豆科(Leguminosae)是显花植物中第三大科。Allen等(1981)统计豆科植物有748属近20 000种，其中已进行过结瘤情况观察的只有3 000多种，在观察过结瘤情况的豆科植物中结瘤的占92%，含羞草亚科(Mimosoideae)结瘤的占调查种数的90%，蝶形花亚科(Papilionoideae)结瘤的占调查的98%，而苏木亚科(Caesalpinioideae)结瘤的仅为28%，苏木亚科绝大部分树种不结瘤。周湘泉等(1989)对苏木亚科树种不结瘤原因作了分析，根据Allen等(1981)、Turner等(1959)、Darlington等(1955)、齐纳森和赖特(1981)的有关资料绘制了“豆科植物染色体数目与结瘤关系图”，初步认为苏木亚科植物中，染色体基数x为7或7的倍数的大多不结瘤，但至今还没有豆科植物染色体与结瘤关系的专门研究。本文以18种豆科树种为对象，研究了结瘤与染色体数目之间的关系。

18种豆科树种类型均为乔木或灌木，其种子来源见表 1。凭证标本保存在南京林业大学病理教研组。

表 1 18种豆科树种染色体数目^① Tab.1 Chromosome numbers of 18 species in Leguminosae

表 1 18种豆科树种染色体数目① Tab.1 Chromosome numbers of 18 species in Leguminosae

18种豆科树种均以种子萌发的根尖为材料，采用植物染色体常规压片法(李懋学，1991)：取材—预处理—固定—酸解离—染色和压片。根尖先用对二氯苯饱和水溶液预处理1~5 h，在4 ℃的条件下用卡诺氏固定液(95%酒精:冰醋酸=3:1，V:V)固定24 h，1 mol·L ^-1盐酸在60 ℃下解离15 min，水洗后用改良的卡宝品红液染色、压片、镜检，每种选取30个染色体数目清晰、分散性良好的中期分裂相细胞，于100倍油镜下进行染色体的观察、计数，并进行显微摄影。

在观察计测的30个细胞中以出现频率在85%以上的染色体数目作为该树种的染色体数目。18种豆科树种的染色体形态见图版Ⅰ-1~18，染色体数目见表 1。

图版Ⅰ   Plate Ⅰ

不结瘤的10种豆科树种，其中苏木亚科决明属(Cassia)的7种除了望江南的染色体数目是2n=26、x=13(图版Ⅰ-14)外，槐叶决明、黄槐决明、伞房决明、铁刀木、双荚决明、毛决明染色体数目均为2n=28条，x=14(图版Ⅰ-15、11、12、9、10、16);苏木亚科翅荚木属(Zenia)的任豆、皂荚属(Gleditsia)的皂荚染色体数目均为2n=28条，x=14(图版Ⅰ-13、17);此外蝶形花亚科的国槐染色体数目也是2n=28，x=14(图版Ⅰ-18)。这10种不结瘤豆科树种的染色体数除望江南外，均可被7整除，是7的倍数。

在结瘤的8种豆科树种中，蝶形花亚科的刺槐和木豆的染色体数目都是2n=22，x=11(图版Ⅰ-4、7)，紫穗槐的染色体数目是2n=40，x=20(图版Ⅰ-2)，马蹄针的染色体数目是2n=18，x=9(图版Ⅰ-3)，含羞草亚科金合欢属(Acacia)的马占相思、肯氏相思、银荆和合欢属(Albizia)的合欢的染色体数目都为2n=26，x=13(图版Ⅰ-8、6、1、5)。这8种结瘤豆科树种的染色体数目均不是7的倍数。

种子萌发采用滤纸培养和纱布培养2种方法。经对比发现滤纸培养法种子萌发快，根尖易老化; 由于水分过多，种子也易发霉腐烂。纱布培养法种子虽萌发慢，但根尖较嫩，细胞分裂指数高。

供试验用的18种豆科树种全部都是二倍体。但在镜检过程中，几乎在每种树种的染色体制片中均可观察到有多倍体(一般为四倍体)的现象，如伞房决明的四倍体细胞(图版Ⅰ-19)中有2n=4x=56条染色体，但四倍体所占的比例是很小的，偶尔出现，而二倍体染色体的细胞数目占有绝对的优势。

所观察的18种豆科树种中，9种苏木亚科的树种除了望江南外，其余8种树种染色体数目均为28条，蝶形花亚科国槐的染色体数目也是28条，都为7的倍数，而这10种豆科树种均不能结瘤。蝶形花亚科除国槐的染色体数目是28条以外其余4种树种马蹄针、紫穗槐、刺槐、木豆的染色体数目分别是18、40、22、22条; 含羞草亚科中的4种树种马占相思、合欢、肯氏相思、银荆的染色体数目均为26条，都不能被7整除，且全部都能结瘤。18种豆科树种染色体数目计数的结果基本上与周湘泉等(1989)对豆科植物染色体数与其结瘤关系的初步分析一致，看来豆科树种的染色体数目与其是否具有结瘤功能之间具有一定的联系。染色体的数目28条、为7的倍数的豆科树种大多数不结瘤，而染色体基数不是7或7的倍数的豆科树种结瘤的可能性较大。但豆科树种的染色体和结瘤固氮的关系相当复杂，应该做更细致和深入的研究。

本试验观察的望江南染色体数目是26条，与黄少甫等(1985)的结果相同，与Darlington等(1955)、Fedorov (1969)的结果不同，他们报道望江南的染色体数目是28条。望江南有结瘤和不结瘤的报道(韩素芬等，1990)，因而望江南染色体数目和结瘤与否还需作进一步深入研究。

在3个亚科中苏木亚科最为原始，含羞草亚科次之，蝶形花亚科最为进化。豆科植物的进化途径中一般认为是以x=7为基数，向2个方向发展进化，一个是向着染色体基数降低发展，另一个是向染色体基数升高发展(徐炳声等，1996)。属内或种内的细胞型发生分化的类群是较进化的类群，如蝶形花亚科槐属的国槐和马蹄针，都可能是从原先2n=2x=14的种类演化而来，国槐可能是在x=7的基础上加倍演化为染色体数目为28条，x=14，而马蹄针可能是在x=7的基础上非整倍体演化而来，染色体数目成为18条，x=9。演化后染色体数目加倍为28条的国槐就不能结瘤，而演化后染色体数目为18条的马蹄针就能结瘤。与马蹄针、国槐同属的苦参(Sophora flavescens)，其染色体数目为18条(姚世鸿，1986)，也可以结瘤(Allen et al., 1981);槐属树种苦豆子(S. alopecuroides)据马兴华等(1985)报道，其染色体数目为36条，属于四倍体，基数x=9，据报道这种树种可以结瘤(Allen et al., 1981)。根据以上现象可认为加倍演化对生物性状的影响不大，而非整倍体演化对生物性状影响要大一些。

在植物根尖细胞中出现混倍体(四倍体)的现象，可能是由于预处理液能抑制或破坏细胞有丝分裂过程中纺锤丝的形成，因而使染色子体不能向两极散开，同时初生壁的发育也被抑制，结果染色体分裂了，而细胞并没有分裂，形成多倍体细胞(吴泽民，1995)。