植物染色体倍性鉴定方法概述

植物染色体倍性鉴定方法概述
作者：杨清淮
来源：《现代园艺·上半月综合版》 2014年第2期
杨清淮
（河南省信阳市平桥区林业局464100）
摘要：综述了植物细胞染色体倍性鉴定的染色体计数法、流式细胞分析法、植物形态以及
细胞形态学方法等各种检测法，并对其优缺点进行了评述。

关键词：植物；倍性；染色体；流式细胞分析
植物染色体倍性鉴定在植物遗传育种中具有十分重要的作用。

在育种过程中，通过花药(花粉小孢子)、未受精子房等途径再生出的植株，往往是单倍体、双单倍体及其他倍性植株的混合群体，有效的倍性鉴定是了解其遗传背景和进一步应用的基础。

多倍体育种是植物育种的途径
之一，它不仅可以对性状进行改良，还可以提高植物体内各种有效成分的含量。

利用倍性鉴定，准确地辨认多倍体并将其挑选出来，也是多倍体育种中的重要一环。

另外，倍性鉴定也可用于
分析细胞分裂活动等生理和遗传研究。

倍性鉴定特别是苗期倍性鉴定，不仅可以大大减少育种
工作量，而且可以减少土地和资金的投入。

国内外关于各种鉴定方法的报道不少，但较分散。

本文综述了各种倍性鉴定方法并对其优缺点进行了评述。

不同倍性植株在细胞学和形态解剖学
上具有明显差异，目前主要有两大类型。

1 直接鉴定法
即染色体计数方法，这是确定倍性最基本和最精确的方法。

直接鉴定法根据不同材料各步
骤略有不同。

它包括常规压片法和去壁低渗法。

1.1常规压片法目前染色体标本制备通常以根尖为材料，也可选择卷须、愈伤组织、茎尖
和胚乳为材料。

常规压片法相对来说直接易理解，但是要注意不同植物的不同器官其结果会存
在差异性，各个器官的试验结果可能出现混倍性现象，对此应该综合不同器官倍性进行综合分析。

1.2去壁低渗法卷须属于体细胞，其染色体计数稳定可靠，相对于植株的其它器官，取卷
须造成损伤最小，并且呈现出简便、快捷和有效性。

去壁低渗法比常规压片法具有若干优点，
是当前植物染色体研究中的重要方法。

该方法既可用于染色体计数，还可用于染色体组型分析Gimsa分带等研究，并可借助扫描电镜对植物染色体进行观察。

但是酶解去壁成功与否的关键
在于对酶液浓度、酶解时间、酶解温度等几个因素的把握。

所以，这种方法需要装备良好的实
验室条件和富有经验的技术人员，而且操作过程比较繁琐，工作量大。

2 间接鉴定法
作为植株倍性鉴定的直接方法，染色体制片法虽然直观可信，但操作过程比较繁琐，工作
量大，费时费力，需要较高的细胞学操作技术，不能适应多倍体产业化的需要。

所以人们一直
在探索简便、快速、准确鉴定染色体倍性的方法。

细胞染色体倍性间接的鉴定方法主要有以下
几种：
2.1流式细胞分析法(FlowCytometry)不同倍性细胞的DNA含量有所不同[1]。

该方法即是
通过流式细胞分析仪对大量的处于分裂间期的细胞DNA含量[2]进行检测，然后经仪器附设计算
机自动统计分析，最后绘制出DNA含量(倍性)的分布曲线图。

利用流式细胞分析仪的特点是快速、简便、准确。

该方法不受植物体取材部位和细胞所处时期限制，取材部位可以是叶片、茎、根、花、果皮、种子等。

特别是在离体培养过程中，试管中的芽或小植株很小和很嫩时，此方
法仅用1cm2的样品就很容易决定其材料倍性，而且准确率高。

缺点是需要有较昂贵的专门设备，并且维护人员需较高的专业水平以及仪器操作复杂。

2.2细胞形态学鉴定法不同倍性细胞在形态上存在差异，因此可根据不同倍性植物叶片气
孔大小、气孔密度、气孔保卫细胞长度、气孔保卫细胞中叶绿体数目、花粉粒发芽孔数目、花
粉母细胞四分体时的小孢子数及小孢子所含的核仁数等的不同进行倍性判定[3]。

与根尖压片观察染色体数和开花结实验证相比，细胞形态学鉴定法简便、快速、准确。

但缺点是技术难度大，此外，采用花粉判别需在开花期进行，占地且费时；对于特定植物的某些细胞，由于其细胞长
度重叠问题，易造成测定结果的不确定性。

2.3植株形态指标鉴定随着植物特定细胞染色体倍性的增加，其植物根、茎、叶、花等生
物学表现也呈现相关性，据统计可得出其正相关系数，据此可作为植物染色体倍性研究。

利用
形态学性状来鉴定倍性的一个优点是简便、快速，无需任何仪器设备，可在苗期进行。

该方法
的另一个优点是实用性强，只要熟悉花培的人就很容易掌握该测定方法，准确率也较高。

不足
之处是经验因素过多，可能会因人而异。

而且部分材料要在植株生长发育较晚时期鉴定，难以
及时采取加倍等措施，使育种材料不能得到充分利用。

2.4染色中心直径和异染色质数目鉴定法染色中心直径和异染色质数目在染色体倍数的鉴
定研究上有重要的利用价值，可作为倍性鉴定的间接指标。

在染色体制片过程中，伴随染色中
心和异染色质的出现，且出现频率极高，很容易识别和测量计数，但是此种方法在很多种植物
染色体研究中并不普遍，存在针对性强的问题。

2.5条件鉴定法包括增殖系数法、高温胁迫法和低温胁迫法。

其原理是利用植物在不同的
实验条件下生理状态不同进行倍性鉴定。

这种方法省掉独立单株倍性鉴定过程，只需对试管再
生苗进行一次短时处理即可筛选，可以节省大量时间与人力。

其缺点是此方法鉴定的倍性符合
度不是十分精确，还需进一步研究。

2.6杂交鉴定法利用反交法，以待鉴定的诱导植株为母本、已知二倍体植株为父本，进行
套袋隔离杂交，单瓜留种。

若所结种子为具有种胚的正常种子，说明被鉴定株是未变异的二倍
体植株[4]。

若所结种子为不具种胚的空壳种子，说明被鉴定植株是发生变异的四倍体植株[5]。

利用杂交结合减数分裂观察也可准确鉴定大白菜染色体三体[6]。

2.7同工酶检定法同工酶作为植物界存在的一种普遍现象受到了广泛的研究，并且应用于
植物遗传育种等方面，一般随染色体倍性的增加，同工酶活性降低。

用过氧化物酶和酯酶同工
酶来检定二倍体(2X)、三倍体(3X)、四倍体(4X)西瓜。

结果表明四倍体的酯酶活性要比二倍体低；而无籽西瓜组合母本的谱带与F1差异较明显。

甜瓜四倍体过氧化物同工酶的活性也低于二倍体。

3讨论
植物多倍体的判别和鉴定方法从原理上是依据其外在和内在的特征性衍生而来的，可以以
形态外形观察为基础，组织化学、叶绿体计数为辅助，进行初步鉴别，然后再通过检查花粉母
细胞、根尖细胞或幼叶细胞的染色体数目来最终确定植株的倍性。

染色体计数法也是目前最直接、最准确的一种鉴定法。

随着分子生物学技术的发展，人们开始从分子水平入手研究多倍体，对其倍性、来源进行鉴定。

可以利用扫描细胞光度仪来测定DNA含量,再根据DNA含量比较来推断细胞的倍性。

同时，原位杂交技术的日趋成熟也为多倍体的鉴定提供了全新途径。

GISH，
FISH技术的应用不仅能鉴定细胞的倍性，而且还能鉴定其亲本的来源；此外RAPD和RFLP技术
也已成功地应用到本领域的研究中。

在遗传学上，一般是通过染色体的数量来确定植物的倍性，随着科技的发展，目前植物倍
性鉴定有多种方法。

在形态学层次上，观察不同倍体植株形态特征的差异，可间接确定植株的
倍性，但准确性不够高，而且要在植株生长发育的特定时期才能鉴定，往往难以及时采取染色
体加倍措施，致使育种材料不能得到及时利用，故常不被采用。

在分子生物学层次上，利用流
式细胞仪测定植物基因组DNA含量，即C值的大小，也可直接确定再生植株的倍性。

由于该方
法所用的仪器设备昂贵，普通实验室难以具备，故制约了该方法的应用和推广。

在细胞学层次上，有染色体计数直接鉴定方法和叶片保卫细胞叶绿体计数间接鉴定方法。

染色体计数法准确、可靠，但费时而且需要熟练的细胞学操作技术。

（收稿：2013-10-25）
参考文献：
[1]HannaWeiss,JolantaMaluszynska.MolecularCytogeneticAnalysisofPolyploidizationinth eAntherTapetumofDiploidandAutotetraploidArabidopsisthalianaPlants.AnnalsofBotany,20 01,87:729-735
[2]WanLiLim,ChiangShiongLoh.EndopolyploidyinVandaMissJoaquim(Orchidaceae).NewPhytol ogist,2003,159(1):279-287
[3]Seidler-
LozykowskaK.Determinationoftheploidylevelinchamomile(Chamomillarecutita(L.)Rausch.) strainsrichinalpha-bisabolol.JApplGenet.2003,44(2):151-155
[4]石晓云,申书兴,张成合,等.利用组织培养进行四倍体西瓜育种[J].河北农业大学学
报,2002,25:125-127
[5]全国无子西瓜科研协作组.无子西瓜栽培与育种[M].北京:中国农业出版社,2001
[6]申书兴,,李振秋,张成合,等.白菜3号、6号染色体双三体及其初级三体的鉴定[J].园
艺学报,2002,29(5):438-442
作者简介：杨清淮（1973-），男，河南信阳人，工程师，长期从事园林绿化管理工作。