二倍體與四倍體金銀花減數(shù)分裂觀察

王惠利　趙曉明

摘要：通過觀察二倍體與同源四倍體金銀花花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程發(fā)現(xiàn)：與二倍體相比，同源四倍體減數(shù)分裂過程較復(fù)雜，雙線期各細(xì)胞母細(xì)胞中出現(xiàn)單價體、二價體、三價體、四價體和多價體等多種情況，但主要以四價體（Ⅳ）和2個二價體（Ⅱ+Ⅱ）的形式聯(lián)會；中期Ⅰ、中期Ⅱ出現(xiàn)游離染色體；后期Ⅰ、后期Ⅱ出現(xiàn)落后染色體和不均等分離等現(xiàn)象，但同源四倍體的染色體分離主要是2/2式的均衡分離；末期Ⅱ出現(xiàn)四分體。

關(guān)鍵詞：金銀花；二倍體；同源四倍體；花粉母細(xì)胞；減數(shù)分裂

中圖分類號： S567.7+90.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）09-0211-03

收稿日期：2013-12-10

作者簡介：王惠利（1977—），女，山西運城人，碩士，講師，主要從事作物遺傳育種的研究工作。E-mail：wanghuili927@163.com。多倍體植物在自然界中是普遍存在的，由于其在生理上較二倍體有更強(qiáng)的適應(yīng)性，在遺傳上有較大的可塑性，使得育種學(xué)家自20世紀(jì)30年代開始就熱衷于多倍體誘導(dǎo)育種的研究[1]。最近幾年我國學(xué)者對多倍體藥用植物也進(jìn)行了研究報道[2-4]。多倍體藥用植物含有更高的藥用成分，從而其品質(zhì)較高。此外，多倍體藥用植物的抗逆性、適應(yīng)性較其二倍體都大大增強(qiáng)，體現(xiàn)了藥用植物育種的巨大意義。本試驗從細(xì)胞學(xué)的角度來驗證四倍體金銀花的染色體數(shù)目較二倍體增加1倍，并且在減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)四價體，即聯(lián)會成2n=36=9Ⅳ，證明多倍體誘變成功。

1材料與方法

1.1試驗材料

金銀花二倍體（2n=2x=18）及其同源四倍體（2n=4x=36）。其同源四倍體由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)天然藥用植物研究所用秋水仙素誘導(dǎo)二倍體經(jīng)染色體加倍獲得。

1.2試驗方法

在盛花期，于晴天上午不同時間（09：00、09：30、10：00、10：30）摘取金銀花花蕾（不同花蕾直徑大小都作了嘗試），將花蕾用卡諾固定液（無水乙醇 ∶冰乙酸=3 ∶1）固定24 h，轉(zhuǎn)入70%乙醇中于4 ℃冰箱中保存待用。制片時，從70%乙醇中取出花蕾，用鑷子掰開，夾取花藥于載玻片上，同時滴1小滴70%乙醇于花藥上，防止花藥干癟。用解剖針快速將花藥縱向一分為二，再輕輕擠壓出花粉母細(xì)胞，然后用鑷子將載玻片上肉眼可見的花藥殘渣去除，操作時鑷子必須直尖。用卡寶品紅染色并壓片[5]。火烤（以不沸騰為原則）以便分色良好，然后立即用濾紙卡住，用大拇指重壓并用Olympus-BX51顯微鏡觀察，將好的片子光學(xué)樹膠封片并攝影。

2結(jié)果與分析

2.1減數(shù)分裂時期觀察

經(jīng)過多次嘗試，于不同時間對不同花蕾大小取材、固定、制片，發(fā)現(xiàn)09：30—10：30之間取材最好。二倍體的減數(shù)分裂行為基本正常，而且表現(xiàn)出一定同步性，同一花蕾中基本以一個時期為主，部分細(xì)胞前后相差1～2個時期，且發(fā)現(xiàn)金銀花花蕾直徑大小與花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂各期之間有一定關(guān)系（花蕾直徑在2.0～4.5 mm時為減數(shù)分裂期）（表1）。

2.2二倍體金銀花花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂染色體行為觀察

減數(shù)分裂包括2次連續(xù)發(fā)生的核分裂，分別稱為減數(shù)分裂第1次分裂（減數(shù)分裂Ⅰ）和減數(shù)分裂第2次分裂（減數(shù)分裂Ⅱ）[6]。下面分別就每一個分裂相做出相應(yīng)的解釋與分析。

2.2.1減數(shù)分裂Ⅰ前期Ⅰ可分為以下5個時期：（1）細(xì)線期：這是減數(shù)分裂開始的時期，染色體由染色質(zhì)狀態(tài)濃縮為細(xì)而長的細(xì)線狀，只在局部區(qū)段可見染色粒，可觀察到花束狀結(jié)構(gòu)（圖1-1）。

（2）偶線期：各對同源染色體開始配對，二價體形成。染色體増粗并松散開來，有時可見尚未聯(lián)會的染色體片段（圖1-2）。

（3）粗線期：染色體明顯縮短變粗，染色較深。二價體逐漸縮短加粗，此時的二價體實際包含了4條染色單體，也稱四合體。聯(lián)會的2條同源染色體結(jié)合很緊密，以致界限不易分清，此期同源染色體非姊妹染色單體之間發(fā)生交換（圖1-3）。

（4）雙線期：配對的同源染色體分離，有交叉現(xiàn)象，有的形成麻花狀，有些部位連在一起，染色體呈高度螺旋化（圖1-4）。

（5）終變期：交叉向兩端移動，二價體高度濃縮，中間交叉數(shù)目減少，核膜開始解體，染色體縮短呈點狀，較均勻地分布在細(xì)胞內(nèi)，可見二價體呈“X”、“O”、“V”形態(tài)，分散于核中（圖1-5）。

中期Ⅰ：染色體整齊排列于赤道板上，每對同源染色體的2個著絲點分別向著相對的一極，細(xì)胞質(zhì)里紡錘體形成（圖1-6）。

后期Ⅰ：在紡錘絲的牽引下，同源染色體按9/9均等分開，移向兩極。染色體的形態(tài)不規(guī)則，但更為濃縮，染色很深。每條染色體具有2個姐妹染色單體，染色體數(shù)目減半（圖1-7）。

末期Ⅰ：染色體解螺旋，變成細(xì)絲狀，染色變淺，核膜重新形成，胞質(zhì)分裂為二分體（圖1-8）。

2.2.2減數(shù)分裂Ⅱ中期Ⅱ：每個染色體的著絲點整齊地排列在赤道板上，著絲點開始分裂（圖1-9）。

2.3金銀花同源四倍體花粉孢母細(xì)胞減數(shù)分裂染色體行為觀察

由圖1可以看出，四倍體花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程與其二倍體基本相同，但四倍體的減數(shù)分裂過程較復(fù)雜，具體有以下特點。

3討論與結(jié)論

觀察發(fā)現(xiàn)，二倍體金銀花花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期Ⅰ都為9個二價體，而同源四倍體則表現(xiàn)復(fù)雜，有多價體、四價體、三價體、二價體和單價體多種形式。四倍體金銀花這種復(fù)雜的配對構(gòu)型勢必比二倍體產(chǎn)生更多的落后染色體及染色體不均等分離等異常情況。落后染色體向兩極的移動速度較慢，最終形成微核[7]或消失在細(xì)胞質(zhì)中，其結(jié)果是導(dǎo)致四倍體金銀花四分體時期各分體基本遺傳物質(zhì)的不平衡和丟失，使其不能發(fā)育為正常的花粉粒而敗育。因此，四倍體金銀花的遺傳穩(wěn)定性比二倍體金銀花差，二倍體化是提高同源四倍體結(jié)實率的有效途徑[8]。染色體次級聯(lián)會經(jīng)常在多倍體中觀察到，次級聯(lián)會形成多價體是多倍體的特點之一[9-10]。endprint

從形態(tài)上看，多倍體具有巨大性、抗旱性、耐寒冷和次生代謝物增加等特點[11]，具有很強(qiáng)的選擇優(yōu)勢。同源多倍體在近期遺傳效應(yīng)來看，有使個體形態(tài)變化減少的趨勢。但從長

遠(yuǎn)來看，多倍體使作物遺傳儲備資源增加，其另外增加的染色體組就像基因重復(fù)一樣，具備了轉(zhuǎn)變成新基因的潛在優(yōu)勢。對于金銀花這種藥用植物來說，四倍體金銀花的選育成功對于提高產(chǎn)量和品質(zhì)、滿足市場需求、增加農(nóng)民收入和擴(kuò)大金銀花的種質(zhì)資源等都有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

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從形態(tài)上看，多倍體具有巨大性、抗旱性、耐寒冷和次生代謝物增加等特點[11]，具有很強(qiáng)的選擇優(yōu)勢。同源多倍體在近期遺傳效應(yīng)來看，有使個體形態(tài)變化減少的趨勢。但從長

遠(yuǎn)來看，多倍體使作物遺傳儲備資源增加，其另外增加的染色體組就像基因重復(fù)一樣，具備了轉(zhuǎn)變成新基因的潛在優(yōu)勢。對于金銀花這種藥用植物來說，四倍體金銀花的選育成功對于提高產(chǎn)量和品質(zhì)、滿足市場需求、增加農(nóng)民收入和擴(kuò)大金銀花的種質(zhì)資源等都有重大意義。

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遠(yuǎn)來看，多倍體使作物遺傳儲備資源增加，其另外增加的染色體組就像基因重復(fù)一樣，具備了轉(zhuǎn)變成新基因的潛在優(yōu)勢。對于金銀花這種藥用植物來說，四倍體金銀花的選育成功對于提高產(chǎn)量和品質(zhì)、滿足市場需求、增加農(nóng)民收入和擴(kuò)大金銀花的種質(zhì)資源等都有重大意義。

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