全 文 ：昆嵛山萱草属植物细胞学研究及其应用分析
卞福花 , 张 敏 , 王建生　(烟台大学生物化学系,山东烟台 264005)
摘要　研究了两种来自昆嵛山萱草属(H.emerocallis)植物的染色体数目、核型 ,结果表明:黄花菜(H.citrina)的体细胞中期染色体核型:
2n=2X=22=16m+4sm+2T ,核型不对称系数为 58.9%, 染色体相对长度组成:2n=2X =22=6L+10M1+6S ,染色体总体积为 105.39
μm3;北萱草(H.esculenta)体细胞中期染色体核型:2n=2X=22=20m+2T ,核型不对称系数为 53.8%,染色体相对长度组成:2n=2X=22
=4L+2M2+14M1+2S ,染色体总体积为 99.43μm3。同时对染色体的性状进行了巢式方差分析 ,表明居群内个体间、细胞间染色体的形
态和大小具有一定程度的变异 ,且居群内的变异主要来自于个体间;最后分析了该属植物的应用前景。
关键词　萱草属;核型;黄花菜;北萱草;应用
中图分类号　Q944　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2006)05-0833-03
Cytologic Studies on the Genus Hemerocallis L.from Kunyu Mountain and its Application
BIAN Fu-hua et al　(Department of Biochemistry , Yantai University , Yantai , Shandong 264005)
Abstract　The chromosome numbers and karyotypes of two species of Hemerocallis were studied.The results showed that the karyotypes of metaphase
chromosomes in somatic cells were as follows:the number of H.citrinawas 2n=2X=22=16m+4sm+2T , the AS.K%was 58.9%, the relative length
of chromosome was 2n=2X=22=6L+10M1+6S , the total volume of chromosomes was 105.39 um3.The number of H.esculenta was 2n=2X=22=
20m+2T , theAS.K%was 53.8%, the relative length of chromosome was 2n=2X=22=4L+2M2+14M1+2S , the total volume of chromosomes was
99.43um3.And the morphology of chromosomes was analysed by nested analysis.The result showed there was variation in the degree between individuals
and between cells.Moreover the variation in the population was mainly from the variation between individuals.At last application was analyzed.
Key words　Hemercallis;Karyotype;H.citrina;H.esculenta;Application
　　萱草属(Hemerocallis)属于百合科(Liliaceae)是瑞典植物
学家林奈 1753 年在《植物种志》中建立的[ 1] 。亚洲约有 15
种 ,其中原产我国的约有 11种[ 2] 。在我国萱草属植物的历
史已两千余年 ,但主要是作为食用 ,民间也有少量栽培作为
观赏。近百年来 ,我国利用野生萱草反复杂交培育新品种 ,
应用秋水仙碱诱导萱草的染色体由原来的 22个增加到 40多
个 ,成为多倍体萱草 。国外以其作为观赏之用的居多 ,自英
国人George yeld于 1893年登记注册了第一个萱草栽培品种
Apricot以来 ,萱草属植物已有百余年的栽培历史。特别是 21
世纪以来 ,欧美园艺学家利用我国的萱草材料 ,进行了大量
的育种工作 ,目前栽培品种已达 1万多种 ,已成为仅次于唐
曹蒲 、郁金香 、风信子的主要庭园花卉 ,在美国还成立了萱草
协会(Ametican Hemerocallis Society),定期出版刊物 ,报道有关
萱草的最新研究成果 。
萱草属植物种间容易杂交 ,关系复杂 ,从而导致分类上
的混乱[ 3] 。为进一步了解种间关系 ,达到开发利用该属植物
资源的目的 ,特对昆嵛山两种萱草属植物———黄花菜(H.
citrina)和北萱草(H.esculenta)做了核型研究 ,分析了居群内
染色体的变异程度 ,并对其应用作了简单分析。
1　材料与方法
1.1　试验材料　采自山东昆嵛山老杨坟 ,海拔 500m 。
1.2　方法
1.2.1　试验方法。取生长旺盛的根尖 ,用 0.1%秋水仙素处
理 3.5h ,洗去根尖表面杂质 ,用卡诺 I(无水乙醇∶冰乙酸=3∶
1)固定 2～ 3h ,用蒸馏水冲洗后置于 1mol/L盐酸中在 60 ℃
恒温水浴中解离 8min ,漂洗 3次 ,卡宝品红染色 , 1 h后按常
规方法压片 、封片后显微照相[ 4] 。
1.2.2　分析方法。核型分析中染色体相对长度 、臂比和类
型均按Levan的标准[ 5] 。核型分类按 Stebbins的标准[ 6] ,染色
作者简介　卞福花(1973-),女 ,山东聊城人 ,硕士,讲师 ,从事植物引种
与应用研究。
收稿日期　2006-01-11
体相对长度系数(I .R.L)=染色体长度/ 全体染色体的平均
长度 , 核型不对称系数 ASK =长臂总长/全组染色体总长 。
染色体体积根据De-vescovi等的计算方法[ 7] ,即假设染色体
是圆柱体 ,染色体的宽度为圆柱的直径 ,染色体的体积计算
公式为:
体积=π×(1/ 2宽度)2×总长 (1)
以上所有计算均取 5个染色体分散较好的细胞参数的
平均值。
种群内(个体间和细胞间)的染色体变异程度采用巢式
方差分析[ 8] 。取 10个个体 , 每个个体至少取 5个有效的根
尖 ,每个根尖测量 5～ 8个染色体分散较好的中期分裂相细
胞的 2个性状(染色体相对长度和臂比)进行巢式方差分析 。
巢式方差分析模型为:
Yijk1=μ+Si+T(i)j+R(ij)k +ε(ijk)1 , (2)
式中 Yijk =第 i 个个体第 j个细胞第 k 次观测值;Yijk1=第
i 个个体第 j 个细胞第 k次重复第 1次的观测值;μ=总体平
均值;Si =第 i 个个体的效应(固定);T(i)j =第 i 个个体第
j个细胞的效应(随机);R(ij)k =第 i个个体第 j 个细胞第
k 次重复效应(固定);ε(ij)k =ε(ijk)1 ,即实验误差。
2　结果分析
2.1　核型分析结果　黄花菜和北萱草的中期染色体形态
(图 1、3)、核型(图 5)及核型模式(图 2、4),核型分析参数见表
1、2。黄花菜体细胞数目为 22 ,其核型公式为:
2n=2X=22=16m+4sm+2T。 (3)
最长与最短染色体的比值为 4.49 ,臂比值大于 2.0的染
色体所占比例为 18%,故属于 1C型。第 11对染色体为端着
丝粒染色体(T),核型不对称系数为 58.9%,染色体相对长度
组成:2n=2X =22=6L+10M1+6S ,染色体总体积为 105.39
μm3。
北萱草体细胞数目为 22 ,核型公式为:
2n=2X=22=20m+2T (4)
最长与最短染色体之比为 3.67 ,臂比值大于 2.0的染色
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2006, 34(5):833-835　　　　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　庆 　责任校对　庆
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2006.05.005
体所占比例为 9%,故属于 1C 型。核型不对称系数为 53.
8%,染色体相对长度组成:
2n=2X=22=4L+2M2+14M1+2S (5)
染色体体积为 99.43μm3 。
　　　　　图 1　黄花菜染色体型状　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 2　黄花菜核型模式
　　　　　图 3　北萱草染色体形状　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 4　北萱草核型模式
图5　两种萱草属植物的核型
　　表 1 黄花菜的核型参数
序号 相对长度 臂比 着丝点位置 长臂 短臂 染色体类型
1 　14.97 1.45 m 8.91 6.06 L
2 12.83 1.54 m 7.45 5.38 L
3 12.29 1.66 m 6.91 5.38 L
4 8.87 2.39 m 4.69 4.18 M1
5 8.84 1.57 m 5.09 3.75 M1
6 8.71 2.13 m 4.36 4.35 M1
7 8.59 2.67 m 4.78 3.81 M1
8 6.80 4.00 sm 4.44 2.36 M1
9 6.60 2.17 m 3.33 3.27 S
10 6.27 5.30 sm 4.45 1.82 S
11 3.33 ∞ T 3.33 0 S
2.2　染色体变异程度的分析结果　采用巢式方差等级分析
黄花菜和北萱草染色体的相对长度和臂比在居群内个体间
和细胞间的变异方差分配量 ,将每个个体每个根尖的所有细
胞参数(相对长度和臂比)分别作平均 ,以所得的平均数作方
差分析 ,使用软件为 SAS(Statistical analysis system)9.0版本 ,
结果见表 3。表 3表明:居群内个体间存在一定程度的变异 ,
细胞间的变异相对较小 ,黄花菜染色体相对长度的变异是细
胞间变异的 5.5倍 ,臂比变异个体间的是细胞间的 3.2倍 ,北
萱草的染色体相对长度变异个体间是细胞间的 8.6倍 ,臂比
变异个体间是细胞间的 7.5倍 ,所以居群内变异主要来自于
个体间。尽管如此 ,但个体间和细胞间核型变异均不显著 ,
都有一定程度的保守性 ,尤其第 11对染色体其着丝点都属
于T型 ,但是不同个体不同细胞的其他染色体着丝点的位置
稍有差别。
　　表2 北萱草的核型参数
序号 相对长度 臂比 着丝点位置 长臂 短臂 染色体类型
1 13.46 1.55 m 7.07 6.39 L
2 12.26 2.57 m 7.34 4.92 L
3 10.94 1.74 m 5.51 5.43 M2
4 9.10 1.72 m 4.55 4.55 M1
5 9.00 1.60 m 4.67 4.33 M1
6 8.96 1.41 m 4.92 4.04 M1
7 8.76 2.13 m 4.85 3.91 M1
8 8.15 1.13 m 4.92 3.23 M1
9 7.93 1.05 m 4.92 3.01 M1
10 7.75 1.14 m 4.67 3.08 M1
11 3.67 ∞ T 3.67 0 S
3　应用与讨论
3.1　核型分析　萱草属植物尽管研究历史悠久 ,但由于属
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内植物易于杂交 、种内变化较大 ,给研究带来诸多不便 ,结果
造成分类上的混乱 ,例如 ,一些种花的大小 、颜色 ,花被管长
短 、粗细 、叶的宽窄 ,苞片的宽窄和长短以及物候期等诸方面
都有很大的变化幅度 ,因此 ,仅据几份腊叶标本鉴定种是很
困难的[ 3] 。笔者研究北萱草的核型结果与河北武安和湖北
神农架北萱草的核型结果除了染色体长短不同和缺少微小
随体外 ,其核型略有差异[ 9] ,表明同种植物不同居群可能由
于地理环境 、气候 、温度等诸多方面的影响而在细胞学上存
在一定的差别 ,但总体上变化不大 ,这为该属的分类提供了
细胞学上的理论依据 ,黄花菜的核型与孔红的不同[ 10] ,可能
是由于分布地区距离太远 ,生活环境差别较大造成的 ,因此
进一步丰富了黄花菜和北萱草的细胞学资料。该属植物观
赏 、食用价值极大 ,有文献记载种间易于杂交 ,但杂交的前提
条件首先是染色体组型的一致 ,为通过杂交开发新品种提供
了理论基础 。
昆嵛山地处胶东半岛的东端 ,受海洋性气候的影响 ,属
于暖温带季风气候和海洋性气候 ,雨量充沛 、温差较小 ,短时
间内不会有地形地质的变化 ,所以同一居群内一种植物的变
异主要通过个体之间基因的交流完成 ,而细胞之间的变异相
对较小。各个体间具有较大变异 ,原因应考虑小环境的作
用 ,即使在环境相同的地区也可能出现相差很大的不同的小
环境 ,对于非集群分布尤其是零星分布的植物 ,小环境对其
遗传结构的影响显然是值得重视的。
　　表 3 两种萱草属植物染色体相对长度和臂比的变异
名称 方差分量∥% RL AR 平均
黄花菜 居群内 37.554 18.534 28.044
个体间 31.781 14.087 22.934
细胞间 5.773 4.447 5.110
实验误差 0 0 0
北萱草 居群内 38.950 62.910 50.925
个体间 34.564 55.463 45.014
细胞间 4.386 7.436 5.911
实验误差 0 0 0
3.2　染色体变异的分析　巢式方差分析可将变异分割为种
群间 、种群内及细胞间等部分 ,同时将臂比和相对长度两个
参数结合起来分析种群的核型多样性 ,所得结果基本符合实
际情况 , 但对于分布在小范围的或者具有同质生境的种群 ,
则很难检测到显著的遗传多样性[ 11] ,所以巢氏方差分析对
于在常规染色体水平上度量染色体的变异大小 ,只是研究遗
传多样性的一种手段 ,它要求有大量的实验数据供统计 ,否
则将会给分析结果带来较大的偏差 ,但是常常会在这方面受
到限制 ,而且由于试验材料采集的时间 、地点 ,处理的时间长
短不同均会影响实验结果的真实性。但是近几年来应用此
种分析方法研究遗传多样性的文献逐渐多起来[ 7 , 11-13] , 但
随着染色体研究技术的发展和成熟 ,可望运用分带 、分子等
技术揭示更多的遗传多样性。因此试验分析结果仅对以后
关于萱草属植物的其他研究提供一个参考 ,仍需更进一步其
他方面的研究。
3.3　应用分析　黄花菜由于营养丰富 ,色鲜味美 ,自古以来
就被作为名贵佳肴 ,席上珍品 ,不仅我国人民喜欢食用 ,在国
际市场上也有很高的声誉 ,是我国传统的出口商品。除作为
传统的干制品外 ,近年来还开发出了金针酒 、金针饮料 、金针
脯 、酱黄花罐头 、黄花猪脚罐头 、黄花卤鸭罐头等新兴食品 。
金针菜切碎后泡茶亦清香味美。
黄花菜的药用价值很高 ,其花 、茎 、叶均可入药 ,它含有γ
-羟基氨基酸 、琥珀酸 、β -谷甾醇 、天门冬素 、秋水仙碱 、海
藻糖酶等成分 。中医认为黄花菜味甘凉 ,具有安五脏 ,利心
志 ,明目的功效 ,可养血平肝 ,养心安神 ,清热利湿 ,健胃醒
酒 ,可消食滋补而无副作用。尤其对气火上升 ,睡眠不好的
人有明显的食疗作用。黄花菜还可显著降低血清胆固醇含
量 ,对于体弱的脑力劳动者及高血压患者有良好的保健作
用 ,对预防中老年人疾病和延缓机体衰老也有一定功效 。由
于黄花菜含有丰富的卵磷脂 ,对增强大脑机能有重要作用 ,
同时还可清除动脉内的沉积物 ,对注意力不集中 ,记忆力减
退 ,脑动脉阻塞等症状有特殊的疗效。黄花菜还含有丰富的
硒 ,有较好的防癌抗癌效果[ 14] 。
萱草属多种植物的叶是优良的纤维原料 ,可造纸 、捻绳 、
编织草垫 、干后可作燃料。北萱草在现代化染料出现前 ,还
是一种常见的染料。
另外 ,北萱草对氟十分敏感 ,当空气受到氟污染时 ,叶子
尖端变成红褐色 ,所以可用它对环境是否受到氟污染进行监
测。萱草属的一些植物绳索状根及须根很发达 ,深可达 1.5
m ,宽可达 0.5m ,能固土保堤 ,防止水土流失 ,因此很适合在
黄土高原等干旱地区的梯田埂 、沟坡头等处种植[ 1] 。
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