《植物生物学》课程教学资源（实验指导）实验十七 百合亚纲和姜亚纲的多样性及染色体数目的比较

17百合亚纲和姜亚纲的多样性及 染色体数目的比较 在当今最有影响的分类系统中，通常认为百合亚纲(Liliidae)是单子叶植 物进化路线的主枝。与Takhta ian 系统相比，C 1St系统将姜目从本亚纲中 quist系统中 百合亚纲包括百 染色体的研究促使了细胞分类学(cytotaxonomy)的产生。目前，染色体的 数目、大小、形态和行为等方面的研究已经证明，这些资料在分类学上具有重 要意义，已经对传统分类学发展起到了巨大的推动作用。本实验仅涉及染色体 数目方面的观察方法。 实验目的 1通过对百合亚纲和姜亚纲中重点科代表物种的观察，掌握百合科、鸢尾科、兰科和姜 科等的识别要点 2.领会该亚纲的系统地位：了解该亚纲植物的多样性 3.掌握染色体计数的基本方法，并了解染色体资料在分类学分析上的应用。 实验材料与用品 1.新鲜或浸制材料 葱(Allium fistulosum L.)、唐莒蒲（十样锦Gladiols gandavensis Hout.)、白芨(Bletill striata(Thunb.)Reichb.f、姜(Zingiber officinale Rose.)。 2.蜡叶标本 山丹(Lilium pumilum DC.)、天冬草(Asparagus sprengeri Regel)、马蔺(Iris lactea Pall. var.chinensis Koidz)、薯蓣(Dioscorea opposita Thunb.入、天麻(Gastrodia elata Bl.)、美人 蕉(Canna indica L.) 3.实验用品 实体解剖镜、显微镜（油镜）、镊子、解剖刀、解剖针、刀片、培养皿、载玻片、盖玻片。 实验内容与方法 11科特征 草本，稀为藤本状或木本。有根茎，鳞茎或球茎：茎直立或攀援状。叶基生或茎生，茎 生叶互生、对生或轮生。花单生或排列为总状、穗状、伞形花序：花整齐，辐射对称，两性， 稀单性：花被6，花瓣状，稀4或更多：雄蕊6，稀3或12：子房上位，稀半下位，3室， 稀1室，中轴胎座，每室1-多数胚珠。蒴果或浆果。胚乳丰富

17 百合亚纲和姜亚纲的多样性及 染色体数目的比较 在当今最有影响的分类系统中，通常认为百合亚纲（Liliidae）是单子叶植 物进化路线的主枝。与 Takhtajan 系统相比，Cronquist 系统将姜目从本亚纲中 分出，独立成姜亚纲（Zingiberidae）。在 Cronquist 系统中，百合亚纲包括百 合目和兰目，共分 19 科；姜亚纲包括凤梨目和姜目，共分 9 科。 染色体的研究促使了细胞分类学（cytotaxonomy）的产生。目前，染色体的 数目、大小、形态和行为等方面的研究已经证明，这些资料在分类学上具有重 要意义，已经对传统分类学发展起到了巨大的推动作用。本实验仅涉及染色体 数目方面的观察方法。 实验目的 1.通过对百合亚纲和姜亚纲中重点科代表物种的观察，掌握百合科、鸢尾科、兰科和姜 科等的识别要点 2.领会该亚纲的系统地位；了解该亚纲植物的多样性 3.掌握染色体计数的基本方法，并了解染色体资料在分类学分析上的应用。 实验材料与用品 1. 新鲜或浸制材料 葱（Allium fistulosum L.）、唐菖蒲（十样锦 Gladiolus gandavensis Houtt.）、白芨（Bletilla striata (Thunb.) Reichb. f.）、姜（Zingiber officinale Rosc.）。 2. 蜡叶标本 山丹（Lilium pumilum DC.）、天冬草（Asparagus sprengeri Regel）、马蔺（Iris lactea Pall. var. chinensis Koidz）、薯蓣（Dioscorea opposita Thunb.）、天麻（Gastrodia elata Bl.）、美人 蕉（Canna indica L.） 3. 实验用品 实体解剖镜、显微镜（油镜）、镊子、解剖刀、解剖针、刀片、培养皿、载玻片、盖玻片。 实验内容与方法 1. 百合科（Liliaceae） 隶属于百合亚纲，百合目（Liliales）。 1.1 科特征 草本，稀为藤本状或木本。有根茎，鳞茎或球茎；茎直立或攀援状。叶基生或茎生，茎 生叶互生、对生或轮生。花单生或排列为总状、穗状、伞形花序；花整齐，辐射对称，两性， 稀单性；花被 6，花瓣状，稀 4 或更多；雄蕊 6，稀 3 或 12；子房上位，稀半下位，3 室， 稀 1 室，中轴胎座，每室 1-多数胚珠。蒴果或浆果。胚乳丰富

12代表物种的观察 矿葱取1植株观察，葱为多年生草本：鳞茎圆柱形，外皮白色，稀为淡红褐色，不破 裂：叶圆筒状，中空：花草圆柱状，中空，中部以下影大，向顶端渐狭，下部被叶鞘：总苞 膜质，2裂：聚伞状伞形花序，多花：花柄基部无小苞片。取1朵花解剖观察，花白色，花 被片近卵形，先端渐尖，具反折的尖头：雄蕊6，花丝基部合生并与花被片贴生：子房倒卵 形，花柱细长，伸出花被。观察蒴果。 山丹和天冬草蜡叶标本的观察。 取洋慈、大蒜和百合等植物的幼嫩器官如根尖、茎尖和幼叶等的预试材料，利用压片法 观察和比较染色体 附：预试材料制备的基本步骤 ①材料培养及取材：将洋葱蜡茎置于广口瓶上，或将35个荒瓣用竹托穿好，架在烧 杯口上，杯中盛满清水 使洋葱头和蒜瓣的下部浸入水中，置温暖处， 并注意每天换水 35天后 ,即可长出嫩根，当根长2一5cm时，即可取材。注意不同植物根尖细胞有丝分裂 活动的高峰是不同的，所以取材固定的时间亦不一样，如小麦在上午11时至下午1时，水 稻在下午4时左右，玉米和蚕豆在上午8~10时和下午3~5时为好。至于洋葱和大蒜分裂 的高蜂时期基本上差不多，若下午进行实验，可于3一4时固定，也可获得分裂相较多的根 尖细胞有丝分裂压片标本。如果是事先固定材料，上课时分发给学生使用，则可于午夜12 点时取材，分裂相更多 ②固定与离析：将根端的3m左右剪下，立即投入等量浓盐酸和95%酒精配成的混台 液中，迅速杀死细胞并保持其细胞结构接近于生活状态，并溶解胞间层，在压片时使细胞易 于分散，经10一20分钟（最长不超过30分钟），取出放入清水中漂洗10~一20分钟后即可制 片。也可经过30%、50%酒精后将其保存在70%酒精中备用 ③染色与制片 取经过固 所的根 放在干净的载玻片上，用镊子将此根尖压 裂，滴上2滴醋酸洋红或地衣红染色，放置几分钟后再盖上盖玻片，用铅笔或玻璃滴管上的 像皮头，对准盖玻片下的材料在盖玻片上轻轻敲击，使材料压成均匀的、单层细胞的薄层。 用吸水纸条吸去溢出的药液，即可在显微镜下检查，此时可以看到许多离散的细胞。如果此 时细胞核的染色质和染色体的额色还不是暗红色，可取下压片标本，手持载玻片在酒精灯上 微微加热，其温度以不灼手为度，有增进染色和使细胞伸展的效果。必要时可反复烘烤多次。 如染液 干，可再补加一滴，直至细胞核或染色体着色清晰为止。如果染色较深， 可加一滴 45%腊酸进行分色，即退去细胞质的颈色，使核质分化清晰。 也可用改良苯酚品红液染色，操作方法比醋酸洋红（或地衣红）简单，染色效果更好。 此外，还可用医用的紫药水滴染，更为经济简便：先按1：5的比例将医用紫药水稀释（即1 滴紫药水加5滴水)，滴染1分钟后，再加1滴20%的醋酸进行分色，盖上盖玻片，同上 法制成压片，也可获得染色（蓝紫色）清晰的染色体。 2.尾科(Iridaceae) 隶属于百合亚纲，百合目。 2.1科特征 多年生草本。有根茎、块茎或鳞茎。叶常基生，剑形或线形，2列排列，基部叶鞘嵌叠 状。花美丽，两性，由2至数枚苞片组成的佛焰苞内抽出，花被片6，花瓣状，2轮，下部 合成1花被管：堆蕊3，若生于外轮花被上，花药常外向开裂：子房下位，3室，中轴胎座， 胚珠多数：花柱1，柱头3，有时扩大而呈花瓣状或分裂。蒴果。种子多数

1.2 代表物种的观察 ) 葱 取 1 植株观察，葱为多年生草本；鳞茎圆柱形，外皮白色，稀为淡红褐色，不破 裂；叶圆筒状，中空；花葶圆柱状，中空，中部以下膨大，向顶端渐狭，下部被叶鞘；总苞 膜质，2 裂；聚伞状伞形花序，多花；花柄基部无小苞片。取 1 朵花解剖观察，花白色，花 被片近卵形，先端渐尖，具反折的尖头；雄蕊 6，花丝基部合生并与花被片贴生；子房倒卵 形，花柱细长，伸出花被。观察蒴果。 山丹和天冬草蜡叶标本的观察。 取洋葱、大蒜和百合等植物的幼嫩器官如根尖、茎尖和幼叶等的预试材料，利用压片法 观察和比较染色体。 附：预试材料制备的基本步骤 ①材料培养及取材：将洋葱鳞茎置于广口瓶上，或将 3～5 个蒜瓣用竹扦穿好，架在烧 杯口上，杯中盛满清水，使洋葱头和蒜瓣的下部浸入水中，置温暖处，并注意每天换水，过 3～5 天后，即可长出嫩根，当根长 2～5cm 时，即可取材。注意不同植物根尖细胞有丝分裂 活动的高峰是不同的，所以取材固定的时间亦不一样，如小麦在上午 11 时至下午 1 时，水 稻在下午 4 时左右，玉米和蚕豆在上午 8～10 时和下午 3～5 时为好。至于洋葱和大蒜分裂 的高峰时期基本上差不多，若下午进行实验，可于 3～4 时固定，也可获得分裂相较多的根 尖细胞有丝分裂压片标本。如果是事先固定材料，上课时分发给学生使用，则可于午夜 12 点时取材，分裂相更多。 ②固定与离析：将根端的 3mm 左右剪下，立即投入等量浓盐酸和 95％酒精配成的混合 液中，迅速杀死细胞并保持其细胞结构接近于生活状态，并溶解胞间层，在压片时使细胞易 于分散，经 10～20 分钟（最长不超过 30 分钟），取出放入清水中漂洗 10～20 分钟后即可制 片。也可经过 30％、50％酒精后将其保存在 70％酒精中备用。 ③染色与制片：取经过固定离析的根尖一个，放在干净的载玻片上，用镊子将此根尖压 裂，滴上 2 滴醋酸洋红或地衣红染色，放置几分钟后再盖上盖玻片，用铅笔或玻璃滴管上的 橡皮头，对准盖玻片下的材料在盖玻片上轻轻敲击，使材料压成均匀的、单层细胞的薄层。 用吸水纸条吸去溢出的药液，即可在显微镜下检查，此时可以看到许多离散的细胞。如果此 时细胞核的染色质和染色体的颜色还不是暗红色，可取下压片标本，手持载玻片在酒精灯上 微微加热，其温度以不灼手为度，有增进染色和使细胞伸展的效果。必要时可反复烘烤多次。 如染液烘干，可再补加一滴，直至细胞核或染色体着色清晰为止。如果染色较深，可加一滴 45％醋酸进行分色，即退去细胞质的颜色，使核质分化清晰。 也可用改良苯酚品红液染色，操作方法比醋酸洋红（或地衣红）简单，染色效果更好。 此外，还可用医用的紫药水滴染，更为经济简便：先按 1：5 的比例将医用紫药水稀释（即 1 滴紫药水加 5 滴水），滴染 1 分钟后，再加 1 滴 20％的醋酸进行分色，盖上盖玻片，同上 法制成压片，也可获得染色（蓝紫色）清晰的染色体。 2. 鸢尾科（Iridaceae） 隶属于百合亚纲，百合目。 2.1 科特征 多年生草本。有根茎、块茎或鳞茎。叶常基生，剑形或线形，2 列排列，基部叶鞘嵌叠 状。花美丽，两性，由 2 至数枚苞片组成的佛焰苞内抽出，花被片 6，花瓣状，2 轮，下部 合成 1 花被管；雄蕊 3，着生于外轮花被上，花药常外向开裂；子房下位，3 室，中轴胎座， 胚珠多数；花柱 1，柱头 3，有时扩大而呈花瓣状或分裂。蒴果。种子多数

2.2代表物种的观察 唐莒蒲取1植株观察，唐莒蒲为多年生草本；球茎扁圆形，叶2列，剑形。取花序 观察，花序穗状，具苞，花大形，微扭转上升，通常红色、橙黄色、粉红、白色及黄色：花 被片6，不整齐，筒部渐开张。观察蒴果。 马萄蜡叶标本的观察。 3.兰科(Orchidaceae) 求属于百合亚纲，兰目(Orchidales)。 3.1科特征 多年生草本。陆生或附生，常具块茎或根状茎，一般为须根，附生的则具气生根。茎直 立，倒匐状或攀援状，有的在茎基部具假鳞茎。叶形多样，互生而常2列，很少对生的，有 的退化为鳞片，有时肉质，基部鞘状：叶芽折叠或旋卷。花茎基生或由茎的叶破内抽出，单 生或分枝：花通常两性， 极少单性 左右对称 ,常美 而有色 但有时小而无色或绿色或褐 色，有位片，排成穗状花序、总状花序、圆锥花序或单生：花被上位，有裂片6枚，2轮打 列，外面3枚萼片状，相似，通常狭而不美丽，内面3枚花瓣状，其侧面2枚相似，但中间 一枚极不相同，名为唇瓣，此唇瓣有时成囊状，且常有距：雄蕊与花柱合成为一蕊柱和唇瓣 对生：雄蕊1枚生于蕊柱之前面或背面或顶部，间有2枚生于蕊柱之两侧：药2室或假4 室：蕊柱之项有时向前延伸（即向唇瓣）而成一蕊喙 花粉粒粉状或在 室内结成1、2或 4对花粉块：花粉块矩圆形，分离或成对或4个着生于有粘质的柄上：子房下位，1室，侧 膜胎座，少为3室而有中轴胎座。蒴果，通常开裂，种子多数、微小。 32代表物种的观察 白芨取1植株观察，球茎扁平，具环纹：叶披针形：花紫红色，数朵组成顶生的总 状花序。解剖1朵花观察，唇瓣3裂，无距：雄蕊1枚，花粉块8，成4对，有两对具花粉 块柄。 天麻蜡叶标本的观察。 4,姜科(Zingiberaceae) 隶属于姜亚纲，姜目(Zingiberales)。 4.1科特征 草本，通常有芳香、匍匐或块状根茎。地上茎常很短，有时为多数叶鞘包叠而成芭蕉状 假茎。叶二列互生，叶鞘开张或闭合，鞘顶常有叶舌，叶片有多数羽状平行脉。花两性，两 侧对称，花被片6,2轮：尊片3，合生成管：花瓣3，后方1片最大，基部合生成管：雄蕊 仅内轮中线后方1枚能有，内轮2枚侧生雄蕊结合成居瓣(b),外轮雄蕊常消失或侧生2 枚成花瓣状退化雄蕊：心皮3，合生， 子房下位，3室，中轴胎座，稀1室，具多胚珠。蒴 果或肉质不开裂呈浆果状：种子具胚乳，常有假种皮。 4.2代表物种的观察 姜取1植株观察，根状茎肉质，指状分枝。叶片技针形，无柄。穗状花序由根茎抽 出，花冠黄绿色，唇瓣倒卵状圆形，下部两侧各有小裂片，有紫色、黄白色斑点。 5.其它常见科

2.2 代表物种的观察 ) 唐菖蒲 取 1 植株观察，唐菖蒲为多年生草本；球茎扁圆形，叶 2 列，剑形。取花序 观察，花序穗状，具苞，花大形，微扭转上升，通常红色、橙黄色、粉红、白色及黄色；花 被片 6，不整齐，筒部渐开张。观察蒴果。 马蔺蜡叶标本的观察。 3. 兰科（Orchidaceae） 隶属于百合亚纲，兰目（Orchidales）。 3.1 科特征 多年生草本。陆生或附生，常具块茎或根状茎，一般为须根，附生的则具气生根。茎直 立，匍匐状或攀援状，有的在茎基部具假鳞茎。叶形多样，互生而常 2 列，很少对生的，有 的退化为鳞片，有时肉质，基部鞘状；叶芽折叠或旋卷。花茎基生或由茎的叶腋内抽出，单 生或分枝；花通常两性，极少单性，左右对称，常美丽而有色，但有时小而无色或绿色或褐 色，有苞片，排成穗状花序、总状花序、圆锥花序或单生；花被上位，有裂片 6 枚，2 轮排 列，外面 3 枚萼片状，相似，通常狭而不美丽，内面 3 枚花瓣状，其侧面 2 枚相似，但中间 一枚极不相同，名为唇瓣，此唇瓣有时成囊状，且常有距；雄蕊与花柱合成为一蕊柱和唇瓣 对生；雄蕊 1 枚生于蕊柱之前面或背面或顶部，间有 2 枚生于蕊柱之两侧；药 2 室或假 4 室；蕊柱之顶有时向前延伸（即向唇瓣）而成一蕊喙；花粉粒粉状或在一室内结成 1、2 或 4 对花粉块；花粉块矩圆形，分离或成对或 4 个着生于有粘质的柄上；子房下位，1 室，侧 膜胎座，少为 3 室而有中轴胎座。蒴果，通常开裂，种子多数、微小。 3.2 代表物种的观察 ) 白芨 取 1 植株观察，球茎扁平，具环纹；叶披针形；花紫红色，数朵组成顶生的总 状花序。解剖 1 朵花观察，唇瓣 3 裂，无距；雄蕊 1 枚，花粉块 8，成 4 对，有两对具花粉 块柄。 天麻蜡叶标本的观察。 4. 姜科（Zingiberaceae） 隶属于姜亚纲，姜目（Zingiberales）。 4.1 科特征 草本，通常有芳香、匍匐或块状根茎。地上茎常很短，有时为多数叶鞘包叠而成芭蕉状 假茎。叶二列互生，叶鞘开张或闭合，鞘顶常有叶舌，叶片有多数羽状平行脉。花两性，两 侧对称，花被片 6，2 轮；萼片 3，合生成管；花瓣 3，后方 1 片最大，基部合生成管；雄蕊 仅内轮中线后方 1 枚能育，内轮 2 枚侧生雄蕊结合成唇瓣（lab），外轮雄蕊常消失或侧生 2 枚成花瓣状退化雄蕊；心皮 3，合生，子房下位，3 室，中轴胎座，稀 1 室，具多胚珠。蒴 果或肉质不开裂呈浆果状；种子具胚乳，常有假种皮。 4.2 代表物种的观察 ) 姜 取 1 植株观察，根状茎肉质，指状分枝。叶片披针形，无柄。穗状花序由根茎抽 出，花冠黄绿色，唇瓣倒卵状圆形，下部两侧各有小裂片，有紫色、黄白色斑点。 5. 其它常见科

5.1薯蓣科(Dioscoreaceae) 隶屈于百合亚纲，百合目 常见物种为等蓣，多年生蔓性草本。地下具圆柱形，垂直生长的块茎。叶互生，间有对 生者，叶腋间常生有珠芽，叶掌状35浅裂或不裂，锐尖，卵圆形或卵状三角形 基出脉 7-9条。雌雄异株，腋生穗状花序：花被片6,2列：雄花雄蕊6：雌花子房3室，每室有胚 珠2枚。果为蒴果具翅，开裂为3果瓣，种子亦具翅。 52美人蕉科(Cannaceae) 隶屈于差亚纲，差目 常见物种为美人蕉，多年生草本。叶长椭圆形。花序总状，花极大：尊片3，带绿色 有白粉，直伸，雄蕊5，花瓣状，仅半枚发有，深红、桔红、深黄或乳白等色。蒴果具刺状 突起

5.1 薯蓣科（Dioscoreaceae） 隶属于百合亚纲，百合目。 常见物种为薯蓣，多年生蔓性草本。地下具圆柱形，垂直生长的块茎。叶互生，间有对 生者，叶腋间常生有珠芽，叶掌状 3-5 浅裂或不裂，锐尖，卵圆形或卵状三角形，基出脉 7-9 条。雌雄异株，腋生穗状花序；花被片 6，2 列；雄花雄蕊 6；雌花子房 3 室，每室有胚 珠 2 枚。果为蒴果具翅，开裂为 3 果瓣，种子亦具翅。 5.2 美人蕉科（Cannaceae） 隶属于姜亚纲，姜目。 常见物种为美人蕉，多年生草本。叶长椭圆形。花序总状，花极大；萼片 3，带绿色， 有白粉，直伸，雄蕊 5，花瓣状，仅半枚发育，深红、桔红、深黄或乳白等色。蒴果具刺状 突起

实验报告 姓名： 专业： 班级： 组号： 成绩： 实验名称 1,总结百合目中百合科和鸢尾科的区别特征 2.当今最有影响的分类系统中，一般认为兰目是被子植物进化路线的顶极，请以兰科为 例论述其特化特征。 3.根据本实验染色体数目的观察结果，比较不同植物的异同

实验报告 姓名： 专业； 班级： 组号： 成绩 ： 实验名称 1． 总结百合目中百合科和鸢尾科的区别特征 2．当今最有影响的分类系统中，一般认为兰目是被子植物进化路线的顶极，请以兰科为 例论述其特化特征。 3．根据本实验染色体数目的观察结果，比较不同植物的异同