全 文 ：1999年 2月
第 36卷第 1期
四川大学学报 (自然科学版 )
Journal o f Sichuan Univ er sity ( Natural Science Edition)
　 　 　 Feb. 1999
Vo l. 36　 No. 1
芥蓝与诸葛菜属间杂种的减数分裂观察
殷家明　罗　鹏　蓝泽蘧
(四川大学生物系　成都 610064)
摘要　对芥蓝与诸葛菜属间杂种的减数分裂进行了观察 .在杂种中期Ⅰ 的花粉母细胞中 ,
染色体数目稳定为 21,有 5种染色体配对构型 ,二价体数变化为 0～ 3.由杂种的平均配对构型为
18. 84Ⅰ + 1. 04Ⅱ + 0. 03Ⅲ表明 ,杂种染色体配对程度很低 .由于芥蓝和诸葛菜染色体组内都有
部分同源性 ,因而推测芥蓝与诸葛菜染色体组之间的部分同源性极低 .
关键词　芥蓝 ,诸葛菜 ,属间杂种 ,减数分裂
中图法分类号　 Q342. 224
对芸苔族种、属间杂种 F1染色体配对行为的分析 ,有助于了解族内不同物种之间染色体组
的同源程度 ,染色体交换的可能性 ,以及进而探索这些物种之间的系统进化关系 [1～ 4 ] .诸葛菜是
极有价值的油料和蔬菜种质资源 ,在芸苔属油料和蔬菜遗传改良方面具有潜在的应用前景 [5, 6 ] .
李再云等报道了甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种的细胞学观察结果 [7, 8 ] .我们现报道芥蓝与诸葛菜
属间杂种的减数分裂观察结果 ,为研究芸苔属与诸葛菜属间的亲缘关系以及利用诸葛菜进行芸
苔属油料和蔬菜遗传改良提供细胞学资料 .
1　材料与方法
1. 1　材料
母本芥蓝 (B rassica alboglabra, 2n= 18, CC) ,父本诸葛菜 (Orychophragmus violaceus , 2n=
24, OO ) .芥蓝与诸葛菜属间杂种的关系应用授粉子房培养结合胚培养获得 [ 9] ,一共获得杂种 2
苗 ,分别称为 H1和 H2,通过茎尖培养无性繁殖获得了许多杂种无性苗 ,移栽田间后有部分成活
并发育为成熟植株 .
1. 2　方法
在花期取一定大小的花蕾 ,用卡诺氏 -Ⅰ 固定液 (无水乙醇 冰乙酸= 3 1,体积比 )固定 24h
后转入 70%酒精中 ,于 4℃下保存备用 .花粉母细胞用 2%醋酸洋红染色后 ,在光学显微镜下检查 .
用 45%醋酸褪色合适的制片 ,酒精灯火焰烤片 ,改良苯酚品红液复染 ,在显微镜下观察和摄影 .
2　结果
2. 1　芥蓝的减数分裂观察
芥蓝的减数分裂正常 .中期Ⅰ 细胞中形成 9Ⅱ ,排列于赤道面 .后期Ⅰ 和后期Ⅱ染色体
正常分离 ,最后形成四面体形四分孢子 .但是在终变期 ,观察到少量的花粉母细胞 ( 8. 56% )
收稿日期: 1998-06-02
内形成 7Ⅱ + 1Ⅳ的染色体配对构型 (图版 -1) .
2. 2　芥蓝与诸葛菜属间杂种的减数分裂
由于杂种花粉母细胞在减数分裂终变期的染色体粘连和严重重叠 ,因而难以确定其真实的
配对构型 .在中期Ⅰ ,染色体并不聚集于细胞赤道面 ,往往分散于细胞质中 .因此中期Ⅰ 是观察杂
种染色体配对构型的理想时期 .杂种中期Ⅰ 花粉母细胞的染色体数目稳定 ,为 21,可形成Ⅰ ,Ⅱ和
Ⅲ三种染色体构型 .在杂种花粉母细胞中 ,共观察到 5种染色体配对构型: 21Ⅰ , 19Ⅰ + 1Ⅱ , 17Ⅰ
+ 2Ⅱ , 15Ⅰ + 3Ⅱ和 18Ⅰ + 1Ⅲ (图版 -2～ 6) .具各种染色体配对构型的花粉母细胞的百分比见表
1,各种染色体构型的平均数目见表 2.
图版说明
1.减数分裂终变期形成 7Ⅱ + 1Ⅳ的芥蓝花粉母细胞 ; 2～ 6.示杂种减数分裂中期Ⅰ 染色体配对构型:
2. 21Ⅰ , 3. 19Ⅰ + 1Ⅱ , 4. 17Ⅰ + 2Ⅱ , 5. 15Ⅰ + 3Ⅱ , 6. 18Ⅰ + 1Ⅲ
表 1　芥蓝与诸葛菜属间杂种具各种配对构型的花粉母细胞的百分比
配对构型 H1 H2观察细胞数 百分比 (% ) 观察细胞数 百分比 (% )
21Ⅰ 　　　 47 　　 42. 73 　　　 59 　　 41. 55
19Ⅰ + 1Ⅱ 　　　 25 　　 22. 73 　　　 30 　　 21. 13
17Ⅰ + 2Ⅱ 　　　 18 　　 16. 36 　　　 27 　　 19. 01
15Ⅰ + 3Ⅱ 　　　 16 　　 14. 55 　　　 23 　　 16. 20
18Ⅰ + 1Ⅲ 　　　 4 　　 3. 64 　　　 3 　　 2. 11
合　　计 　　　 110 　　 100. 01 　　　 142 　　 100. 00
表 2　芥蓝与诸葛菜属间杂种减数分裂中期Ⅰ 各种染色体构型的平均数目
杂种 观察细胞数 染色体构型Ⅰ Ⅱ Ⅲ
H1 110 18. 91 0. 99 0. 04
H2 142 18. 78 1. 08 0. 02
137第 1期 殷家明: 芥蓝与诸葛菜属间杂种的减数分裂观察
从表 1和表 2可以看出 , H1和 H2的染色体配对构型类型一致 ,具各种配对构型的花粉母细胞
的百分比及各种染色体构型的平均数目在 H1和 H2之间差别不大 .因此 ,可视 H1和 H2的减数分
裂染色体配对行为一致 ,并得出芥蓝与诸葛菜属间杂种的平均配对构型为 18. 84Ⅰ + 1. 04Ⅱ + 0.
03Ⅲ .
在中期Ⅰ 以后 ,杂种的减数分裂变得更加不规则 .在后期Ⅰ至末期Ⅰ ,花粉母细胞有形成 2至
多个末期核的趋势 .有的细胞中个别染色体被排斥在末期核之外 .也有的细胞中染色体不规则地
分布在细胞质中 .形成 2和 3个末期核的一些花粉母细胞可进入减数分裂Ⅱ ,在中期Ⅱ分别形成 2
和 3个中期板 ,但常观察到一至数条染色体游离在中期板外 ;其它的则不进入减数分裂Ⅱ ,直接发
生细胞质分割而完成减数分裂 .上述减数分裂行为 ,导致四分孢子期产生二分体、三分体、四分体
和多分体 .在自然生长条件下 ,所有的小孢子均不能发育成熟 ,因此杂种雄性完全不育 .
3　讨论
　　在芥蓝减数分裂中期Ⅰ ,染色体配对形成 9Ⅱ ,保证了染色体的正常分离和物种的稳定
性 ;但是在终变期 ,一定比例的芥蓝花粉母细胞中形成了四价体构型 .根据蓝泽蘧等 [10 ]和李再云
等 [7 ]的观察结果 ,诸葛菜在减数分裂中期Ⅰ ,染色体配对形成 12Ⅱ ;在终变期 ,除有较高比例的花
粉母细胞形成二价体外 ,还可形成四、六、八或十等多价体 ,只有 50%左右的花粉母细胞产生 12个
二价体 .这种染色体在减数分裂终变期可以形成多价体而在中期Ⅰ 只形成二价体的现象表明 ,芥
蓝和诸葛菜染色体组内存在部分同源性 ,但发生于组内染色体之间的部分同源配对在芥蓝和诸
葛菜中不能维持到中期Ⅰ .
在芥蓝与诸葛菜属间杂种花粉母细胞中 ,单价体的形成数占绝对优势 ,其变化为 15～ 21,平
均值为每细胞 18. 84;二价体的形成数较低 ,最多为 3,其平均值为每细胞 1. 04;只有少数的细胞内
形成三价体 ,三价体的平均值极低 ,为每细胞 0. 03.由于芥蓝和诸葛菜染色体在杂种减数分裂中
期Ⅰ的形态差异不明显 ,故很难直接分辨出在芥蓝和诸葛菜染色体组之间是否发生了同源异源
染色体配对 .但因为芥蓝和诸葛菜染色体组内都具有部分同源性 ,特别是诸葛菜染色体的部分同
源程度较高 ,芥蓝和诸葛菜又分属于芸苔族不同的属 ,因而可以推断在芥蓝与诸葛菜属间杂种
F1所观察到的数量很低的染色体配对 ,绝大部分是产生于亲本染色体组内 .从而可进一步推断 ,
芥蓝与诸葛菜染色体组之间的部分同源性极低 .
李再云等 [7, 8 ]根据甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种细胞学的观察结果提出 ,诸葛菜可能为 x=
6的同源四倍体 ,其单倍染色体可配对形成 6个二价体 .然而在芥蓝与诸葛菜属间杂种减数分裂中
期Ⅰ ,最多只观察到 3个二价体 ,这与上述假设不符 .在芥蓝与诸葛菜属间杂种中 ,没有观察到 6或
6个以上的二价体形成 ,是否与所观察的细胞数太少和观察时间有关?我们认为这种可能性并不
大 .因为按照对甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种花粉母细胞的观察结果 [ 8 ] ,形成最大二价体数为 12
(其中 6个被认为来自诸葛菜 )的花粉母细胞比例较高 ,达 18. 22% ;在后期Ⅰ至末期Ⅰ仍观察到较
高比例的花粉母细胞中有 6个落后的二价体 ,而这正是支持诸葛菜为 x= 6的同源四倍体假设的
证据之一 .在芸苔属中 ,至今还没有发现类似于小麦中的配对抑止因子 ,也不存在调节配对的细
胞质效应 [3 ] .由此看来 ,关于诸葛菜的起源问题还有待进一步研究 .蓝泽蘧等 [10 ]推测 ,诸葛菜可
能起源于 x= 5和 x= 7的二倍体种的远缘杂种 ,为双基数异源四倍体 .
据报道 [7, 8 ] ,甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种的显著特点是 ,未经体细胞染色体加倍便部分地
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恢复育性以及自交 ,并主要产生 2n= 38和 2n= 31的两类植株 ,其原因可能是在有丝分裂和减数
分裂过程中亲本染色体组分开 .芥蓝与诸葛菜属间杂种和甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种不同 ,其
雄性完全不育 ,减数分裂中期Ⅰ 花粉母细胞的染色体数目稳定为 21,表明该杂种没有发生体细胞
染色体组分开现象 .值得注意的是 ,芥蓝与诸葛菜属间杂种在减数分裂Ⅰ 以后有许多细胞不进入
减数分裂Ⅱ ,而直接发生细胞质分割以完成减数分裂 ,由此形成的小孢子中的每一染色体都具有
对应的姊妹染色体 .
参　考　文　献
1　 Attia T , Ro bblen G. Can. J. Genet Cy tol, 1986, 28: 323
2　 Attia T , Busso C, Ro bblen G. Genome, 1987, 29: 326
3　 Busso C, Attia T, Ro bblen G. Genome, 1987, 29: 331
4　 Quiros C F, Ochoa O , Douches D S. J. He red, 1988, 79: 351
5　罗鹏 ,蓝泽蘧 ,黄建等 .自然资源学报 , 1991, 6( 3): 206
6　 Luo P, Huang B Q. Acta Ho rt, 1996, 407: 75
7　 Li Z Y , Liu H L , Luo P. Theo r Appl Genet , 1995, 91: 131
8　李再云 ,吴建国 ,石淑稳等 .遗传学报 , 1997, 24( 4): 373
9　殷家明 ,罗鹏 ,兰泽蘧等 .园艺学报 , 1998, 25( 3): 297
10　罗鹏主编 .植物遗传资源诸葛菜研究 .成都: 四川大学出版社 , 1995, 140～ 145
MEIOTICOBSERVAIONS ON INTERGENERICHYBRIDS FROM
BRASSICA ALBOGLABRA AND ORYCHOPHRAGMUS VIOLACIEUS
Yin Jiaming　 Luo Peng　 Lan Zequ
( Dept. of Bio logy , Sichuan Universi ty　 Chengdu 610064)
Abstract　 Observ ations w ere made on meiosis o f intergeneric hybrids f rom B rassica al-
boglabra×Orychophragmus violaceus. At metaphaseⅠ , ch romososme number was inva riably 2n
= 21 and 5 pairing configura tions wi th the number of biv alents ranging f rom o to 3 w ere found
in PMCs of the hybrids. Chromosome pairing o f the hybrids was averaged as 18. 84Ⅰ + 1. 04Ⅱ
+ 0. 03Ⅲ , which indicated that the deg ree o f pairing was low. As homoeo logy w as detected
w ithin genomes o f both B. alboglabra and O. violaceus , i t w as inferred that the deg ree o f ho-
moeo logy betw een the genome of B . alboglabra and that of O. violaceus was ex t remely low .
Key words　Brassica alboglabra,Orychophragmus violaceus , interg eneric hybrid, meiosis
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