全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 21(4)：344— 346 2001年 l1月
二倍体和四倍体栽培苦荞的细胞学比较研究
吴云江，陈庆富
(贵州师范大学生物系遗传岂 贵州贵阳 550001)
捕 要：观察和统计了二倍体和四倍体苦养(Fagopyrummmr&um)花粉母细胞减数分裂过程T1、TI时期的
异常程度及花粉粒败育性等多个指标，并比较分析了二倍体和四倍体苦养在这些指标上的差异显著性 结果
显示 ：四倍体苦养的异常 TI细胞频率、异常 TⅡ细胞频率、T1细胞平均微核数、T I细胞平均微核数及花粉
败育率均显著高于二倍体苦莽，这表明四倍体苦莽的遗传稳定性和花粉可育性都LL-倍体苦养差
美键词：苦养；减数分裂}细胞学}遗传稳定性；花粉败育；多倍体
中图分类号 ：Q943 文献标识码 ：A 文章编号 ：]000—3142(200])04—0344—03
A cytol ogical study 0n meiosis 0f PM Cs 0f
dipl oid and tetrapl oid tartary buckwheat
WU Yun—jiang，CHEN Qing—fu
(Ld6 y oJ Ge~ i,s，Biology，] ⋯ ，Guizhou Normal Univers；ty，Gulyang 550001·China)
Abstract-M any parameters of TI and T Ⅱstages】n PMCs meiosis and the rates of defeated pollen grains of
diploid tartary buckwheat(Fagopyrum tataricum)and its tetraploid doubling line were analyzed．The results
showed that the rate of abnormal diads．the mean of mtcronuclet per d[ad1 the rate of abnormal tetrads，the
glean of micronuclei per tetrad r and the rate of defeated polen grains in tetraploid tartary buckwheat are al
much higher than those in diploid tartary buckwheat r indicating that the genetic stability of tetraploid tartary
buckwheat is much lower than the diploid tartary buckwheat．
Key words：Cytology；[erfility of polen grains}meiosis~polyploidy；tartary buckwheat
莽麦(Fagopyrum)是一种抗旱耐瘠的粮食作
物．起源于我 国西南部 ，在我 国有丰富的种质资源，
并为我国许多地区尤其是山区早地普遍种植 主要
栽培种有普通荞麦(甜荞)和鞑靼荞麦(苦荞)2种，
均属二倍体类型(2n一2x=16)。前苏联、日本、美国
等国开展荞麦多倍体育种工作较早，先后育成同源
四倍体荞麦新品种。然而，四倍体苦荞和二倍体苦
养在细胞遗传学上很少有报道 ，更没有从量上
系统地比较研究四倍体和二倍体苦荞减数分裂各
收藕 日期 ：2000 07 07
作者简介：吴云江【1973) 男，从事中学生物的教学和科研工作
基盒项目；贵 省科学基金([999年)资助项目
时期的异常程度。陈庆富和张庆勤(1 991)报道认
为 ，减数分裂异常程度上的差异可充分表现在末
期 I(TI)和末期 11(TII)2个时期上，并认为这 2个
时期易于观察，结果也较稳定，因此提出将这 2个时
期的指标作为减数分裂异常程度的主要衡量指标。
为此，本文以这 2个时期的有关指标为主．从量上比
较研究二倍体和四倍体苦荞花粉母细胞减数分裂
异常程度的差异，以阐明二倍体苦荞和四倍体苦荞
在遗传稳定性上的差异 ．从而为育种上有 目的地减
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4期 吴云江等：二倍体和四倍体栽培苦荞的细胞学比较研究 345
少减数分裂异常、培育四倍体优良荞麦品种提供依
据，也可以为揭示减数分裂机制创造条件。
1 材料与方法
1 1供试材料
本试验所用材料、倍性 、产地及来源见表 1。
表 1 本试验所用材料殛其倍性、产地、来源
Table 1 Materials used in this study
苦养 BW20 2x-1 6 贵州措河 陈庆富
F．ta~aricum Yanhe-Guizhou Qing—Fu Chen
BWS0 4x一32 ^工加倍 陈庆寓
Man—made Qing—Fu Chen
1．2研 究方法
于 1999年 3月 7日，在贵l州师范大学生物系植
物园内分别播种二倍体和四倍体苦荞 4行、5行，每
行 1 0株，行距、株距均为40 cm。按常规施肥、浇水、
除草、管理。荞麦始花后，于 1999年5月上旬随机抽
取二倍体苦荞 10株、四倍体苦养 40株，用于减数分
裂和花粉败育性观察。
1．2．1花 粉 母 细胞 减 数 分 裂 观 察 参 照 Chen
(1 999a’b)的方法“ 。基本步骤如下：苦养盛蕾期时
取幼花序固定于 Cannoy’s 11固定液 中，冰箱保存 、
固定 4 h以上。取幼花序 ，吸去 固定液，置于载玻片
上，滴加 1小滴 2 的醋酸洋红，分离 出花药，并用
解剖针压破花药，挤压出花粉母细胞，常规压片法
压片 显微镜下观察花粉母细胞减数分裂过程各时
期的特征，并统计以下指标：末期 l细胞微核数，有
微核 TI细胞占TI细胞总数的比率即异常T1细胞
频率( )，末期 I1细胞微核数，有微核 TII细胞 占
TII细胞总数的比率即异常 TI细胞频率( ) 统
计细胞数：末期 1、末期 u分别在 1 50以上、200以
上
1．2．2花粉育性观察 可育花粉粒含有丰富的淀粉
粒 ，淀粉粒遇碘变成兰黑色 ，因此本研究用 KI 溶液
染色成熟花粉粒的方法来鉴定花粉育性。花粉粒被
染上色的说明花粉粒可育，反之则不育。具体方法
是：荞麦开花盛期，分别摘取二倍体、四倍体苦莽的
成熟花朵，用 Cannoy’s 1固定液固定；用解剖针剥
取花药于载玻片上，滴加 KI 溶液染色，压出花粉
粒，置于显微镜下观察。统计花粉粒总数和败育花
粉粒数，计算败育花粉粒的比率(败育率)即败育花
粉粒数占总花粉粒数的比率。每种材料至少观察 2
000个花粉粒以上。
1．2．3统计方法 由于本试验所观察的细胞数目
大，因此可用u测验来测验二倍体与四倍体苦荞之
间的有关统计指标在显著水平 一0．01、0．05上的
差异显著性 。
2 结果与分析
1 999年 5月对生长于贵州师范大学生物系生
物园的二倍体和四倍体苦荞进行了花粉母细胞减
数分裂过程的观察 结果如下 ：
2．1中期 I(MI)
观察中期 I染色体配对构型结果表明，二倍体
苦荞中期 I染色体构型几乎全为正常，即具有 2n=
8I的染色体配对构型(图1)。四倍体苦荞多为4x=
8IV，此外还有一定比例的其它构型如：4IV十71+
2I、4IV+81I(图 2)、1 61等。这些结果表明，奉研究
所采用的材料无误，同时也表明四倍体苦荞在 MI
有比二倍体苦荞更复杂的配对构型。
2．2末期 I(TI)
末期 1的观察结果见表 2。
表 2 二倍体和四倍体苦荞 Tl时期细胞
有美指标的 u测验
Table 2 Some parameters of PM C meiosis TI stage o[3
diploid and tetraploid tartary buckwheat and their u—test
表 在 0 01水平上的显著性 -* *signi~icant at 0．01 leve1．
从表 2可知，总共观察 271个二倍体苦荞的 T1
细胞中，只有少数具微核，微核数变幅为 o～1，平均
为 0．022 异常 TI细胞频率为2．2 。四倍体苦荞
总共观察 的 Tl细胞数 为 1 68个 ，多数细胞具有微
核，微核数变幅为 0～2，平均微核数为 0 293．异常
T1细胞频率为 l9．1 。末期 l细胞及其微核见图
3、4。u测验表明二倍体苦葬的异常末期1细胞频率
与四倍体苦荞的异常末期 1细胞频率、二倍体苦养
的末期 I细胞平均微核数与四倍体苦荞的末期 I细
胞平均微核数都有极显著差异，这说明四倍体苦养
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346 广 西 植 物 21卷
在束期I的异常性显著高于二倍体苦荞。
2 3束期 11(Tl1)
末期 II时期的观察结果见表 3。
表 3 二倍体和四倍体苦葬 TII时期细胞
有关指标的 u泓验
Table 3 Some parameters of PMC meiosis T I stage On
diploid andtetraploid tartary buckwheat and their u test
P
种
ioidy
黜
To
麟
tal ： M ea of microau数cle
特别表示在 0 05、0 01水平上的显著性 、**Signi／一
， 1 0 05 aad 0 01 leve1．respectively
从表 3可知，在观察的 364个二倍体苦荞 Tl
细胞中，只有少数 TI细胞具微核。微核数变幅为 0
～ 2【圈 )，平均为 0．019。异常 TII细胞频率为
1．§ 。四倍体苦荞总共观察 532个TII细胞，多数
细胞有微核 ．微核数变幅为 0～4，平均微核数为
0．586。异常TII细胞频率为 38、7 。1．1测验表明，二
倍体苦养的异常柬勰 II细胞频率和柬期 II细胞平
均徽核数都极显著高于四倍体苦荞 这说明四倍体
苦葬在末期 I的异常性显著高于二倍体苦荞。
此外．在四倍体苦养中还观察到异常多分体，
主要是六分体，见图 6。异常多分{本频率为0．6 ，变
幅为 0～7 。
除了上述以外，在四倍体苦荞花粉母细胞减数
分裂的其它时期也存在一定程度的异常，如后期 I
(AI)和后期 II(AI)出现落后染色体等。
2．4二倍体和四倍体苦荞花粉败育率的差异性分析
花粉粒败育情况的观察结果见表 4。
表 4 二倍体和四倍体苦葬花粉败育率差异性的u测验
Fable 4 u—test。f the differences between diploid
and tetraploid tartary buckwheat
情性 现察花粉粒总数 花粉败育率( )
Ploid~。 Total of pollen grains De／eared rRt．e of pollen grains
、 分 别表 示在 0 0 5、0 01水 平 上 的显著 性 **
Stand 。r significance a r 0 05 and O 01 leve1．respectively
从表 4可以看出，二倍 体苦养共观察 2 563个
花粉粒，败育率为4、25 。四倍体苦荞观察2 705个
花粉粒，败育率 13．2 。u测验表明，二倍体与四倍
体之间在花粉粒败育率上差异极显著，这暗示四倍
体苦荞的花粉粒育性比二倍体苦养显著较差。
3 讨 论
3、l关于同谅四倍体苦荞减数分裂出现异常的原因
本试验发现二倍体苦荞染色体加倍后所形成
的同源四倍体苦养，与二倍体苦莽相比较，有显著
较高的异常TI细胞频率、异常 TI细胞频率、TI细
胞微核数、TII细胞微核数。这说明四倍体苦荞的遗
传稳定性比二倍体苦荞的要差。其原因是：同潦四
倍体苦荞的每一个同源组有 4个同源染色体，而对
于任何同源区段，都只能有两条同源染色体参加联
会，因此四倍体苦荞比二倍体苦荞有更复杂的联会
方式 其染色体的配对在减数分裂中期 I可出现以
下几种情况：(1)形成一个四价体(IV)；(2)形成一
个三价体和一个单价体(II+I)；(3)形成 2个二价
体(1l+II)；(4)形成一个二偷体和 2个单价体(I+
21)等多种形式。本研究发现四倍体苦荞存在四价
体、三价体、二价体和单价体等多种情况 ，与上述分
析是吻合的。这种复杂的配对构型和多种多样的配
对情况势必会比二倍体苦荞产生更多的单价体、落
后染色体等异常情况。落后染色体向两极的移动速
度较慢，常常在核膜形成前不能进入核内，而在核
外形成微核，其结果是导致 四倍体苦荞的减数分裂
异常程度显著增加，因此四倍体苦养的遗传稳定性
比二倍体苦养差。
3．2减数分裂异常程度与花粉败育率的关系
花粉粒育性由多种因素决定，其中减数分裂是
否正常就是一个重要因素。在减数分裂过程中，若
出现染色体配对混乱、有单价体和落后染色体、染
色体分离不均衡、染色体丢失等现象，可造成花粉
粒败育。本研究表明，由于染色体加倍，使四倍体苦
荞在花粉母细胞减数分裂末期 r和末期II异常细胞
频率 比二倍体显著增加，与此 同时，四倍体苦荞的
花粉败育率也极显著地高于二倍体苦养，因此可推
测苦养的花粉败育率与减数分裂异常程度存在一
定程度的联系。
参考文献：
(12陈庚富 ．张庆勤 五倍体杂种小麦的细胞遗传学比较
(下转第 382页 Continue on page 382)
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382 广 西 植 物 21卷
内蒙古苔藓植物 63科，／．84属，5n 种和种下分类单
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东苔藓植物 55科，145属，368种及 3亚种和 1 2变
种。
此外 ，近年来还出版 了一些地市 区的地方植物
志，如《太原植物志》，第 l卷(1990)，包括蓑类植物、
棵子植物以及被子植物的金粟兰科至豆科，第 2卷
(1992)包括携牛儿苗科至菊科。本志计划出 3卷}
《浪阳植物志》，全一册(1 996)；《甘南树木图志》，全
一 册 (1994)；《琅琊 山植物志》，全一册(1 999)；《嵩
山植物志》，全一册 (1993)。
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