全 文 ：姜科（Zingiberaceae）植物是热带、 亚热带的特
有植物， 全世界约有 50 属 1 500 种[1]， 其中中国约
19 属 143 种， 主要分布在西南部至东部， 姜科植
物具较好的药用、 香料、 调味、 观赏等价值， 且资
源丰富[2]。
植物染色体制片技术是植物细胞遗传学、 染色
体工程、 植物细胞生物学、 植物细胞分类学等学
科的基本实验技术。 植物染色体的数目、 组型分
析对于研究植物的分类、 起源和演化都有重要的
意义 [3]。 目前对国产姜科植物的染色体研究已开展
了很多[1，4-5]， 但仍有很多种类尚未有染色体资料或
者结论多样。 以白姜花（Hedychium coronarium）为
例， 不同学者对其染色体数目进行分析得出不同的
结果， 分别为 34[4，6-8]、 51[9]、 54[10]。 结果的不同可
能与取材和实验方法有关。 目前国内外常用的染色
体制片技术为 2 种， 分别是压片技术和去壁低渗干
燥技术。 压片技术操作快速简单， 但制片得到的染
色体多交联重叠， 如胡秀等 [7]以根尖为材料， 利用
压片技术对白姜花染色体数目进行分析， 发现即使
制片图像良好， 也总是有几条染色体相互贴近， 难
热带作物学报 2016， 37（5）： 1017-1021
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2015-09-08 修回日期 2016-02-02
基金项目 广东省 “创新强校工程” 省级重大项目（No. 2014KZDXM076）； 广东省科技计划项目（No. 2015A030302097）； 广东省自然科学基
金 （No. 10451030301004286） ； 广东省高等院校学科与专业建设专项资金 （No. 2013KJCX0137） ； 广州市科技攻关项目 （No.
2014J4100151）； 广东第二师范学院 2015 年省级大学生创新创业训练计划立项建设项目（No. 1427815060）。
作者简介 涂红艳 （1973—）， 女 ， 硕士 ， 讲师 ； 研究方向 ： 植物生物技术 。 *通讯作者 （Corresponding author）： 肖 望 （XIAO Wang），
E-mail： xiaowang@gdei.edu.cn。
%
姜科植物染色体制片方法的优化
涂红艳， 张爱玲， 肖 望 *， 陈 丹， 曾海敏
广东第二师范学院生物与食品工程学院， 广东广州 510303
摘 要 以白姜花根尖为材料， 通过预处理、 固定、 解离和染色等步骤， 对染色体制片技术进行改良， 得到了
一种简单高效的可用于植物染色体数目分析的制片技术， 主要步骤包括 “取材-酸解离-低渗-染色-压片”。 采
用改良技术得到的制片细胞膨大、 染色体分散、 形态清晰、 分色良好。 用该方法对白姜花、 金姜花、 所罗门姜
黄和红艳郁金等的体细胞染色体数目进行检测， 结果分别如下： 白姜花 2n=34， 金姜花 2n=34， 所罗门姜黄 2n=
63， 红艳郁金 2n=49。
关键词 白姜花； 染色体制片； 染色体数目
中图分类号 Q949.718.33 文献标识码 A
Optimization of Chromosome Preparation
Technology in Zingiberaceae Plants
TU Hongyan， ZHANG Ailing， XIAO Wang*， CHEN Dan， ZENG Haimin
Biology and Food Engineering Institute， Guangdong University of Education，
Guangzhou， Guangdong 510303， China
Abstract Plant chromosome analysis technology is the most common and useful method in cytogenetics research.
In the present study， three methods for plant chromosome preparation of Hedychium coronarium were compared
including material pretreatment， fixation， dissociation and dyeing on the root tips. The results showed that the
best experimental protocol for chromosome number analysis was ‘sample selection， acid dissociation， hypotonic，
staining with improve phenol fuchsin， chromosome slide preparation’ ， and the best dissociation way was with
37% HCl ∶ 95% C2H5OH=1 ∶ 3 at 28-30 ℃ for 6 min. Clear metaphase chromosome images with large cells，
spreading and clear chromosome were obtained with the improved method. Subsequently， this method was applied
to analyze the somatic chromosome numbers of H. coronarium， H. gardnerianum， Curcuma soloensis， Curcuma
rubescens at metaphase， which were 2n=34， 2n=34， 2n=63， 2n=49 respectively.
Key words Hedychium coronarium； Chromosome preparation； Chromosome number
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.026
第 37 卷热 带 作 物 学 报
表 1 染色体压片技术步骤
Table 1 Steps of conventional squash method for plant chromosome preparation
步骤 具体方法
预处理 取根尖 0.5 cm 于 0.02％秋水仙素浸泡 3.5 h。
固定
于卡诺氏（Carnoy’s）固定液中， 固定 2 h， 然后分别用 95％、 85％、 75％乙醇进行梯度脱水， 最后将固定材料保持在
70 ％乙醇中， 于冰箱中存放。
解离
将固定后的材料经 50％乙醇冲洗， 转入蒸馏水中， 然后在预热至 60 ℃的 1 mol/L HCl 中处理 6 min， 用蒸馏水将根尖冲
洗 3~5 遍。
染色 用改良苯酚品红染液染色 3~5 min。
压片
盖上盖玻片， 用滤纸吸掉多余的染液后， 再把滤纸放在盖玻片上， 用铅笔橡皮头的一端隔着滤纸沿对角线轻轻敲击盖
片， 使材料成分分散均匀。
步骤 具体方法
预处理 取根尖 0.5 cm 于 0.02％秋水仙素浸泡 3.5 h。
前低渗 去除预处理液， 将材料转入蒸馏水中常温下处理约 30 min。
酶解去壁 吸除低渗液， 加入 2.5％的纤维素酶和果胶酶（V ∶ V=1 ∶ 1）， 材料与酶液的体积比为 1 ∶ 20， 于室温（28~30 ℃）下酶解 3 h。
后低渗 用蒸馏水将材料轻轻冲洗 2～3 次， 洗除酶液， 再在蒸馏水中低渗 30 min。
固定 将材料用新配制的甲醇： 冰乙酸（V ∶ V=3 ∶ 1）的固定液固定 1 h。
涂片 将材料转移至预冷的洁净载玻片上， 加一滴固定液， 然后用镊子迅速将材料压碎涂片。
火焰干燥 将载玻片放在酒精灯上微热烤干
Giemsa 染色 干燥后用 20 ∶ 1 的 Giemsa 染色液（pH6.8）染色至适宜程度， 用自来水淋洗， 晾干。
表 2 去壁低渗干燥技术步骤
Table 2 Steps of wall degradation hypotonic method for plant chromosome preparation
于对其进行准确的计数。 采用去壁低渗干燥技术制
片， 染色体分散性好， 但操作繁琐、 技术要求高，
如陈瑞阳 [8-9]以白姜花根尖为材料， 结果得到分散
性好的染色体图谱。
本研究分别以姜科植物白姜花 （Hedychium
coronarium）、 金姜花（Hedychium gardnerianum）、 所
罗门姜黄（Curcuma soloensis）和红艳郁金（Curcuma
rubescens） 根尖为材料， 将去壁低渗干燥技术中的
后低渗程序结合到压片技术中， 同时结合优化的解
离方法， 旨在建立一种适合于姜科植物染色体数目
分析的改良制片技术， 为姜科植物的遗传育种提供
细胞学研究依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料白姜花购自广州芳村岭南花卉市场，
将其根状茎埋于沙土中进行催根； 所罗门姜黄、 金
姜花和红艳郁金采自广州市农业技术推广中心， 将
其种植于本课题组试验田， 取根状茎埋于沙土中进
行催根。
1.2 方法
1.2.1 取材 上午 9∶00~10∶30， 分别取白姜花、 金
姜花、 所罗门姜黄、 红艳郁金的白嫩根尖泡于冰水
混合物中， 带回实验室， 洗干净后用于制片。
1.2.2 常规制片技术 具体步骤及方法见表1[11]。
1.2.3 去壁低渗干燥技术 具体步骤及方法见表2[8]。
1.2.4 改良的制片技术 将去壁低渗干燥技术的
后低渗程序加入到压片技术中， 具体方法见表 3。
1.2.5 不同解离液对制片的影响 配制不同成分
的解离液， 研究解离液的组成和解离温度对制片的
影响， 解离液的组成见表 4。
2 结果与分析
2.1 不同方法所得白姜花染色体制片比较
利用常规的压片技术进行制片， 解离后材料较
硬， 细胞很难分散开， 无法把细胞压到同一个平
面， 因此也无法制得能观察到染色体的清晰图像
（图 1-A）。 采用去壁低渗干燥技术时， 经酶解去
壁、 低渗干燥后能制得分散性好的染色体装片， 且
染色效果好， 制得的图片染色体图像清晰（图 1-
B）， 但该技术操作程序复杂， 技术难度大， 耗时
长， 耗材昂贵。 利用改良制片技术简单快速、 耗材
少， 但实验效果与去壁低渗干燥技术相当， 细胞较
为膨大， 染色体分散性好， 且形态清晰、 分色良
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第 5 期
步骤 具体方法
解离 解离液解离6 min
低渗 取出根尖， 用蒸馏水冲洗 3 遍， 再放到蒸馏水中低渗 30 min。
染色 去掉根冠， 取少量分生区材料用解剖针拨散， 滴加苯酚品红染液[11]， 染色 3～5 min。
压片 盖上盖玻片， 吸掉多余的染液， 再用滤纸盖在盖玻片上， 用铅笔橡皮头隔着滤纸沿对角线轻轻敲击盖玻片， 使材料成分分散均匀。
表 3 改良制片技术的步骤
Table 3 Steps of improved method for plant chromosome preparation
解离方法 解离液成分 解离温度/℃
A 1 mol/L HCl 60
B 37％HCl ∶ 95％乙醇=1 ∶ 1（V ∶ V） 28~30
C 37％HCl ∶ 95％乙醇=1 ∶ 2（V ∶ V） 28~30
D 37％HCl ∶ 95％乙醇=1 ∶ 3（V ∶ V） 28~30
E 37％ HCl ∶ 95％乙醇=1 ∶ 4（V ∶ V） 28~30
F 37％ HCl ∶ 95％乙醇=1 ∶ 5（V ∶ V） 28~30
表 4 不同解离液的配方
Table 4 Component of dissociation liquid
解离方法 细胞大小/μm 染色体分散区域/μm 染色体形态
A （26 ± 1.91）B （15 ± 1.54）B 未分散、重叠成多层
B （41 ± 2.52）A （25 ± 1.94）A 断裂为小片段
C （41 ± 3.01）A （24 ± 2.18）A 分散开但两端损伤严重
D （40 ± 3.40）A （24 ± 1.66）A 分散性好、形态清晰完整
E （32 ± 2.22）B （19 ± 2.21）B 分散性欠佳、多交联重叠
F （28 ± 3.90）B （16 ± 4.47）B 分散性差、重叠在一个区域
表 5 不同解离方法对细胞膨胀和染色体分散程度的影响
Table 5 Effects of different dissociation methods on cell enlargement and chromosome spreading
说明： 细胞大小和染色体散开区域大小是取长和宽的平均值±标准差； 同列数值后不同大写英文字母表示差异达 p< 0.01的极显著水平。
Note： The cell size and the size of area of chromosome spreading are the average value ±SD of the length and width； The different capital letters in
same column mean significant difference at p< 0.01 level.
好， 细胞能轻易被压到同一平面（图 1-C）。
2.2 不同解离方法对白姜花细胞大小和染色体分
散程度的影响
对不同解离方法得到的白姜花细胞大小和染色
散开区域大小的数据分别进行差异性分析。 结果显
示（表 5）， 采用方法 B、 C、 D， 即解离液中 37％
HCl 与 95％乙醇的比值为 1 ∶ 1、 1 ∶ 2 与 1 ∶ 3 时，
实验结果没有显著差异； 但采用方法 E、 F， 即解
离液中 37％HCl 与 95％乙醇比值为 1 ∶ 4、 1 ∶ 5 时，
与采用方法D（比值为 1 ∶ 3的解离液）的实验结果存
在显著差异。 解离液中 37％HCl 与 95％乙醇的比
值为 1 ∶ 3时， 解离效果最好， 制片质量最高。 对比
常规方法A（即解离液组成为 1 mol/L HCl， 于 60 ℃
解离 6 min）， 方法D[即解离液中 37％ HCl 与 95％
乙醇比值为 1 ∶ 3， 于常温（28~30 ℃）下解离 6 min]
所得的细胞体积扩大到原来的 1.5 倍， 染色体分散
区域扩大了 1.6 倍（表 5）， 这表明解离液的组成以
及解离方法会直接影响到制片的效果。
不同的解离方法所得到的实验效果存在明显
的差异。 6 种解离方法中， 白姜花染色体制片的
最适解离方法为 D， 即 37％ HCl 与 95％乙醇比
值为1 ∶ 3， 制片得到的细胞较大， 染色体染色深、
分散性好， 容易被压在同一平面， 且结构完整、 着
丝点清晰可见（表 5， 图 2-D）。 白姜花的染色体数
为 2n=34， 这与之前几位学者的研究结果相符[4，6-8]。
在浓度较高的 HCl 下解离， 细胞壁被分解软
化， 低渗后细胞膨胀较明显（图 2-B、 C、 D）， 染
色体分散。 但 HCl 浓度太高， 易导致染色体断裂
成小片段（图 2-B）， 无法准确判断染色体的数目。
而采用低浓度 HCl 时， 无法使细胞壁软化， 染色
涂红艳等： 姜科植物染色体制片方法的优化 1019- -
第 37 卷热 带 作 物 学 报
A： 金姜花； B： 所罗门姜黄； C： 红艳郁金。
A： Hedychium gardnerianum； B： Curcuma soloensis； C： Curcuma rubescens.
图 3 用改良的染色体制片技术获得的姜科植物染色体图
Fig. 3 Chromosome of Zingiberaceae plants obtained by improved method
5 μm 5 μm 5 μm
体很难被压到同一平面（图 2-A）， 染色体多重叠交
联、 分散性差（图 2-E、 F）。
2.3 改良制片技术获得的几种姜科植物染色体数目
分别利用改良制片技术对金姜花、 所罗门姜黄
和红艳郁金的染色体数目进行研究， 均获得了分散
度高、 染色清晰的图像， 如图 3所示。 从实验结果
分析可知， 金姜花的染色体数目为 2n=34（图 3-
A）， 所罗门姜黄的染色体数为 2n=63（图 3-B）， 这
与 Skornickova 等 [12]的报道一致； 红艳郁金的染色
体数目为 2n=49条（图 3-C）。
A： 常规的压片技术； B： 去壁低渗干燥技术； C： 改良制片技术。
A： Conventional squash method； B： Wall degradation hypotonic method； C： Improved method.
图 1 不同染色体制片方法获得的白姜花制片结果
Fig. 1 Effects of different methods on chromosome preparation in Hedychium coronarium
5 μm5 μm5 μm
图 2 不同解离方法处理获得的白姜花染色体制片效果
Fig. 2 Effects of different dissociation methods on chromosome preparation in Hedychium coronarium
5 μm 5 μm 5 μm
5 μm 5 μm 5 μm
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第 5 期
3 讨论与结论
染色体压片技术是以人工外加的机械压力而使
染色体分散 [11]， 去壁低渗干燥技术是以酶分解细胞
壁， 再用低渗液使细胞吸胀， 经火焰干燥时借用水
的表面张力使染色体分散开 [8]。 本研究在常规压片
技术的基础上加入了去壁低渗干燥技术中的低渗程
序， 目的是使细胞吸水膨胀， 染色体分散到细胞质
中， 制片时便于使染色体分散开。 在解离过程中，
HCl起到分解细胞壁的果胶物质和部分细胞质的作
用， 从而使细胞易于分散， 同时， HCl 也可以使细
胞壁适度软化便于压片。 用 HCl 解离除了成本低
外， 解离后还能使细胞保留部分细胞壁成分， 确保
细胞不会因低渗过度而胀破并影响染色体的分辨。
但是 HCl 对细胞壁的软化程度直接影响到低渗的
效果， 浓度过高时容易导致染色体严重受损甚至完
全分解； 浓度过低又使细胞难以分散， 导致低渗没
有任何效果。 本研究采用添加乙醇的方法对 HCl
解离的最适浓度进行了梯度设计和分析， 得到了最
适合用于酸解的 HCl与乙醇的比例。
在改良制片技术中采用了改良苯酚品红染液，
其具有染色快、 着色深、 适应性广的特点， 适合
于多数植物根尖、 幼芽、 花药以及细胞愈伤组织
染色 [13]。 同时， 由于其本身也是固定液， 因此省
去了固定材料的程序。 经固定的材料， 细胞更松
软， 更便于压片。
采用去壁低渗干燥法制片需要通过预处理获得
较多的中期分裂相， 以促进染色体的收缩， 使染色
体变得短而粗。 之前姜科植物染色体制片中多采用
预处理这一步骤， 如陈瑞阳 [8]用秋水仙素预处理白
姜花根尖 3.5 h， Skornickova 等 [12]用二氯苯饱和溶
液预处理姜黄根尖 3 h， 李维秀等 [5]用 8-羟基喹啉
预处理 10种姜科植物根尖 4 h。 上述预处理所耗时
间较长， 且预处理药物浓度使用不当会对细胞产生
毒害作用， 如秋水仙素会引起多倍体的产生， 8-
羟基喹啉会引起染色体排列紊乱。 本研究采用的改
良制片技术， 去除了预处理这一步骤， 直接取材、
酸解离、 低渗、 染色和压片， 方法简便快速， 并减
少了对细胞的毒害作用， 但实验效果与去壁低渗干
燥技术相当， 且细胞膨大、 染色体分散性好、 形态
清晰、 分色良好。
根尖染色体计数是鉴定植株染色体数最常用最
可靠的方法之一。 胡秀等 [7]利用小孢子母细胞为材
料对白姜花进行染色体分析， 从实验材料方面对白
姜花的染色体数目研究方法进行了改良。 但植物的
染色体数一般以体细胞染色体数目为准， 处于减数
分裂期的细胞， 由于价体分析难以保证准确， 所
以， 除苔鲜和蕨类等因材料所限而用减数分裂细胞
计数染色体外， 针对其他植物， 则一般只宜将其作
为辅助计数材料[14]， 利用根尖进行染色体计数仍然
是最理想的方法。
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责任编辑： 林海妹
涂红艳等： 姜科植物染色体制片方法的优化 1021- -