全 文 ：第26卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 26KN o. 3
2000 年5月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ayK2000
不同倍性苎麻的细胞学观察X
郑思乡1　张福泉2　李宗道2　晏春耕2　崔国贤2　鄢明芳2
; 1云南农业大学农学院K云南昆明K650201M2 湖南农业大学K湖南长沙K410128G
提　要　化学药剂诱导的苎麻孤雌生殖后代植株的染色体数目变化很大K有单倍体、混倍体和非整倍
体细胞L 在28株孤雌生殖后代植株中K有6株单倍体细胞超过50% L 秋水仙素诱变株及多倍体杂交后代
的染色体数目也呈现多样性K不同植株甚至同一植株的染色体数目均不一致K变化在12～ 84之间L 对
不同倍性苎麻植株分生组织的有丝分裂行为K观察到三极分裂、不均等分裂和落后染色体等异常有丝
分裂现象K并对造成这种现象的原因作了初步的探讨L
关键词　苎麻M单倍体M多倍体M非整倍体M染色体
Cytolog ica l Observa tion on D ifferen t Plo idy Plan ts of Ram ie ;B oehm e-
r ia n iveaG
ZH EN G Si2X iang1　ZHAN G Fu2Q uan2　L I Zong2D ao2　YAN Chun2Geng2　CU I Guo2X ian2
YAN M ing2Fang2　　　　　
@1Y unnan A g ricultural U niversity YK unm ing Y650204[ 2H unan A g ricultural U niversity YChangshaY410128S
Abstract　T he ch romosom al num bers of parthenogen ic p rogeny p lan ts of ram ie ; B oehm eria
niveaG induced by chem ical treatm en t w ere variedKAmong them there w ere hap lo idKm ixop lo id
and aneup lo id. 28 parthenogen ic seedlingsw ere studied. O n ly 6 parthenogen ic p lan ts consist over
50% of hap lo id cells. T he ch romosom al num bers of varian ts induced by co lch icine and their hy2
brid generation p lan ts show ed diversityK the Ch romosom al num bersw ere differen t among differ2
en t p lan tsKor even in the sam e p lan t and varied from 12～ 84. In addition all k inds of abnorm al
M itosis behavio r w ere also observed in differen t p lo idy p lan ts. T he cause of diversity of ch romo2
som e num bers w as p rilim inary analysed.
Key words　R am ie ;B oehm eria niveaGMH ap lo idMPo lyp lo idMA neup lo id
以下因素可能造成植物染色体数目变异P ① 秋水仙素、富民隆等化学诱变剂M② 物理因
素K如温度骤变、X 射线、激光、嫁接、切割等刺激M③ 多倍体与二倍体杂交或未经减数分裂
的配子受精M④ 组织培养[ 1K2 ]M⑤大多数胚乳培养产生的植株[ 3 ]M⑥ 远缘杂交M⑦ 化学诱导
的无融合生殖[ 4～ 6 ]L对于苎麻使用秋水仙素结合组织培养所产生的染色体数目的变化K多倍
体杂交后代染色体数目的多样性K以及孤雌生殖后代染色体数目的变化K国内、外均未见报
道L
X 国家自然科学基金资助项目K本文亦为博士论文的部分内容L
收稿日期P 1998212202K接收日期P 1999204214

1　材料与方法
1. 1　供试材料
1991～ 1993年钟爱平博士及笔者等用化学药剂成功地进行了苎麻孤雌生殖诱导[ 7 ]K笔者
从后代中选取28株变异株进行细胞学观察M: 湘苎3号F嫩梢扦插苗、: 湘苎3号F种子L
1. 2　方法
种子消毒后接种到M S+ 62BA 0. 5～ 3 m g ö L 培养基上培养K发芽后经秋水仙素0. 1%～
0. 25% 处理3～ 4dK再转至M S+ 2～ 3 m g ö L 62BA + 1～ 2m g ö L GA 3上培养成苗L 待形成不定
芽后K再分割并转至生根培养基H + 0. 05 m g ö L NAA 上培养L 移栽大田后以四倍体为母本
与二倍体杂交K杂交种子灭菌后培养在 H + 0. 05 m g ö L NAA 培养基上培养成苗K再移栽大
田L 选择三倍体水平的植株与二倍体栽培品种杂交K杂交种子灭菌后接种到H + 0. 05 m g ö L
NAA 培养基上培养成苗K移栽大田L 细胞学观察P 以根尖和茎尖为材料K采用 F2BSG 法制
片K用OL YM PU S PM — IOAD 显微镜观察、计数并拍照L 对有丝分裂行为的观察K将根尖和
茎尖用卡诺固定液直接固定→水洗4次左右→酶解1h→压片→火焰干燥→Giem sa 染色K显微
观察L
2　结果与分析
2. 1　苎麻单倍体水平的植株染色体数目观察
一般认为苎麻栽培种体细胞染色体数2n= 28L 单倍体细胞染色体数应为14L 根据我们对
28个孤雌生殖后代1345个根尖或茎尖分生组织细胞染色体数目的观察K不同植株的染色体倍
性不尽相同K除单倍体外K还有大量混倍体植株K即使是同一植株也含有数量不等的单倍体、
二倍体、三倍体和四倍体细胞和一定数量的非整倍体细胞L
上述植株的倍性变化K大致可归纳为两类P 第一类是单倍体水平的植株; 表1GK共6株K
染色体数目在10～ 20之间K单倍体细胞所占比例在50. 0%～ 62. 5% 之间K其他为非整倍体细
胞L 第二类是混倍体植株共22株L 这些植株除含单倍体细胞外K还含有二倍体、三倍体、四
倍体细胞和非整倍体细胞K染色体数目在10～ 56之间变动K其中单倍体细胞占3. 9% K二倍
表1　　单倍体水平孤雌生殖苎麻植株染色体数目的分布
Table 1　　D istr ibution of Chromosome numbers of the parthenogen ic plants of ram ie in haplo id level
材料3
M aterial
染色体数目No. of chromosom es
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
合计
Total
D 26　　　细胞数 2 4 2 2 25 4 4 1 4 45
No. of cells% 4. 3 8. 7 4. 3 4. 3 50. 1 8. 7 8. 7 2. 2 8. 7 100. 0
D 28　　　细胞数 9 9 30 6 3 57
No. of cells% 15. 8 15. 0 52. 7 10. 5 5. 2 100. 0
D 213　　　细胞数 25 5 5 5 40
No. of cells% 62. 5 12. 5 12. 5 12. 5 100. 0
D 214　　　细胞数 3 6 6 33 3 3 6 3 63
No. of cells% 4. 8 9. 5 9. 5 52. 4 4. 8 4. 8 9. 5 4. 8 100. 0
D 219　　　细胞数 10 5 25 5 45
No. of cells% 22. 2 11. 1 55. 6 11. 1 100. 0
D 226　　　细胞数 3 6 24 5 3 3 48
No. of cells% 5. 6 11. 0 50. 0 18. 8 5. 6 5. 6 100. 0
843　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷

体细胞占39. 6% K三倍体细胞占15. 1% K四倍体细胞占1. 9% K其他为非整倍体细胞L
2. 2　秋水仙素诱变株染色体数目的观察
采用秋水仙素K结合组织培养方法共处理10000多株二倍体试管苗K从中选择70株进行
染色体数目检查L 共观察688个分裂相K 发现染色体数目并不一致K 其中四倍体细胞占
44. 06%、三倍体细胞占33. 9%、非整倍体细胞及二倍体细胞占22. 3% L 不同植株染色体数目
不同K偏向于四倍体水平的有17株占24. 3% K其中有1个材料四倍体细胞高达94% M偏向于三
倍体水平的有7株占10% K其中有1个材料三倍体细胞高达86% M还有46株; 占65. 7% GK染色
体数目比较混乱K难于归类L 现将三类典型变异株的染色体数目分布列于表2L
表2　　诱导变异株染色体数目的分布
Table 2　　D istr ibution of chromosome numbers of induced polyplo ids
倍性类型
Type of polyp lo ids
株　号
P lant No.
项　目
Item s
染色体数目 No. of chromosom es
14 　 22 　 29 　 36 　 43 　 50 　 　
　 21 　 28 　 35 　 42 　 49 　 56 63
20 　 27 　 34 　 41 　 48 　 55 　 　
合　计
Total
四倍体
Tetrap lo id
C2221
细胞数 1 2 47 50
No. of cells% 2 4 94 100
C2021
细胞数 3 10 2 7 3 1 1 72 2 101
No. of cells% 3 10 2 7 3 1 1 71 2 100
三倍体
T rip lo id
C2522
细胞数 2 3 43 2 50
No. of cells% 4 6 86 4 100
混倍体
M ixop lo id C
422
细胞数 9 5 3 10 2 1 5 15 50
No. of cells% 18 10 6 20 4 2 10 30 100
2. 3　四倍体水平的苎麻杂交后代染色体数目的观察
根据染色体鉴定结果K以四倍体比例高的单株作母本K与栽培品种; 2n= 2x= 28G杂交L
据经典遗传学规律K其杂交后代应可得到完全三倍体; 3x= 42GL 1994年我们对241个杂交后
代根尖、茎尖的染色体进行观察K发现染色体数目变化十分复杂K 3990个分裂相中K三倍体
细胞391个占9. 8% K35条的细胞626个占15. 6% K近二倍体细胞1832个占45. 91% K还有各种
类型的其它细胞K变幅在12～ 63之间L 在上述241个材料中选出三倍体细胞比例大于50% 的
植株共33株L 以上三个类型的典型株的染色体数目分布列于表3、4、5L
表3　　杂交后代三倍体水平植株染色体数目分布
Table 3　　D istr ibution of chromosome numbers of tr iplo id level plant in hybr id generation
染色体数目
No. of chromosom es
14 16 18 20 24 28 34 35 39 40 42 44 合 计
Total
细胞数 No. of cells 1 1 1 1 1 8 2 26 1 3 46 1 92
百分率; % GPercentage; % G 1 1 1 1 1 9 2 28 1 3 50 1 100
　注P 供试材料为A 2522　M aterialP A 2522
表4　　杂交后代二倍体水平植株染色体数目分布
Table 4　　D istr ibution of chromosome numbers of diplo id level plant in hybr id generato in
染色体数目
No. of chromosom es
14 17 18 20 21 24 25 26 28 合 计 Total
细胞数 No. of cells 2 4 2 3 9 3 4 6 18 51
百分率; % GPercentage; % G 4 8 4 6 18 6 8 12 35 100
　注P 供试材料为A 3521　M aterialP A 3521
9433期　　　　　　　　　　　　　郑思乡等P 不同倍性苎麻的细胞学观察　　　　　　　　　　　　　　

表5　　杂交后代混倍体水平植株染色体数目分布
Table 5　　D istr ibution of chromosome numbers of m ixoplo id plant in hybr id generation
染色体数目
No. of chromosom es
12
14
16
20 21 25 26 27 28 31 32 33 34 35 40 42 56
合 计
Total
细胞数 No. of cells 9 4 14 2 1 1 20 1 2 3 5 3 3 3 1 77
百分率; % GPercentage; % G 12 5 18 3 1 1 26 1 3 4 6 4 4 10 1 100
　注P 供试材料为A 3127　M aterialP A 3127
2. 4　三倍体水平的苎麻杂交后代染色体数目的观察
根据染色体鉴定结果K选择三倍体细胞所占比例高的植株作母本K与二倍体栽培品种杂
交L 我们观察了10个杂交后代材料K虽然发现有2n= 2x+ 1= 29的三体细胞K但未发现三体细
胞所占比例高的植株K而且染色体数目变化更为复杂K变幅在14～ 84之间L 10株中发现近三
倍体水平的植株两个K其余植株染色体数目分布很乱K而且含有大量非整倍体细胞; 表6GL 从
植株形态看K近三倍体植株生长势较强K而非整倍体植株生长势相对较弱K而且畸形苗多K
生活力较差K有些逐渐死亡L
表6　　三倍体水平的植株杂交后代染色体数目分布
Table 6　　D istr ibution of chromosome numbers of hybr id generations of tr iplo id level plants
材料
M aterial
　
染色体数目No. of chromosom es
25 28 29 30 33 34 35 36 38 39 40 42 63 84 　
合 计
Total
B422
细胞数
No. of cells%
1
2
5
10
1
2
2
4
1
2
2
4
4
8
1
2
3
6
2
4
3
6
25
48
1
2
1
2
　 52
100
　 　
染色体数目No. of chromosom es
14 15 16 18 19 21 22 23 24 25 27 28 29 30 35
合 计
Total
B223
细胞数
No. of cells%
2
5
2
5
2
5
2
5
1
2
5
12
1
2
3
7
1
2
3
7
2
5
5
12
11
26
1
2
2
5
43
100
2. 5　不同倍性苎麻有丝分裂行为的观察
对单倍体、三倍体、四倍体及混倍体苎麻的有丝分裂行为进行了观察K结果表明各种倍
性材料均不同程度地存在各种异常的有丝分裂现象; 见图8～ 11GL 染色体数愈乱K其异常有
丝分裂现象就愈明显L
此外K对嘉禾白脚麻、沅江黄壳早等10个古老栽培品种的染色体数目进行了观察K它们
同样也含有一定数目的非整倍体细胞L
3　讨论
化学药剂诱导植物孤雌生殖到目前为止已在D atu ra stram onium 和M eland rium d iocium、
水稻、小麦、玉米、油菜、棉花等植物中诱导产生了单倍体K并在醋粟、番茄、黄瓜、棉花和
玉米中诱导产生了纯合二倍体L 我们的研究表明K化学药剂诱导苎麻孤雌生殖后代植株体细
胞染色体数目变化是比较大的K不但产生不同倍性水平的植株和混倍体K同时还在同一植株
内存在一定数量的非整倍体细胞L 这与 Illies[ 6 ]发现的在孤雌生殖植株中存在混倍体K赵佐宇
等[ 5 ]报道的用化学药剂诱导玉米孤雌生殖后代中出现混倍体和纯合二倍体中出现非整倍体细
胞K以及罗鹏[ 4 ]在玉米单倍体中出现非整倍体细胞的结果相似L
秋水仙素处理二倍体植物一般只能获得四倍体或重复加倍成八倍体K未见有过诱变产生
三倍体的报道L 我们用秋水仙素结合组织培养处理苎麻栽培品种; 2n= 28GK却出现了多种多
样的染色体数目的细胞K更有意义的是产生了三倍体细胞K并且个别材料的三倍体细胞所占
053　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷

比例较高L 三倍体形成的机理尚待研究K可能与秋水仙素及组织培养过程中所用的激素导致
异常的有丝分裂所致[ 1 ]L 另外K在组织培养过程中K我们不经过愈伤组织阶段K直接进行不
定芽诱导获得了四倍体比例高达94% 的无性系K这与前人的研究结果相同L 但对于其他混倍
体K染色体数目越乱K不定芽的分化就越难[ 1 ]L 故还有大量工作要做L
在水稻、高粱、西瓜、甜菜等种子繁殖作物中K同源四倍体与二倍体杂交均获得了无籽
三倍体后代[ 8～ 10 ]L 水稻[ 9 ]、甜菜[ 10 ]、玉米[ 11 ]、曼陀罗[ 12 ]、大麦[ 13 ]、番茄[ 14 ]、黑麦[ 15 ]等三倍体
与二倍体杂交均获得了一系列三体材料L 我们以苎麻为材料K将四倍体、三倍体水平植株与
二倍体杂交K并未获得完全三倍体和三体材料K其杂交后代染色体数目变化复杂K类型丰富
多样L
不同倍性的苎麻均存在染色体数目的多样性K这种现象可能与不正常的有丝分裂直接相
关K如试验所观察到的不均等分裂、染色体落后、多极分裂及染色体桥等不正常有丝分裂现
象K均可造成染色体数目的增加或减少L 从比较遗传学角度来分析K苎麻存在着与有性繁殖
作物不同的遗传特点[ 16 ]L 丰富多样的变异可通过无性繁殖保留下来K在长期进化过程中逐渐
形成不同的遗传特点K其中有些多样性变异也可能与染色体数目多样性有关L
关于苎麻倍性的确定K可否参照枸杞胚乳植株的分类方法[ 3 ]K以众数染色体所占比例超
过50% 为标准K还有待进一步探讨L 不过K据笔者1993～ 1998年田间观察K三倍体细胞所占
比例超过50% 的苎麻植株K其遗传性状稳定K表现出无籽现象K且营养生长优势最强K是苎
麻育种的理想材料; 郑思乡K1998博士毕业论文GL
参　考　文　献
1　胡含K陈英主编L 植物体细胞遗传与作物改良L 北京P 北京大学出版社K1988L 56～ 123
2　张灵南K褚启人L 中国农业科学K1984K17; 4GP 14～ 19
3　顾淑荣K桂耀林K徐廷玉L 遗传学报K1987K14; 1GP 37～ 41
4　罗鹏L 中国农业科学K1981K14; 4GP 37～ 40
5　赵佐宇K谷明光L 遗传学报K1988K15; 2GP 89～ 94
6　 Illies Z M. Fertilization in H igher P lantKN ew YorkP L inskensP H. F. edK Inc. 1974K6P 335～ 340
7　钟爱平K杨瑞芳K关思乡等L 作物研究K1994; 增刊GP 79～ 84
8　罗耀武K阎学忠K陈士林等L 遗传学报K1985K12; 5GP 339～ 343
9　张廷壁K朱桓K舒理慧等L 遗传学报K1987K14; 4GP 255～ 261
10　郭德栋K李山源K白庆武等L 遗传学报K1986K13; 1GP 27～ 34
11　M c. Clintock. B . S cienceK1929K69P 629～ 630
12　B laksles A F. J H ered K1934K25P 81～ 108
13　T suchiya T. Seiken Ziho. S cienceK1958K9P 69～ 86
14　L esley J W. GeneticsK1932K17P 545～ 559
15　Kam anoiM. Seiken Ziho. S cienceK1962K9P 69～ 86
16　景士西K吴录平K李宏江等L 遗传K1995K17; 1GP 40～ 44
17　Chi C YKL aiM L. P roce S oil C rop S ci F laK1964K24P 405～ 408
1533期　　　　　　　　　　　　　郑思乡等P 不同倍性苎麻的细胞学观察