空间飞行诱导绿菜花的花粉母细胞染色体畸变研究*
作者：李金国 王培生 张健 王小琴 蒋兴村
单位：李金国 王培生 张健 蒋兴村 中国科学院遗传研究所，北京 100101；王小琴 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081
关键词：生物卫星；绿菜花；小孢子发生；染色体畸变；腊质
航天医学与医学工程990403摘要: 目的 研究空间飞行处理对绿菜花的细胞学效应和引起植物突变的原因及作用机理。方法 种子经科学返回式卫星搭载飞行8 d回收后种植，研究其种子长成植株的生长情况及其生长势，并用朱澄1982年的方法对其花粉母细胞的减数分裂行为进行染色压片观察。花粉样品用乳酸苯酚染色测定花粉育性。 结果 绿菜花抽苔开花提前，叶片的蜡质减少，并观察到其花粉母细胞减数分裂的终变期的染色体数目不均等分离:如减少n＝6,7或增加n＝11(地面对照的染色体数目n＝9)，并出现倒位和易位染色体；在花粉母细胞减数分裂的后期和末期出现落后的染色体。结论 经卫星搭载处理的绿菜花，抽苔开花提前，叶片的蜡质减少，其花粉母细胞的染色体产生畸变。
, http://www.100md.com
中图分类号:V474.13，Q693 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0245-04
Chromosome Aberration of Pollen Mother Cell of Broccoli(Brassica
oleralea var.Italica) Induced by Space Flight
LI Jin-guo,WANG Pei-sheng,ZHANG Jian,WANG Xiao-qin，JIANG Xing-cun
Abstract：Objective To study the cytogenetic effect of space flight on broccoli seeds and the mechanism of mutations of the plant. Method Dry seeds of broccoli were sent to the space on board a recoverable satellite for 8 days.After recovery the seeds were planted in the field.Chromosome behaviour of pollen mother cell (PMC) samples were observed following the method of ZHU Cheng,1982. Pollen samples were stained and embeded in lacto-phenol fuchsin for fertility determination. Result Unequal chromosome numbers of broccoli's PMC were found in the diakinesis stage,such as reducing n＝6,7 or increasing n＝11(earth-control number is n＝9);inversion or translocation of chromosomes occurred, and lagging chromosome were found in the anaphase and telophase of PMC meiosis growing rate and growing potential of the seeds were observed after recovery. Conclusion Leaves cexaceous decrease and aberrations in the chromosome of PMC are found in broccoli after space flight.
, 百拇医药
Key words:biosatellites;broccoli;microsporogenesis;chromosome aberration；wax
Address reprint requests to：LI Jin-guo.Institute of Genetics,CAS,Beijing 100101,China
宇宙空间中有各种形态的物质、引力场、电磁和各种波长的电磁辐射,其中影响空间飞行的重要因素是高能重粒子(HZE)辐射成分。此外,近地空间还存在着微重力，缺少地球上的昼夜节律。这些特殊的空间条件是导致生物生长、发育、分化、衰老和癌变的外部条件[1]。为探索空间条件对植物细胞遗传学的影响,本课题研究了1987年发射的科学返地卫星搭载的绿菜花干种子的发芽率、植株的生长势、花粉母细胞的细胞学变化的初步结果。
方 法
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供试材料 绿菜花干种子。
处理方法 将绿菜花干种子(含水量5%～6%)搭载于1987年9月9日发射的返回式卫星上;其飞行高度为200～316 km,飞行时间8 d;舱内微重力环境:优于1.5×10-4～5×10-4 g，真空度为1×10-3 Pa，总辐射剂量约1.67 mGy(0.21 mGy/d)[2]，温度变化范围为27～35℃，于9月17日返回地面。
实验过程 绿菜花种子于1988年3月播种，5月上旬定植于本所试验田中，定植密度:4.7 m×0.4 m,双行定植，每小区定植78株。对空间飞行当代(SP1)种子进行发芽率测定，研究苗期及生育后期的植株生长势，并观察其细胞学特性。
染色体观察 取20株植株的部分花蕾，采用醋酸洋红染色压片法[3]，统计100个有丝分裂相的细胞。
, 百拇医药
花粉育性检测 取20株的部分花粉，采用乳酸—苯酚品红染色后在显微镜上观察[4]。
结果与分析
空间飞行对绿菜花SP1的影响
种子发芽率变化 SP1的发芽率降低，萌发后期幼苗鲜重均明显低于对照组(表1)，这表明象绿菜花这样的小粒种子容易受空间条件的影响。
对生长势影响 SP1幼苗生长势旺盛，15 d后生长势逐渐加强，植株生长速度加快，逐渐超过地面对照。出苗后32 d的植株高为地面对照的118%，叶片宽为地面对照的136%(表2)，说明空间飞行处理绿菜花长成的当代植株生长势旺盛。
移栽45 d后，SP1株高为地面对照的124%，叶片长为对照的113%，叶片宽为对照的127%。说明空间条件处理绿菜花长成的当代植株在移栽15～45 d后生长势仍然很旺盛(图1)。
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对叶片腊质的影响 经空间飞行处理长成的当代植株不仅生长势旺盛，而且在个别的植株的叶片颜色变浅，呈淡绿色，表面腊质层减少，而对照则叶色浓绿，表面腊质层较厚。
对开花期的影响 经空间飞行处理的绿菜花,移栽后22 d即有抽苔开花的,而地面对照组没有抽苔开花的迹象(图2)。移栽后40 d,空间处理的125株中有31株抽苔开花,占24.8%;而对照84株中直到移栽48 d后才有一株抽苔开花。
图1 苗期和移栽后株高的对比
Fig.1 Comparison of plant height for seedlings before and after transplanting
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图2 绿菜花的SP1植株抽苔和开花期比对照组提前47 d
Fig.2 The bolting and flower rate of SP1 generation plants has been move up 47 d to control group
表1 SP1绿菜花种子发芽率及5 d的幼苗鲜重变化
Table 1 Variation on the fresh weight(FW) and germination ratio of 5 days age seedling of broccoli SP1 generation 组别
(groups)
发芽率(germinat-
, 百拇医药 ion ratio)(%)
与对照组比
(vs. control)(±%)
5 d幼苗期的平均(means of 5 d seedling)
鲜重(mg/每粒)
FW(mg/grain)
与对照组比
(vs. control)(±%)
空间(SP)
75.2
-11.5
, 百拇医药
31.2
-2.3
对照(CK)
86.7
0
33.5
0
表2 绿菜花SP1苗期植物学性状变异(苗龄32 d)
Table 2 Variation on the botanical characteristic of later stage and seedling stage in broccoli SP1 generation(seedling age 32 d) 组别
, 百拇医药
(groups)
株高
(plant
height)(cm)
变幅
(scatter)
与CK比
(vs.cont-
rol)(±%)
变异系数
(coefficient of
variation)(%)
, 百拇医药
叶片(长×宽)
(leaf blade)
(length
×width)(cm)
变幅
(scatter)
与CK比
(vs.cont-
rol)(±%)
变异系数
(coefficient of
variation)(%)
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空间(SP1)
37.6
27～61
+2.1
5.59
29.3×13.2
16～36
×10～21
3.3×2.84
11.26×21.52
对照(CK)
30.5
, 百拇医药
10～48
0
0
26.0×10.36
18～35
×8～17
0
0
结果表明：空间处理的当代植株花期普遍较对照提前，后期的植株高度也有变化，花期的花粉表现部分不育，结实率也有所降低(表3)，说明空间条件对绿菜花的植物学性状影响是强烈的，其变异是显著的。
对花粉母细胞的染色体数和结构的影响 空间飞行可诱导花粉母细胞(PMC)畸变现象，而地面对照全部正常(表3)。SP1绿菜花抽苔现蕾期的花粉母细胞在终变期的染色体产生明显分离，使染色体数和结构产生明显变异,对照染色体为n＝9[图3(1)],经空间飞行处理染色体有的为n＝11[图3(2)],有的为n＝6[图3(3)],有的出现断裂的染色体[图3(9)],或发生倒位而呈环状[图3(4)、(5)、(8)],还有的由于发生易位呈四体环和倒8字形环状结构[图3(6)、(7)、(8)、(9)]。
, 百拇医药
图3 绿菜花的花粉母细胞的染色体减数分裂行为
(1)地面对照的绿菜花的正常花粉母细胞在终变期的染色体数n＝9;(2)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝11;(3)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝6;(4)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝7和具有1个2价体及2条倒位染色体;(5)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝7和具有2条环状倒位染色体和1个二价染色体;(6)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝11和呈现四价体环的易位染色体;(7)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝7和具1条等臂畸变染色体及1条环状畸变的易位染色体;(8)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝10和具有3条巨型染色体(1条易位染色体、1条二价染色体、1条倒位染色体);(9)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝9和具有3条环形及1条断裂染色体;(10)实验绿菜花花粉母细胞四分体期在分裂中具有不均等的染色体数;(11)实验绿菜花花粉母细胞的后期Ⅰ具有1条落后单价体；(12)实验绿菜花花粉母细胞的后期Ⅰ—末期Ⅰ具有1条落后单价体
, 百拇医药
Fig.3 Meiosis behaviour of chromosome in the PMC of broccoli
(1)earth-control at diakinesis stage with chromosome number n＝9;(2)space treated at diakinesis stage,n＝11;(3)space traveled at diakinesis stage n＝6;(4)space treated at diakinesis stage n＝7 and with,1 bivalent and 2 inversion chromosomes;(5)space treated at diakinesis stage n＝7,3 bivalent and 2 ring inversion chromosomes;(6)space treated at diakinesis stage n＝11 and appearing to be teravolent ring of traslocation chromosome;(7)space treated at diakinesis stage n＝9,1 isobrachial monovalent and 1 ring aberration traslocation chromosome;(8)space treated at diakinesis stage n＝10,3 giant chromosomes (1 traslocation,1 bivalent,1 inversion);(9)space treated at diakinesis stage n＝9,3 rings,1 fragmentation;(10)space treated at tetrad with unequal chromosome number in division;(11)space treated at AnaphaseⅠwith lagged 1 univalent;(12)space traveled at AnaphaseⅠ-TelophaseⅠwith lagging 1 univalent chromosome
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表3 空间飞行对花粉母细胞畸变率和花粉不育的影响
Table 3 Effects of space flight on aberration frequency and pollen steritity in PMC 组别
(groups)
观察细胞数
(cells observed)
畸变染色体细胞数
(chromosome aberration cells)
畸变率(frequency
of aberration)(%)
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花粉不育率
(pollen sterility)(%)
空间(SP1)
227
65
28.6
25.8
对照(CK)
100
0
0
0
此外，空间飞行后使植株后代的四分体期细胞分裂时产生明显的不均等分裂，如图3(10)所示，使染色体在细胞中出现分配紊乱。如图3(11)所示，后期Ⅰ的细胞向两极分离时，一边有9条染色体，一边有8条染色体，还有一条落后于赤道板处。如图3(12)所示，后期Ⅰ—末期Ⅰ具有1条落后单价染色体。由于花粉母细胞各个时期出现了染色体畸变，而导致染色体数的减少和增加，这可能与开花期提前及表现部分不育及结实率也有所降低有关。讨 论
, 百拇医药
种子经空间飞行后种植的植物的变异，主要是由于空间微重力、高能重粒子的辐射和真空条件造成的[1]。但有一些实验证明，短时间真空对植物种子无大影响，而造成空间植物种子变异的主要原因可能是微重力或高能重粒子辐射造成的，也可能是二者共同作用的结果[9]，其次卫星发射时的起动重力，也可能造成变异，具体原因有待于进一步研究。
空间飞行条件对植物种子的影响，不但影响其生长势，更重要的是影响细胞分裂过程，使染色体结构产生变化。这和我们以往研究工作的结果是一致的[5，8]。
经卫星空间飞行处理后的绿菜花后代变异较大，反应敏感，原因是多方面的。其花粉母细胞的染色体分布不均等时产生异常现象，并导致种子发芽率和植株可育率降低，因此后代性状将会发生分离。Kostina等和我们的研究工作中已证实这种现象[5,10]。本项研究结果表明，从卫星飞行处理的绿菜花后代中分离出的叶色变成淡绿色，个体表面腊质层减少,这可能是由于空间辐射引起基因位点产生突变所致,这一结果与Lundqvist等[11]在大麦辐射诱变育种观察到的现象是一致的。绿菜花抽苔开花期提前，这可能与染色体减少而导致早熟有关，这一结果和 D.Jagathesan等[12]用γ射线照射甘蔗无性系的芽得到了缺失2～3条染色体的甘蔗无性系Co527的早熟突变体性状是一致的。因此有可能从他们的后代中选育出生长旺盛、抽苔开花早的品系，并可提前上市取得较好的经济回报及保持此品系的纯度。因此利用空间条件诱导植物产生变异，改变其遗传性状，可为植物诱变育种的研究提供一种新的方法。
, 百拇医药
*基金项目：863资助项目(863-2)
参考文献
[1]Halstead TW.The NASA space biology Program[R].Publication of NASA space biology program 1980～1984
[2]赵克俭，刘成祥，孟香琴等.中国微重力科学与空间实验—首届学术讨论会论文集[C].北京:中国科学技术出版社，1988:150～155
[3]朱 澄.植物染色体及染色体技术[M].北京:科学出版社,1982:1～99
[4]李金国.农作物远缘杂交育种[M].北京:科学技术文献出版社:1979,79～80
[5]李金国,蒋兴村,王长城.空间条件对几种粮食作物的同工酶和细胞学特性的影响[J].遗传学报，1996,23(1):48～55
, http://www.100md.com
[6]李金国,王培生,韩 东等.高空气球飞行对水稻、青椒的诱变效应(英文)[J].航天医学与医学工程,1997,10(2):79～83
[7]李向高,祁章年,陈 湄等.高能重离子的生物效应初探[J].航天医学与医学工程,1996,9(6):417～421
[8]蒋兴村,李金国,张 帆等.中国微重力科学与空间实验—首届学术讨论会论文集[C].北京：中国科学技术出版社，1988,224～231
[9]翁曼丽,李金国,高红玉等.大肠杆菌菌种空间变异的研究[J].航天医学与医学工程,1998,11(4):245～248
[10]Kostina L,Anikeeva ID,Vaulina E.The influence of space flight factors on variability and mutability of plant[J].Adv Space Res,1984,4(10):65～70
[11]Lundqvist U,Wettstein V,Lund et al.Indction of ecerifeferum mutationts in barley by ionizing radiations and chemical mutagens[J].Hereditas，1962,48:342～362
[12]Jagathesan D,Ratnam R.A Vigorous Mugarcane(Sacchanum SP.)Clone Co 527[J].Theor Appl Genet,1987,51:311～313
收稿日期：1998-09-14, 百拇医药
单位：李金国 王培生 张健 蒋兴村 中国科学院遗传研究所，北京 100101；王小琴 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081
关键词：生物卫星；绿菜花；小孢子发生；染色体畸变；腊质
航天医学与医学工程990403摘要: 目的 研究空间飞行处理对绿菜花的细胞学效应和引起植物突变的原因及作用机理。方法 种子经科学返回式卫星搭载飞行8 d回收后种植，研究其种子长成植株的生长情况及其生长势，并用朱澄1982年的方法对其花粉母细胞的减数分裂行为进行染色压片观察。花粉样品用乳酸苯酚染色测定花粉育性。 结果 绿菜花抽苔开花提前，叶片的蜡质减少，并观察到其花粉母细胞减数分裂的终变期的染色体数目不均等分离:如减少n＝6,7或增加n＝11(地面对照的染色体数目n＝9)，并出现倒位和易位染色体；在花粉母细胞减数分裂的后期和末期出现落后的染色体。结论 经卫星搭载处理的绿菜花，抽苔开花提前，叶片的蜡质减少，其花粉母细胞的染色体产生畸变。
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中图分类号:V474.13，Q693 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0245-04
Chromosome Aberration of Pollen Mother Cell of Broccoli(Brassica
oleralea var.Italica) Induced by Space Flight
LI Jin-guo,WANG Pei-sheng,ZHANG Jian,WANG Xiao-qin，JIANG Xing-cun
Abstract：Objective To study the cytogenetic effect of space flight on broccoli seeds and the mechanism of mutations of the plant. Method Dry seeds of broccoli were sent to the space on board a recoverable satellite for 8 days.After recovery the seeds were planted in the field.Chromosome behaviour of pollen mother cell (PMC) samples were observed following the method of ZHU Cheng,1982. Pollen samples were stained and embeded in lacto-phenol fuchsin for fertility determination. Result Unequal chromosome numbers of broccoli's PMC were found in the diakinesis stage,such as reducing n＝6,7 or increasing n＝11(earth-control number is n＝9);inversion or translocation of chromosomes occurred, and lagging chromosome were found in the anaphase and telophase of PMC meiosis growing rate and growing potential of the seeds were observed after recovery. Conclusion Leaves cexaceous decrease and aberrations in the chromosome of PMC are found in broccoli after space flight.
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Key words:biosatellites;broccoli;microsporogenesis;chromosome aberration；wax
Address reprint requests to：LI Jin-guo.Institute of Genetics,CAS,Beijing 100101,China
宇宙空间中有各种形态的物质、引力场、电磁和各种波长的电磁辐射,其中影响空间飞行的重要因素是高能重粒子(HZE)辐射成分。此外,近地空间还存在着微重力，缺少地球上的昼夜节律。这些特殊的空间条件是导致生物生长、发育、分化、衰老和癌变的外部条件[1]。为探索空间条件对植物细胞遗传学的影响,本课题研究了1987年发射的科学返地卫星搭载的绿菜花干种子的发芽率、植株的生长势、花粉母细胞的细胞学变化的初步结果。
方 法
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供试材料 绿菜花干种子。
处理方法 将绿菜花干种子(含水量5%～6%)搭载于1987年9月9日发射的返回式卫星上;其飞行高度为200～316 km,飞行时间8 d;舱内微重力环境:优于1.5×10-4～5×10-4 g，真空度为1×10-3 Pa，总辐射剂量约1.67 mGy(0.21 mGy/d)[2]，温度变化范围为27～35℃，于9月17日返回地面。
实验过程 绿菜花种子于1988年3月播种，5月上旬定植于本所试验田中，定植密度:4.7 m×0.4 m,双行定植，每小区定植78株。对空间飞行当代(SP1)种子进行发芽率测定，研究苗期及生育后期的植株生长势，并观察其细胞学特性。
染色体观察 取20株植株的部分花蕾，采用醋酸洋红染色压片法[3]，统计100个有丝分裂相的细胞。
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花粉育性检测 取20株的部分花粉，采用乳酸—苯酚品红染色后在显微镜上观察[4]。
结果与分析
空间飞行对绿菜花SP1的影响
种子发芽率变化 SP1的发芽率降低，萌发后期幼苗鲜重均明显低于对照组(表1)，这表明象绿菜花这样的小粒种子容易受空间条件的影响。
对生长势影响 SP1幼苗生长势旺盛，15 d后生长势逐渐加强，植株生长速度加快，逐渐超过地面对照。出苗后32 d的植株高为地面对照的118%，叶片宽为地面对照的136%(表2)，说明空间飞行处理绿菜花长成的当代植株生长势旺盛。
移栽45 d后，SP1株高为地面对照的124%，叶片长为对照的113%，叶片宽为对照的127%。说明空间条件处理绿菜花长成的当代植株在移栽15～45 d后生长势仍然很旺盛(图1)。
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对叶片腊质的影响 经空间飞行处理长成的当代植株不仅生长势旺盛，而且在个别的植株的叶片颜色变浅，呈淡绿色，表面腊质层减少，而对照则叶色浓绿，表面腊质层较厚。
对开花期的影响 经空间飞行处理的绿菜花,移栽后22 d即有抽苔开花的,而地面对照组没有抽苔开花的迹象(图2)。移栽后40 d,空间处理的125株中有31株抽苔开花,占24.8%;而对照84株中直到移栽48 d后才有一株抽苔开花。
图1 苗期和移栽后株高的对比
Fig.1 Comparison of plant height for seedlings before and after transplanting
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图2 绿菜花的SP1植株抽苔和开花期比对照组提前47 d
Fig.2 The bolting and flower rate of SP1 generation plants has been move up 47 d to control group
表1 SP1绿菜花种子发芽率及5 d的幼苗鲜重变化
Table 1 Variation on the fresh weight(FW) and germination ratio of 5 days age seedling of broccoli SP1 generation 组别
(groups)
发芽率(germinat-
, 百拇医药 ion ratio)(%)
与对照组比
(vs. control)(±%)
5 d幼苗期的平均(means of 5 d seedling)
鲜重(mg/每粒)
FW(mg/grain)
与对照组比
(vs. control)(±%)
空间(SP)
75.2
-11.5
, 百拇医药
31.2
-2.3
对照(CK)
86.7
0
33.5
0
表2 绿菜花SP1苗期植物学性状变异(苗龄32 d)
Table 2 Variation on the botanical characteristic of later stage and seedling stage in broccoli SP1 generation(seedling age 32 d) 组别
, 百拇医药
(groups)
株高
(plant
height)(cm)
变幅
(scatter)
与CK比
(vs.cont-
rol)(±%)
变异系数
(coefficient of
variation)(%)
, 百拇医药
叶片(长×宽)
(leaf blade)
(length
×width)(cm)
变幅
(scatter)
与CK比
(vs.cont-
rol)(±%)
变异系数
(coefficient of
variation)(%)
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空间(SP1)
37.6
27～61
+2.1
5.59
29.3×13.2
16～36
×10～21
3.3×2.84
11.26×21.52
对照(CK)
30.5
, 百拇医药
10～48
0
0
26.0×10.36
18～35
×8～17
0
0
结果表明：空间处理的当代植株花期普遍较对照提前，后期的植株高度也有变化，花期的花粉表现部分不育，结实率也有所降低(表3)，说明空间条件对绿菜花的植物学性状影响是强烈的，其变异是显著的。
对花粉母细胞的染色体数和结构的影响 空间飞行可诱导花粉母细胞(PMC)畸变现象，而地面对照全部正常(表3)。SP1绿菜花抽苔现蕾期的花粉母细胞在终变期的染色体产生明显分离，使染色体数和结构产生明显变异,对照染色体为n＝9[图3(1)],经空间飞行处理染色体有的为n＝11[图3(2)],有的为n＝6[图3(3)],有的出现断裂的染色体[图3(9)],或发生倒位而呈环状[图3(4)、(5)、(8)],还有的由于发生易位呈四体环和倒8字形环状结构[图3(6)、(7)、(8)、(9)]。
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图3 绿菜花的花粉母细胞的染色体减数分裂行为
(1)地面对照的绿菜花的正常花粉母细胞在终变期的染色体数n＝9;(2)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝11;(3)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝6;(4)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝7和具有1个2价体及2条倒位染色体;(5)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝7和具有2条环状倒位染色体和1个二价染色体;(6)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝11和呈现四价体环的易位染色体;(7)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝7和具1条等臂畸变染色体及1条环状畸变的易位染色体;(8)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝10和具有3条巨型染色体(1条易位染色体、1条二价染色体、1条倒位染色体);(9)实验绿菜花花粉母细胞在终变期的染色体数n＝9和具有3条环形及1条断裂染色体;(10)实验绿菜花花粉母细胞四分体期在分裂中具有不均等的染色体数;(11)实验绿菜花花粉母细胞的后期Ⅰ具有1条落后单价体；(12)实验绿菜花花粉母细胞的后期Ⅰ—末期Ⅰ具有1条落后单价体
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Fig.3 Meiosis behaviour of chromosome in the PMC of broccoli
(1)earth-control at diakinesis stage with chromosome number n＝9;(2)space treated at diakinesis stage,n＝11;(3)space traveled at diakinesis stage n＝6;(4)space treated at diakinesis stage n＝7 and with,1 bivalent and 2 inversion chromosomes;(5)space treated at diakinesis stage n＝7,3 bivalent and 2 ring inversion chromosomes;(6)space treated at diakinesis stage n＝11 and appearing to be teravolent ring of traslocation chromosome;(7)space treated at diakinesis stage n＝9,1 isobrachial monovalent and 1 ring aberration traslocation chromosome;(8)space treated at diakinesis stage n＝10,3 giant chromosomes (1 traslocation,1 bivalent,1 inversion);(9)space treated at diakinesis stage n＝9,3 rings,1 fragmentation;(10)space treated at tetrad with unequal chromosome number in division;(11)space treated at AnaphaseⅠwith lagged 1 univalent;(12)space traveled at AnaphaseⅠ-TelophaseⅠwith lagging 1 univalent chromosome
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表3 空间飞行对花粉母细胞畸变率和花粉不育的影响
Table 3 Effects of space flight on aberration frequency and pollen steritity in PMC 组别
(groups)
观察细胞数
(cells observed)
畸变染色体细胞数
(chromosome aberration cells)
畸变率(frequency
of aberration)(%)
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花粉不育率
(pollen sterility)(%)
空间(SP1)
227
65
28.6
25.8
对照(CK)
100
0
0
0
此外，空间飞行后使植株后代的四分体期细胞分裂时产生明显的不均等分裂，如图3(10)所示，使染色体在细胞中出现分配紊乱。如图3(11)所示，后期Ⅰ的细胞向两极分离时，一边有9条染色体，一边有8条染色体，还有一条落后于赤道板处。如图3(12)所示，后期Ⅰ—末期Ⅰ具有1条落后单价染色体。由于花粉母细胞各个时期出现了染色体畸变，而导致染色体数的减少和增加，这可能与开花期提前及表现部分不育及结实率也有所降低有关。讨 论
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种子经空间飞行后种植的植物的变异，主要是由于空间微重力、高能重粒子的辐射和真空条件造成的[1]。但有一些实验证明，短时间真空对植物种子无大影响，而造成空间植物种子变异的主要原因可能是微重力或高能重粒子辐射造成的，也可能是二者共同作用的结果[9]，其次卫星发射时的起动重力，也可能造成变异，具体原因有待于进一步研究。
空间飞行条件对植物种子的影响，不但影响其生长势，更重要的是影响细胞分裂过程，使染色体结构产生变化。这和我们以往研究工作的结果是一致的[5，8]。
经卫星空间飞行处理后的绿菜花后代变异较大，反应敏感，原因是多方面的。其花粉母细胞的染色体分布不均等时产生异常现象，并导致种子发芽率和植株可育率降低，因此后代性状将会发生分离。Kostina等和我们的研究工作中已证实这种现象[5,10]。本项研究结果表明，从卫星飞行处理的绿菜花后代中分离出的叶色变成淡绿色，个体表面腊质层减少,这可能是由于空间辐射引起基因位点产生突变所致,这一结果与Lundqvist等[11]在大麦辐射诱变育种观察到的现象是一致的。绿菜花抽苔开花期提前，这可能与染色体减少而导致早熟有关，这一结果和 D.Jagathesan等[12]用γ射线照射甘蔗无性系的芽得到了缺失2～3条染色体的甘蔗无性系Co527的早熟突变体性状是一致的。因此有可能从他们的后代中选育出生长旺盛、抽苔开花早的品系，并可提前上市取得较好的经济回报及保持此品系的纯度。因此利用空间条件诱导植物产生变异，改变其遗传性状，可为植物诱变育种的研究提供一种新的方法。
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*基金项目：863资助项目(863-2)
参考文献
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收稿日期：1998-09-14, 百拇医药