全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 24(2)：188— 192 2004年 3月
不同品种甘蔗茎尖细胞分裂节律研究
李素丽，林鉴钊，王俊丽，陶春娘，艾素云 ，杨丽涛
(广西大学农学院，广西南宁 530005)
摘 要：对 6个不同甘蔗品种(粤糖 91／976、粤糖 86／368、桂糖 11号、新台糖 16、CP80、农林 8号)茎尖生长点
细胞分裂进行切片观察研究 ，结果表明：甘蔗一天内(白天)不同时间都存在细胞分裂 ，而且细胞分裂指数呈规
律性变化，大部分呈先升后降再上升的变化趋势。除了桂糖 11号在 8：OO出现细胞分裂高峰之外，其它五个
品种均在 1O：OO出现细胞分裂高峰期 ，12：OO～14：00是细胞分裂的低谷。种在不同生长时期细胞分裂指
数变化规律不一样 ，细胞分裂高峰期出现的时期也不一样 ，早熟品种出现的时期早一些，晚熟品种则晚一些。甘
蔗茎径和各生长时期细胞分裂指数是呈正相关的，茎径大 ，细胞分裂指数高，相反，茎径小，细胞分裂指数低。
关键词 ：甘蔗 ；细胞；细胞分裂指数；高峰期
中图分类号：Q942 文献标识码 ：A 文章编号 ：1OOO一3142(2OO4)O2—0188—05
Study on the cell division rhythm of
di fferent sugarcane varieties
LI Su—li，LIN Jian—zhao，WANG Jun-1i，
TAO Chun—niang，AI Su—yun，YANG Li—tao
(Agriculture College，Guangxi University，Nanning 5 30005，China)
Abstract：Field experiment was carried Out tO study the cel division index of stem apices growing point of six
sugarcane varieties(Yuetang 91／976，Yuetang 86／368，G11，ROC 16，CP 80，Nonglin 8)．The cell is divid-
ing at al day and the cell division index is changing regularly．The cell division peak of G I I appeared at 8：
00 am ，but the others at 10：O0 am．There Was a nadir from 12：00 tO 14：00．The law of cell division index
of sugarcane was different with the sugarcane growing stage，the peak of cell division of the early maturing va-
rieties emerged earlier，the later varieties emerged later．Cell division index of six sugarcanes was significantly
different at the level 0．05，Yuetang 86／368 was the highest(2．30 )，moreover Nonglin 8 is the lowest
(O．77 )．The correlation of cel division index and the stem diameter in different growing stages was posi—
tive．The correlation on June 30 was significant at the level of 0．05，on July 11 reached at level 0．01．
Key words：sugarcane；cel；cell division index
甘蔗的生长、发育、繁殖都离不开细胞的分裂，
还有甘蔗染色体、细胞分裂的方向性、伸长和增粗机
理等方面的研究，都是在细胞进行分裂的前提下进
行的。但是，在什么时候取样才能看到较多的细胞
分裂相呢?到底作物细胞分裂是否存在细胞分裂高
峰期呢?目前有不同 的看法 ，有人认为作物一天中
自天不存在细胞分裂高峰期，而有人则认为存在细
胞分裂高峰期(AC吉斯，1984)。张泽林(1999)认
为洋葱根尖的细胞分裂相的决定因素是取材时间。
而甘蔗在一天中到底有没有细胞分裂高峰期呢?甘
收稿 日期 ：2003-03-07 修订 日期 ：2003—09—04
基金项目：国家自然科学基金资助(30060038)
作者简介：李索丽(1972-)，女，广西上林人，硕士，主要从事植物解剖生理及化学调控研究。
维普资讯 http://www.cqvip.com
2期 李素丽等：不同品种甘蔗茎尖细胞分裂节律研究 189
蔗在不同的生育时期细胞分裂变化如何?甘蔗茎径
大小具有基因型差异 (王鉴明，1985；彭绍光 ，1990；
骆君辅 1992)，而甘蔗细胞分裂与不 同茎径基因型
之间差异又是怎样?这方面在国内外都未见有报
道。本文研究了6个不同甘蔗品种细胞有丝分裂指
数的日变化、季节变化以及不同基因型间的差别，旨
在探索甘蔗细胞分裂这些节律 ，为甘蔗 的相关理论
研究和指导甘蔗生产提供依据。
1 材料和方法
1．1试验材料
实验材料是粤糖 86／368、粤糖 91／976、桂糖 11
号、新台糖 16、CP80、农林 8号 6个甘蔗品种，在广
西农业科学院甘蔗研究所实验地种植 ，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 80芽 ，每小区种 400芽。
田间管理与一般生产 田相 同，1月份砍收甘蔗
时，测量甘蔗茎径 。
1．2方法
选择 6～7月份甘蔗快速生长时期，选取各品种
中等大小 ，长相一致的植 株，每隔 10 d左右定时取
样 ，即分别于 6月 9日、6月 17日、6月 30日、7月
11日、7月 21日取样，每一天分 6个时间段 ：8：O0、
10：00、12：00、14：00、16：O0和 18：O0进行 ，每
个 时间段 固定 3个茎 尖。制 片 方法 参考李懋 学
(1991)的方法 ，将茎尖放人卡诺溶液 中固定 5～24
h，再转入 70 酒 精 中保存备用 。用 固定后的茎尖
在等量的 95 酒精和浓盐酸混合液中离析 3～10
min，剥除幼叶，在立体显微镜下取生长锥，用改良
表 1 粤糖 91／976茎尖与新台 16茎尖在白天中的细胞分裂指数
Table l Cell division index of stem apex of Yuetang 91／976 and ROC 16 in a day
苯酚进行整染 8～16 min，然后均匀分成 3份进行压
片，每个玻片随机观察 5个视野(40倍物镜下观察)，
以细胞分裂中期作为细胞分裂的标准来统计细胞的
分裂指数，研究甘蔗日周期细胞分裂情况、发育阶段
与细胞分裂的关系以及品种间细胞分裂的差异等。
1．3数据处理
对供试6个品种，每个品种5个时期，每个时期6
个时间段，共制作 480片玻片，观察 1 500 000多个细
胞，以处于有丝分裂中期的细胞数与被观察的细胞总
数之比(用百分数)表示细胞分裂指数，制成表 1～5。
用 MICROSOFT EXCEL作图，数据用 SPSS
软件作方差和相关性分析(蔡程辉等，2001)。
2 结果和分析
2．1甘蔗一天(白天)的细胞分裂节律
不同的甘蔗品种在不同时期 日茎尖细胞分裂节
律有所差别，表 1～3表明：所有供试品种在一天(白
维普资讯 http://www.cqvip.com
9O 广 西 植 物 24卷
8：oo
1o；O0
12：O0
14：O0
16：O0
l8：O0
观察细胞总数(个)Observed number of cel 916 903 815 817 1 035 1 033 632 693 820 672
分裂中期细胞数(个)The rltlmber of metaphase cel 5 1 6 6 15 2O 15 21 16 13
细胞分裂指数( )Cel division index 0．55 0．11 0．74 0．73 1．45 1．94 2．37 3．O3 1．95 1．93
观察细胞总数(个)Observed number of cell 853 798 770 1 070 899 651 787 679 921 841
分裂中期细胞数(个)The rltlmber of metaphase cel 8 10 10 4 12 13 12 21 15 16
细胞分裂指数 ( )Cell division index 0．94 1．25 1．30 0．37 1．33 2．OO 1．52 3．O9 1．63 1．9O
观察细胞总数(个)Observed number of cell 1 290 901 959 901 860 677 685 858 791 1 062
分裂中期细胞数(个)The rltlmber of metaphase cel 14 1 8 2 6 10 11 16 12 15
细胞分裂指数 (％)Cell division index 1．09 0．11 0．83 0．22 0．70 1．48 1．61 1．86 1．52 1．41
观察细胞总数(个)Observed number of cell 1 313 1 056 619 725 843 802 807 898 798 778
分裂中期细胞数(个)The rltlmber of metaphase cel 6 1 8 7 5 15 13 15 12 12
细胞分裂指数( )Cell division index 0．46 0．09 1_29 0．97 0．59 1_87 1_6】 1．67 1．5O 1．54
观察细胞总数(个)Observed rlLlmber of cell 1 195 987 985 809 724 907 854 882 712 731
分裂中期细胞数(个)The rtHmbeIof metaphase cel 15 1 5 6 3 9 11 13 23 14
细胞分裂指数( )Cell division index 1．26 0．10 0．51 0．74 0．41 0．99 1．29 1．47 3．23 1．92
观察细胞总数 (个)0bserved nHmbelof cell 1 189 782 998 896 873 837 1 107 852 626 771
分裂中期细胞数(个)The rltlmber of metaphase cell 10 2 9 3 7 15 14 19 11 14
细胞分裂指数 (％)Cell division index 0．84 0．26 0．90 0．33 0．80 1．79 1．26 2．23 1．76 1．82
8：O0
10：O0
12：O0
14：O0
16 0 O0
18：O0
观察细胞总数(个)0bserved rltlmber of cel 736 701 601 1 113 626 680 533 629 546 615
分裂中期细胞数(个)The rltlmber of metaphase cell 3O 8 11 58 13 9 8 9 8 8
细胞分裂指数(％)Cel division index 4．O8 1．14 1．83 5．21 2．08 1．32 1．50 1．43 1．47 1．3O
观察细胞总数(个)0bserved rltlmber of cell 898 798 812 818 1 038 792 551 594 818 671
分裂中期细胞数(个)The rltll~ber of metaphase cell 37 8 18 42 26 9 14 13 11 9
细胞分裂指数( )Cell division index 4．12 1．OO 2．22 5．13 2．5O 1．14 2．54 2．19 1．34 1．34
观察细胞总数(个)0bserved rltlmber of cell 907 874 711 770 743 641 740 606 700 735
分裂中期细胞数(个)The rltl~ber of metaphase cell 3 11 22 32 15 7 3 7 9 6
细胞分裂指数( )Cel division index 0．33 1．26 3．09 4．16 2．O2 1．09 0．41 1．16 1．29 0．82
观察细胞总数(个)0bserved ntlmber of cell 1 244 813 751 744 800 593 747 645 574 789
分裂中期细胞数(个)The rltll~ber of metaphase cell 27 11 12 25 6 5 2 1O 7 6
细胞分裂指数( )Cel division index 2．17 1．35 1．60 3．36 0．75 0．84 0．27 1．55 1．22 0．76
观察细胞总数(个)0bserved ntlmber of cel 538 623 820 966 897 1 019 915 537 625 558
分裂中期细胞数(个)The rltll~ber of metaphase cell 15 8 14 33 8 13 7 5 7 5
细胞分裂指数( )Cel division index 2．79 1．28 1．71 3．42 0．89 1．28 0．77 0．93 1．12 0．90
观察细胞总数(个)0bserved ltlmber of cel 804 641 666 655 938 924 912 539 600 924
分裂中期细胞数(个)The rltll~ber of metaphase cell 6 6 13 20 21 10 3 5 8 8
细胞分裂指数(％)Cel division index 0．75 0．94 1．95 3．05 2．24 1．08 0．33 0．93 1．33 0．87
天)中每一时刻都存在细胞分裂，但各时间段细胞分
裂指数不一样。一天中(白天)甘蔗茎尖细胞分裂指
数呈规律性变化，除桂糖 11号高峰期在 8：O0出现
外 ，其余 5个品种 的高峰期均 在 1O：OO出现 ，l2：
O0是大多数供试甘蔗品种的细胞分裂低谷，14：OO
后细胞分裂指数又缓慢回升。一天中(白天)同一品
种不同时间段的细胞分裂指数差异显著。
表4数据是每个品种 5个时期的平均值。表 4
的多重比较是根据品种、测定时期 以及测定时间三
因素的SPSS统计分析结果。
维普资讯 http://www.cqvip.com
2期 李素丽等：不同品种甘蔗茎尖细胞分裂节律研究 191
注：表中具有相同字母(abe)者表示差异不显著。下同 Note；a～e Means having the same letter in a row were not significantly diferent
by post-hoc multiple comparison test，PB 0．05．
综合 6个品种在一天中自天细胞分裂指数高低
的比较顺序是：10：00> 8：00> 16：00> 18：00
> 14：00>12：00，除了 12：O0和 14：00两者之间
未达到差异显著水平外，其它几个均达到差异显著水
平。以上结果说 明甘蔗茎尖细胞分裂有一个 比较一
致的规律，即是在 10：00都有一个细胞分裂高峰期。
2．2甘蔗在不同生长时期细胞分裂的节律
将每品种每个时期 6个时间段细胞分裂指数平
均值并根据 SPSS分析结果进行多重比较制成表 5。
不同甘蔗品种细胞分裂高峰出现时期不一致，
新台糖 16号、农林 8号在 6月 9日时细胞分裂指数
最高 ，新台糖 16号随着生长期延长而呈显著递减趋
势，但是 7月 11日以后又有提高。CP80、桂糖 11
号在 6月 30日达到高峰，粤糖 91／976、粤糖 86／368
则在 7月 11日有一明显 的高峰 。同一品种在不 同
的生长时期细胞分裂指数差异达显著水平。
综合 6个供试品种不同时期细胞分裂指数平均
值，可知甘蔗在不同生长时期细胞分裂指数的高低
顺序依次为：7月 11日>6月 30日>6月 9日>7
月 21日>6月 17日，而且不 同生长时期 之间细胞
分裂指数差异也显著。
2．3甘蔗茎径与细胞分裂的关系
砍收时所测量各品种甘蔗茎径，将各品种 5个
时期细胞分裂指数的平均值并根据 SPSS进行相关
性分析制成表 6。
甘蔗茎径大小有显著的基 因型差异，以不 同茎
径基因型甘蔗茎尖细胞分裂指数平均值与甘蔗茎径
进行 Pearson相关分析，可知细胞分裂指数与茎径
呈正相关趋势，相关系数 r2=0．793。粤糖 86／368
茎径最大，其细胞分裂指数也是最高，相应，农林 8
号茎径最小，它的细胞分裂指数也是最小的。
3 讨 论
本研究表明一天中(白天)甘蔗时刻都进行细胞
分裂，但不同时间分裂频率不一样 ，供试 6个品种基
本显示同一规律，即 10：O0是细胞分裂高峰期，12
：O0是低谷，而 12：O0以后有提高，说明甘蔗茎尖
的细胞分裂频率具有午休的现象，已经证明许多植
物光合作用存在午休现象(董合忠等，2000；许大全，
2002)，但是对于茎尖生长点细胞分裂的午休尚未见
有报道。为什么会出现这样的情况呢，许多研究表
明(许大全，2002)，中午气温高而导致空气湿度下
降，是光合作用中午降低的主要原因之一，低空气湿
度是引起光合“午睡现象”的重要生态因子；过低的
空气湿度会导致水分蒸腾过多，植株体内自由水含
维普资讯 http://www.cqvip.com
192 广 西 植 物 24卷
量下降，也可以使得甘蔗体内代谢下降，也有研究表
明，甘蔗生长最快的温度是 30℃，超过 34℃可能被
抑制，而且甘蔗是喜光作物，光照充足，生长发育快
(黄有总等，2001)。据气象部门记录，广西南宁6～
7月份的气温在 8：00尚未达到 30℃ ，而且光照也
还不强。10：00温度慢慢升高，光照加强，此时最
适合甘蔗的生长发育，所以甘蔗生长速度就快，一般
12：00～14：00广西南宁气温都高于 34℃，此时
甘蔗的生长有可能受到抑制，甘蔗生长受抑制可能
是细胞分裂受到抑制的结果，我们的研究结果表明，
甘蔗茎尖生长点细胞分裂频率的日变化可能是甘蔗
生长受到温度调节的细胞学基础。
细胞的基因型决定分裂速度(AC吉斯，1984)，
不同品种在不同的生长时期中细胞分裂频率不一
样，这可能是与品种种性有关。新台 16号、农林 8
号细胞分裂高峰期出现较早(6月 9日)，这与黄有
表 5 甘蔗茎尖在不同时期的细胞分裂指数
Table 5 Cell division index of sugarcane stem apex at different growing stages
注 ：表注同表 4 The note in table 5 and table 4 is the same
表 6 不同品种甘蔗茎径和细胞分裂指数
Table 6 Stem diameter and cell division index of different sugarcane varieties
， ．
注 ：表注同表 4 The note in table 6 and table 4 is the same
总等(2001)观察出这两个品种前期生长快，后期生
长慢，属于早熟 品种相符。粤糖 91／976、桂糖 11
号、粤糖 86／368、CP80细胞分裂高峰期稍往后推(6
月 30日或 7月 11日)这也 与黄有总等(2001)观察
的结果：这四者都属于中、晚熟品种，前期生长快，后
期生长慢相符。
茎尖细胞分裂指数与甘蔗茎径呈正相关，说明
不同的甘蔗品种，生长在同样的条件下，具有不同的
茎粗是有其细胞学基础的。因为细胞分裂是细胞生
长的基础，而细胞生长的具体表现是细胞伸长、增
粗，显然茎尖细胞分裂频率高，产生的新细胞多，茎
可能会长得高些、粗些。至于大茎种的茎尖分裂频率
为什么高些，是否还有更深一层的原因，如茎尖内与
蔗茎增粗有关的分生组织会不会多一些，有待研究。
综上所述，不同基因型甘蔗品种茎尖细胞分裂
指数差异显著，而且也与生育期以及一天中(白天)
不同时间密切相关，这不仅对于正确取材进行科学
研究如甘蔗增粗机理的研究具有重要意义，而且，在
实际生产上，我们也可以针对甘蔗细胞分裂高峰期
出现的时间来指导农艺活动，促进甘蔗的生长发育，
为提高甘蔗产量打下良好的基础。
(下转第 165页 Continue on page 165)
维普资讯 http://www.cqvip.com
2期 马广岳等 ：Cr 、Cr抖胁迫对黑藻生理生化影响的比较研究 165
更能准确反映水质污染程度。
参考文献：
李汉卿，谢文焕，傅纯彦，等．1985．环境污染与生物[M]．
哈尔滨；黑龙江科学技术出版社，168
张志良．1990．植物生理学实验指导[M]．北京：高等教育
出版社，154．
顾公望，张宏伟．1983．微量元素与恶性肿瘤[M]．上海：上
海科学技术出版社 ，199—205．
Bradford MM． 1976． A rapid and sensitive method for the
quantitation of microgram quantities of protein utilizing the
principle of protein-dye binding[J]．AnalBiochem，72(1)：
248——254．
Chris B。Marc VH。Dirk I．1992．Superoxide dismutase and
stress tolerance[J]．Annu Rev Plant Mol Biol，43：83．
Heath RL，Parker L．1 968． Photoperoxidation in isolated
chloroplasts I．Kinetics and stoichiometry of fatty acid per—
oxidation[J]．Arch Biochem Biophys，25：189—198．
Kar RK，Chondhuri M／L 1 987．Possible mechanisms of light-in—
duced chlorophyl degradation in senescencing leaves of
Hydrilla verticillata[J]．Physiol Plant，70：729—734．
Maehly AC．1955．Plant peroxidase[J]．Meth Enzym，2：
8O1— 813．
Ren AZ(任安芝)，Gao YB(高玉葆)，Liu s(刘 爽)．2000．
Effects of Cr，Cd and Pb on free proline content etc in leav—
es of Brassica chinensis(铬、镉、铅胁迫对青菜叶片几种生
理指标的影响)[J]．Chin J Appl Environ Biol(应用与环
境生物学报 )，6(2)：ll2一ll6．
Stobart AK，Grifiths WT，Ameen—Bukhari I，et a1．1985．
The effect of Cd on the biosythesis of chlorophyl in leaves
of barley[J]．Physiol Plant，63：293—298．
(上接第 192页 Continue from page 192)
参考文献：
王鉴明．1985．中国甘蔗栽培学[M]．北京：农业出版社，42
— 43．
许大全．2002．光合作用效率[M]．上海：上海科技出版社，
72— 79．
张泽林．1999．细胞分裂相的决定因素——取材时间[J]．生
物学通报 ，34(8)：22．
李懋学，张学敦．1991．植物染色体研究技术[M]．哈尔滨：
东北大学 出版社 ，26．
骆君辅．1992．甘蔗学[M]．北京：轻工业出版社，68—76．
黄有总，徐建云 ，陈超君 ，等．2001．几 个甘蔗新 品种 的农
艺性状比较研究[J]．福建甘蔗，(3)：8—13．
Shi GX(施国新)，Du KH(杜开和)，Xie KB(解凯彬)，et a1．
2000． Uhrastructural study of leaf ceils damaged from
Hg2+and CdZ+ polution in Hydrilla verticillata(汞、镉
污染对黑藻叶细胞伤害的超微结构研究)[J]．Acta Botan—
ica Sinica(植 物学报 )，42(4)：373—378．
Van assche F，Clijsters H．1 990．Effects of metal on enzyme
activity in plants[J]．Plant Cell Envirun，13：195—206．
Wang wZ(王惟咨)，He ZY(何增耀)，Ye ZJ(叶兆杰)．
1990．Effects of chromium on soil biochemical metabolism
(铬对土壤生化代谢 的影 响)[J]．China Environmental
Science(中国环境科学)，10(6)：440—445．
Wang AG(王爱 国)，Luo GH(罗广 华)．1990．Quantitative
relation between the reaction of hydroxylamine and super—
oxide anion radicals in plants(植物的超 氧物 自由基与羟胺
反应的定量关系)[J]．Plant Physiology Communications
(植物生理学通讯 )，26(6)：55-57．
Woolhouse HW ． 1974． Longevity and senescence in plant
[J]．Sci Prog Oxford，61：23．
Wang AG(王爱 国)，Shao CB(邵从本)，Luo GH (罗广华 )．
1 983．The comparison of several methods for determining
the activity of superoxide dismutase(SOD)(几种检测超氧
化物歧化酶活性反应的比较)[J]．Plant Physiology Corn—
munications(植物生理学 通讯 )，5：46—49．
Wilson DO， McDonald NB． 1996． The lipid peroxidation
metal of seed aging[J]．Seed Sci Technol，14：269—282．
Zhang YX(张义贤)．1997．A comparative study of the toxic
effects of the trivalent and hexavalent chromium in Hor—
deum vulgare(三价铬和六价铬对大麦毒性效应的比较)
[J]．China Environmental Science(中国环境科 学)，l7
(6)：565—567．
彭绍光．1990．甘蔗育种学[M]．北京：农业出版社，l1O一
116．
蔡程辉 ，庄永龙．2001．SPSS V 10．0 for window 实用基础
教程[M]．北京：希望电子出版社，98—106；174-209．
AC吉斯．1984．细胞生理学[M]．北京：科学出版社，576
— — 578．
AC吉斯．1984．细胞生理学[M]．北京：科学出版社，601
— 6O3．
Dong HZ(董合忠)，Li WJ(李维江)，Tang w(唐 薇)，et
a1．2000． Photosynthetic characters of field grown cotton
leaves(大田棉长叶片叶光合特性的研究)[J]．Shangdong
Agricultural Sciences(山东农业科学)，6：7—9，15．
维普资讯 http://www.cqvip.com