 号染色体双三体及其初级三体的鉴定 　　　　　　　　　　
染色体或 6 号染色体三体。由于 3 号、6 号染色体大小差别比较大 , 在减数分裂中期 Ⅰ可以区分开
(图版 , C、D、E) , 所以本研究对双三体 940521 与冠 291 的杂交 F1 代群体进行染色体数目鉴定 , 并
采用减数分裂中期 Ⅰ染色体观察方法对 940521 杂交 F1 代中的三体进行类别鉴定 , 结果见表 2。
　　由表 2 可以看出 , 双三体 940521 ×冠 291 的
F1 代中 , 3 号染色体三体和 6 号染色体三体分别
占 15. 22 %和 34. 78 % , 另外还有 13. 04 %的双三
体 , 二倍体仅占 36. 96 %。三体和双三体的存
在 , 表明大白菜双三体中的 n + 1、n + 1 + 1 雌配
子均能够完成受精过程并发育成种子。3 号染色
体三体和 6 号染色体三体的出现 , 表明 3 号染色
体、6 号染色体的 n + 1 雌配子能够完成受精过
程并发育成种子。根据后代 3 号、6 号染色体的
　　　　　　　　
表 2 　双三体株系 940521 ×冠 291 F1 代染色体组成
Table 2 　Chromosome composition of F1 of double
trisomics line 940521 ×Guan 291
植株类型 Type of plant 株数 Number %
全部植株 Total plants 46
二倍体植株 Diploid plants 17 36. 96
3 号染色体三体植株 Triplo23 plants 7 15. 22
6 号染色体三体植株 Triplo26 plants 16 34. 78
双三体植株 Double trisomics plants 6 13. 04
初级三体和双三体的植株数目 , 计算 3 号额外染色体的雌配子传递率为 (7 + 6) / 46 ×100 % =
28. 26 % , 6 号额外染色体的雌配子传递率为 (16 + 6) / 46 ×100 % = 47. 83 %。6 号额外染色体的雌配
子传递率比 3 号额外染色体的雌配子传递率大。
田间调查两类三体的生殖生长阶段的性状发现 , 3 号染色体三体与二倍体无明显差异 ; 6 号染色
体三体植株较弱 , 分枝多 , 枝软 , 易弯曲 , 花蕾颜色浅黄色 ; 双三体植株更弱 , 叶色为黄绿色 , 花蕾
浅黄色且明显短小。
2. 3 　3 号染色体三体、6 号染色体三体及其双三体的花粉生活力
以二倍体为对照 , 对双三体 940521 ×冠 291 的 F1 代中的 3 号、6 号染色体初级三体和 3 号、6 号
染色体双三体进行花粉活力测定 (表 3) 。由表 3 可以看出 , 二倍体与 3 号染色体三体产生的有活力花
粉达到 99. 20 %和 98. 25 % (图版 , F、I) , 差异不显著。这说明 3 号染色体的附加没有造成花粉生活
力的下降。6 号染色体三体产生许多瘪花粉 , 有活力花粉为 74. 60 % (图版 , H) , 明显低于二倍体和
3 号染色体三体 , 差异极显著。这表明 6 号染色体的附加明显造成了花粉生活力的下降。双三体产生
更多的瘪花粉 , 有活力花粉只有 33. 24 % (图版 , G) , 明显低于 6 号染色体三体 , 差异极显著。这说
　　　　　明虽然 3 号染色体在二倍体水平上附加没有造成
花粉活力的下降 , 但是在 6 号染色体附加的基础
上再附加 , 由两条染色体共同作用 , 花粉活力明
显下降。通过以上分析 , 还可以看出 , 由于不同
染色体携带的遗传信息不同 , 致使不同染色体的
附加效应表现不同 ; 花粉生活力的下降与否可以
做为区分 6 号染色体三体和 3 号染色体三体的的
一项生物学特性指标。
表 3 　花粉生活力差异显著性
Table 3 　Significance of difference of pollen activity
二倍体
Diploid
3 号染色体
三体
Triplo23 6 号染色体三体Triplo26 双三体Doubletri2
somics
染色花粉 99. 20 98. 25 74. 60 33. 24
Stained pollen ( %)
显著性 Significance A A B C
(a = 0. 01)
3 　讨论
3. 1 　利用染色体鉴定三体的方法
三体的鉴定方法最初是根据外部形态特征和生长习性来鉴定的 , 随着染色体研究技术的发展与成
熟 , 核型分析、带型分析逐渐成为三体鉴定的主要方法〔2～4〕, 核型分析包括细胞有丝分裂染色体核型
分析和减数分裂粗线期染色体核型分析 , 带型分析则包括 C 带和 G带两种。在这些鉴定方法中 , 粗
线期核型分析难度较大 , C带信息量较少 , 显示 G带的有效而实用的技术还没有根本性突破。所以以
上鉴定方法均是在少数作物上进行 , 而且和不同作物的研究进展及不同研究者掌握的技术有关 , 从而
没有被广泛的应用。有丝分裂染色体核型分析难度较小 , 可以在绝大部分物种上开展 , 其缺点是对于
044 　　　　　　　　　　　　　　　　　园 　　艺 　　学 　　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　29 卷
大部分小染色体作物来说 , 只能识别部分染色体。但是如果是进行初步鉴定 , 则可首先采用这种方
法 , 对三体植株进行鉴定分类 , 染色体容易识别的 , 即可鉴定出来 , 不能识别的 , 再尝试其它方法来
进行鉴定。
结合前人的研究情况和本研究的进展 , 我们认为 , 初级三体鉴定方法的选择 , 应该结合所鉴定物
种的染色体特点 , 从易到难 , 先用较容易的方法 , 如本研究采用的有丝分裂染色体核型分析 , 就较容
易鉴定大白菜非同源染色体。
3. 2 　利用杂交结合减数分裂观察准确鉴定三体的方法
双三体的获得 , 不仅为进一步获得初级三体提供了方便 , 也为相近的非同源染色体的初级三体鉴
定提供了准确鉴定方法。这种方法是 : 将两株初级三体进行相互杂交在其后代中选出 2n + 2 个体 , 对
此个体进行减数分裂观察 , 如果减数分裂联会出现两个三价体 , 则这两株三体的额外染色体不相同 ,
如果减数分裂联会出现一个四价体或多出了一个二价体 , 则这两株初级三体为同一类三体 , 通过这种
方法可以得出一系列互不相同的初级三体。这种方法简单易行 , 非常适合于额外染色体非常类似 , 很
难通过核型分析进行区分的两类初级三体的区分。该课题组正在利用以上方法进行大白菜整套初级三
体的鉴定 , 这对进一步建立各三体的形态特征鉴定指标 , 研究染色体附加效应以及结合分子标记方法
进行基因定位和基因组比较研究都有重要的应用价值。
参考文献 :
1 　申书兴 , 赵前程 , 刘世雄 , 等. 四倍体大白菜小孢子植株的获得与倍性鉴定. 园艺学报 , 1999 , 26 (4) : 232～237
2 　郭德栋 , 李山源 , 白庆武 , 等. 糖甜菜三体系列的建立与鉴定初报. 遗传学报 , 1996 , 13 (1) : 27～34
3 　Wei Junzhi , Campbell W F , Scoles GJ , et al . Cytological identification of some trisomics of Russian wildrye ( Psathyrostachys juncea) . Genome ,
1995 , 38 : 1271～1278
4 　Khush G S , Singh R J , Sur S C , et al . Primary trisomic of rice : Origin , morphology , cytology and use in linkage mapping. Genetics , 1984 ,
107 : 141～163
Identif ication of Double Triplo23 , 6 and Acquisition of Primary Triplo23 and
Triplo26 in Chinese Cabbage
Shen Shuxing1 , Li Zhenqiu2 , Zhang Chenghe1 , Wang Yanhua1 , and Chen Xueping1
(1 Departerment of Horticulture , Hebei Agricultural University , Baoding 071001 , China ;　2 College of Life Science , Hebei University ,
Baoding 071001 , China)
Abstract : An autotetraploid Chinese cabbage 〔Brassica campestris ssp . pekinensis ( Rupr. ) Olsson〕
microspore line 940521 was designated as double triplo23 , 6 by mitotic chromosome karyotype analysis. By meiosis
metaphase Ⅰchromosome observation , triplo23 , triplo26 and double triplo23 , 6 were identified in the F1 of line
940521 ×Guan 291. The transmission of extra chromosomes in double triplo23 , 6 was calculated and the result
showed that the rates of No. 3 and No. 6 chromosome were 28. 26 % and 47. 83 % respectively. The pollens of
triplo23 , triplo26 and double triplo23 , 6 were stained with TTC and their activities were measured. The result
showed that the differences of pollen activity among triplo23 , triplo26 and double triplo23 , 6 were significant at
0. 01 level .
Key words : Chinese cabbage ; Chromosome ; Primary trisomic ; Double trisomics
1445 期 　　　　　　　　　申书兴等 : 大白菜 3 号、6 号染色体双三体及其初级三体的鉴定 　　　　　　　　　　
图版说明 : A. 双三体 940521 体细胞染色体模式照片 (2n = 2x + 1 + 1 = 22) , 标尺 = 10μm , 下同 ; B. 双三体 940521 体细胞染色体
核型图 ; C. 双三体 940521 减数分裂中期Ⅰ染色体 (2n = 2x + 1 + 1 = 22) , ↑示大小两个单价体 ; D. 6 号染色体三体减数分裂中期
Ⅰ染色体 (2n = 2x + 1 = 21) ; E. 3 号染色体三体减数分裂中期 Ⅰ染色体 (2n = 2x + 1 = 21) ; F. 二倍体花粉生活力 ; G. 双三体花
粉生活力 ; H. 6 号染色体三体花粉生活力 ; I. 3 号染色体三体花粉生活力。
Explanation of plates : A. Photo of double trisomics line 940521 somatic chromosome (2n = 2x + 1 + 1 = 22) , bar = 10 μm , the same below ; B.
Karyogram of double trisomics line 940521 somatic chromosome ; C. Meiosis metaphase Ⅰchromosome of double trisomics 940521 (2n = 2x + 1 + 1 =
22) , denote two monovalents of different size ; D. Meiosis metaphase Ⅰchromosome of triplo26 (2n = 2x + 1 = 21) , denote a small monovalent ; E.
Meiosis metaphase Ⅰchromosome of triplo23 (2n = 2x + 1 = 21) , denote a large monovalent ; F. Pollen activity of diploid ; G. Pollen activity of
double trisomics ; H. Pollen activity of triplo26 ; I. Pollen activity of triplo23.
244 　　　　　　　　　　　　　　　　　园 　　艺 　　学 　　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　29 卷