全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 30(3)：386— 390 2010年 5月
不同茎径甘蔗品种茎尖原生分生组织
不同区域细胞分裂频率差异
李素丽1，李志刚1，J林鉴钊1，杨丽涛 ，陶春娘1，李杨瑞2
(1．广西大学农学院，南宁 530005；2，广西农业科学院，南宁 530007)
摘 要：为探明甘蔗茎尖原生分生组织不同区域细胞分裂频率差异及其与茎径和株高的关系，对 6个不同茎
径品种 5个不同生长时期的甘蔗茎尖进行石蜡连续纵切片显微观察 ，发现甘蔗茎尖原生分生组织各 区域细胞
分裂频率有明显差异：周缘分生区细胞(3．89 )>原体原始细胞区(2．67 )>髓分生区(1．46 )>原套原始
细胞区(1．3O )，以上差异均达到显著水平；各 区域细胞分裂频率与甘蔗茎径均呈正相关 ，其中髓分生区和原
套原始细胞区细胞分裂频率与茎径的相关系数较大，分别为 r ：0．856 、r —0．925 ；各区域细胞分裂频率
与甘蔗株高均呈负相关，其中原体原始细胞区细胞分裂频率与株高相关系数 r2=一0．728 。结果表明对原生
分生组织各区域细胞分裂频率的精确量化，可以揭示甘蔗茎尖原生分生组织各区细胞与其特征的内在联系和
不同区域细胞活动能力差异是甘蔗茎增粗的细胞学基础。
关键词：甘蔗；茎尖；原生分生组织；细胞分裂频率；茎径；株高
中图分类号 ：Q944．5 文献标识码：A 文章编号：1000-3142(2010)03-0386-05
Cell division frequency difference in various
regions of stem tip protomeristem in sugarcane
varieties with different stem diameters
LI Su-Li1，LI Zhi-Gang1，iLIN Jian-ZhaoI ，YANG Li-Tao 1*，
TAO Chun-Niang ，LI Yang-Rui
(1．College of Agriculture，Guangxi University，Nanning 530005，China；2。Guangxi
Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China)
Abstract：In order tO understand the correlation between difference of cel division frequency in various regions of stem
tip protomeristem and stem diameter as wel as plant height，continuous paraffin sections of six sugarcane varieties
were investigated by microscopy at five different growth stages．The results showed that there was significant differ·
enee in cell division frequency of various regions of stem tip protomeristem．The difference followed the pattern：pe-
ripheral meristem(3．89 )> corpus-primary cel(2．67 )>pith(1．46 )> tunica—primary(1．3 )．There was pos—
itive correlation between cell division frequency in different regions of stem tip protomeristem and sugarcane stem di—
ameter，and the correlation coefficients were highly significant between stem diameter and pith zone and tunica—prima—
ry cell zone(r — 0．856 and r2： 0．925 ，respectively)．However，there were negative correlations between stem
length and cell division frequency of stem tip protomeristem in different zones，and the correlation coefficient between
corpus-primary cel and stem length was significant．The results could reveal the inherent relation between different
收稿日期：2009-05—07 修 回日期：2009—1I-30
基金项目：国家自然科学基金(30060038)[Supported by the National Natural Science Foundation of China(30060038))
作者简介：李素丽(1 972一)，女(壮族)，广西上林人，硕士 ，讲师，主要从事校物生理解剖研究，(E-mail)lisuli88@sina．eom。
通讯作者(Author for c0rresp0ndence，E—mail：litao61@hotmail．corn)
3期 李素丽等 ：不同茎径甘蔗品种茎尖原生分生组织不同区域细胞分裂频率差异 387
stem tip protomeristem zones and their characteristics with precise quantifcations of cel division frequency in different
protomeristem zones of sugarcane．The difference of cel activity in diferent zones could be the basic cytology of sug—
arcane stem thickening．
Key words：sugarcane；stem tip；protomeristem ；cel division frequency；stem diameter；stem length
前人对被子植物原生分生组织的区域分化研究
表明：被子植物原生分生组织符合原套一原体学说
(Cecich等，1972；Fosket& Miksche，1966；施 良，
1988；蔡霞等，1997；李 金亭等，2008；谭玲玲等，
2008；马瑞君，200i)，但没有对不同区域细胞的活动
进行数量化描述，从而导致人们对原生分生组织不
同区域的划分不够精确，也不利于深入研究不同区
域对后续组织和器官发育的贡献，而细胞区域划分
越细致 、分区越准确 ，对后 续组织和器官发生的贡献
率就越清楚。甘蔗茎尖原生分生组织明显分为4个
区(图 1)，即原套原始细胞区、原体原始细胞区、周
缘分生细胞区、髓分生区，不同的区域行使不同的功
能(李素丽，2003)，但至今尚未有人对甘蔗茎尖原生
分生组织的细胞区域分化进行精确数量化划分，为
了揭示甘蔗茎尖原生分生组织各区细胞与甘蔗蔗茎
增粗与伸长的关系，本研究以细胞形态分区为基础
统计各区域细胞分裂频率，研究不同区域细胞分裂
频率与茎径和株高的关系，为精细研究茎尖原生分
生组织区域化提供参考，也为单子叶植物甘蔗的增
粗机理提供理论依据。
图 1 甘蔗原生分生组织，示各区位置和细胞结构
Fig．1 Sugarcane stem tip protomeristem，showing the
position and cell structure of each zone(×400)
1．原套原始细胞区；2．原体原始细胞区；
3．周缘分生区；4．髓分生区。
1．tunica—primary cell zone；2，corpus—primary cell
zone；3．peripheral meristem zone；4．pith zone．
1 材料和方法
1．1试验材料
试验材料是粤糖 86／368、粤糖 91／976、桂糖 1l
号、新台糖 16号、CP80／1827、农林 8号 6个不同茎
径甘蔗品种 ，在广西大学甘蔗实验地种植 ，采用随机
区组设计，3次重复，5行区，行宽 1．3 m，行长 6 m，
小区面积 7．8 m。，每行 8O芽 ，每小区种 400芽。田
间管理与一般生产田相同。
砍收时，各小区取 100株测量茎径和株高。
1．2研究方法
1．2．1取样 于 2007年 6月 27日，7月 8日，8月 6
日，8月 25日及 9月 15日选取与所标记长势、叶龄
一 致的植株，记录清楚。每个品种每个时期各固定
5个茎尖，采集和固定时间均为上午 lO：O0时左右。
1．2．2显微 结 构研 究 方 法 显微 切 片 的材料 用
FAA溶液固定。常规石蜡 法制片。制片厚 8～12
tLm，铁矾苏木精法染色(李正理，1996)，中性树胶
封片，用德国 Laica DMLB显微镜对 150个甘蔗茎
尖 1 i00多张纵切面连续切片进行了详细的观察研
究和拍照。
1．2．3细胞分裂频率统计方法 为了获得细胞分裂
频率，必需先测量每个区域的细胞数 目。计算一个
茎尖原生分生组织整个区域内细胞的数目，目前在
技术上还有困难。但可以以一个原生分生组织一定
数量的切面作为代表来计算，每个茎尖选取(每个品
种每个时期共计量 5个茎尖)纵切面上最正中的 3
个切面，共 30~40／zm厚的范围为代表。假定同一
原生分生组织中3个切面的分区方式不变，每个品
种都采取这样的方式来获得相对的细胞总数。这样
的计算虽然不可避免存在一定误差，但作为计算相
对细胞分裂频率的基础还是有价值的。因为 40 m
的厚度 ，不超过原生分 生组织 的厚度。细胞分裂数
目的测量是根据每个原生分生组织正中 3个切面 ，5
个茎尖共 l5张玻片上实际看到的有丝分裂的前期、
中期、后期和未期实测的，这样的计算方法，虽然比
实际存在的分裂细胞数要少一些，但比较实际可靠。
388 广 西 植 物 3O卷
细胞分裂频率是根据以下公式计算 ： 对甘蔗茎尖原生分生组织各区细胞数 目的测量
细胞分裂频率 = ×1。。 和计算结果列于表
表 1 不同茎径甘蔗品种茎尖原生分生组织各区域细胞分裂指数
Table 1 Cell division index in different zones of stem tip protomeristem in the sugarcane variety YT86／368
注：以上多重比较均为同一时期不同区域比较。下同。
Note：the above multiple comparisons are for different zones at the same date listed in the same row．The same below．
3期 李素丽等 ：不同茎径甘蔗品种茎尖原生分生组织不同区域细胞分裂频率差异 389
2 结果与分析
2．1甘蔗茎尖原生分生组织不 同区域细胞分裂频率
差异
表 1表明，所有供试品种周缘分生区和原体原始
细胞区每个时期都存在细胞分裂，大茎种 86／368、桂
糖 11号原套原始细胞区和髓分生区每个时期都存
在细胞分裂，中茎种 91／976、CP80／1827原套原始
细胞区分别有 1个时期分裂指数为 o，髓分生区分
别有 2个时期分裂指数为 0，小茎种农林 8号、新台
16号原套原始细胞区和髓分生区都分别有 2个时
期分裂指数为 0。所有供试品种不同时期各区域细
胞分裂指数的大小都呈现同一趋势：周缘分生区细胞
分裂指数最高，原体原始细胞区次之，其次是髓分生
区，最后是原套原始细胞 ，但最后两个区域之间大部
分时期细胞分裂指数没达到显著差异。
综合 6个品种在同一时期中不同区域细胞分裂
指数高低的比较顺序是：周缘分生区(3．89 )>原
体原始细胞区(2．67 )>髓分生 区(1．46 )>原套
原始细胞区(1．3O 9／6)，除了髓分生区和原套原始细
胞区两者之间未达到差异显著水平外，其它几个均
达到差异显著水平。以上结果表明甘蔗茎尖原生分
生组织不同区域细胞分裂频率有所差别。
2．2甘蔗茎尖原生分生组织各区域细胞分裂频率与
茎径的关系
不同甘蔗品种的茎径、株高与原生分生组织各
区域的细胞分裂指数见表 8。相关分析表明各区细
胞分裂指数均与茎径呈正相关 ，原套原始细胞 区细
胞分裂指数与茎径相关系数 r 一0．925 ；原体原始
细胞区细胞分 裂指数 与茎径相关 系数 r。一0．48l；
周缘分生区细胞分裂指数与茎径相关系数 一
0．382；髓分生区细胞分裂指数与茎径相关系数
一 0．856。，其中原套原始细胞区和髓分生区细胞分
裂指数与茎径相关性均达到了差异显著水平。各区
细胞分裂指数与均与株高呈负相关趋势，但除原体
原始细胞区细胞分裂指数与株高相关系数 =
一 0．728 达到了显著差异水平外，其余均不显著。
表 2 不同甘蔗品种生长锥各区域间细胞分裂指数
Table 2 Cell division index stem tip protomeristem in different ZOles of all sugarcane
表 3 不同甘蔗品种的茎径与原生分生组织各区域的细胞分裂指数
Table 3 Stem diameter and cell division indexes in different zones
of stem tip protomeristem in different sugarcane varieties
390 广 西 植 物 3O卷
3 结论与讨论
甘蔗茎尖原生分生组织各区域细胞分裂频率有
明显差异，同一品种不同的发育时期均表现同一趋
势 ：周缘分生区>原体原始细胞 区>髓分生区>原
套原始细胞区，除了髓分生区和原套原始细胞区两
者之间未达到差异显著水平外 ，其它几个之间均达
到显著差异。周缘分生区是原生分生组织最活跃的
区域 ，直接参加苗的形态建成 ，产生叶原基和原形成
层(Laux＆ Mayer，1996；马瑞君，2001；蔡霞等，
l997；李金亭等，2008；谭玲玲等，2008)，周缘分生区
高频率的细胞分裂有利于叶原基和原形成层的产
生；原体原始细胞区为一切组织细胞的发生中心，原
体原始细胞区较高的细胞分裂频率有利于产生更多
细胞补充到以下周缘分生区和髓分生区(K·伊稍，
1982)；原套原始细胞区进行垂周分裂，起到扩大原
生分生组织 的作 用 (Cecich等，1972；Fosket&
Miksche，1966；施良等，1988；K．伊稍，1982)；髓分
生区细胞核细胞液泡化程度高，细胞开始分化，细胞
分裂频率很低。通过以上分析可看出，甘蔗茎尖原
生分生组织各区域细胞分裂频率的差异为各区域细
胞行使各自功能提供了细胞学基础。
甘蔗茎尖原生分生组织各区域细胞分裂频率与
甘蔗茎径均呈正相关，茎增粗是由细胞数 目的增多
和体积的增大来决定的，细胞分裂频率高有利于茎
的增粗(贺学礼，2004)。在所有区域中髓分生区和
原套原始细胞区细胞分裂指数低，但此两区细胞分
裂指数与茎径的相关性最密切，表明髓分生区和原
套原始细胞区细胞分裂对甘蔗茎的增粗贡献较大。
甘蔗是单子叶植物，大部分单子叶植物伸长主
要是居间分生组织细胞活动的结果 (胡宝忠等，
2002)。甘蔗茎尖原生分生组织各区域细胞分裂频
率与甘蔗株高呈负相关，其中原体原始细胞区细胞
分裂指数与甘蔗株高的负相关达到显著水平，表明
甘蔗的伸长主要不是由原生分生组织各区域细胞分
裂而引起，其原因有待进一步探讨。
以上结果表明：对原生分生组织细胞分裂频率
的精确量化对于揭示甘蔗茎尖原生分生组织各区细
胞与特征的内在联系有重要作用。
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