1、實(shí)驗(yàn)五人工誘發(fā)多倍體植物一實(shí)驗(yàn)原理自然界各種生物的染色體數(shù)目是相當(dāng)恒定的，這是物種的重要特征。例如玉米體細(xì)胞染色體有20條，配成10對(duì)。遺傳學(xué)上把一個(gè)配子的染色體數(shù)，稱為染色體組（或稱基因組）用n表示。如玉米染色體的組內(nèi)包含10條染色體，它的基數(shù)n=10。一個(gè)染色體組內(nèi)每個(gè)染色體的形態(tài)和功能各不相同，但又互相協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長(zhǎng)和發(fā)育、遺傳和變異。由于各種生物的來(lái)源不同，細(xì)胞核內(nèi)可能具有一個(gè)或一個(gè)以上的染色體組，凡是細(xì)胞核中含有一套完整染色體組的就叫做單倍體，也用n表示。具有兩套染色體組的生物體稱為二倍體，以2n表示。細(xì)胞內(nèi)多于兩套染色體組的生物體稱為多倍體。例如三倍體（3n）、四倍體（4

2、n）、六倍體（6n）等，這類染色體數(shù)的變化是以染色體組為單位的增減，所以稱作整倍體。在整倍體中，又可按染色體組的來(lái)源，區(qū)分為同原多倍體和異源多倍體。凡增加的染色體組來(lái)自同一物種或者是原來(lái)的染色體組加倍的結(jié)果，稱為同源多倍體。如果增加的染色體組來(lái)自不同的物種，則稱為異源多倍體。多倍體普遍存在于植物界，目前已知道被子植物中有1/3或更多的物種是多倍體，如小麥屬（Triticum）染色體基數(shù)是7,屬二倍體的有一粒小麥，四倍體的有二粒小麥，六倍體的有普通小麥。除了自然界存在的多倍物種之外，又可采用高溫、低溫、X射線照射、嫁接和切斷等物理方法人工誘發(fā)多倍體植物。在誘發(fā)多倍體方法中，以應(yīng)用化學(xué)藥劑更為有效

3、。如秋水仙素、萘嵌戊烷、異生長(zhǎng)素、富民農(nóng)等，都可誘發(fā)多倍體，其中以秋水仙素效果最好，使用最為廣泛。秋水仙素是由百合科植物秋種番紅花秋水仙（Colchicumautumnale）的種子及器官1中提煉出來(lái)的一種生物堿?；瘜W(xué)分子式為C22H25NO6+1H2O。具有麻醉作用，對(duì)植物種子、2幼芽、花蕾、嫩枝等可產(chǎn)生誘變作用。它的主要作用是抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成，使染色體不走向兩極而被阻止在分裂中期，這樣細(xì)胞不能繼續(xù)分裂，從而產(chǎn)生染色體數(shù)目加倍的核?；蛉旧w加倍的細(xì)胞繼續(xù)分裂，就形成了多倍性的組織，由多倍性組織分化產(chǎn)生的性細(xì)胞，所產(chǎn)生的配子是多倍性的，因而也可通過(guò)有性繁殖方法把多倍體繁殖下去。多倍體

4、已成功地應(yīng)用于植物育種，用人工方法誘導(dǎo)的多倍體，可以得到一般二倍體所沒(méi)有的優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性狀，如粒大、穗長(zhǎng)、抗病性強(qiáng)等。三倍體西瓜、三倍體甜菜、八倍體小黑麥已在生產(chǎn)上應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊斯ふT發(fā)多倍體植物的原理、方法及其在植物育種上的意義。觀察多倍體植物，鑒別植物染色體數(shù)目的變化及引起植物其它器官的變異。三、實(shí)驗(yàn)材料玉米（2n=20）、水稻（2n=24）的種子。人工誘發(fā)的四倍體玉米和二倍體玉米的果穗、玉米粒、花粉、葉片。洋蔥或大蒜球莖。四、實(shí)驗(yàn)器具和藥品1.用具：顯微鏡，載玻片，蓋玻片，培養(yǎng)皿，鑷子，刀片，滴管，吸水紙，測(cè)微尺。藥品：0.1%和0.025%秋水仙素溶液，1mol/LHCL溶液，改良

5、石碳酸品紅溶液（也稱改良酚紅，配方如下：配方I.石碳酸品紅（Carbolfuchsin）,先配母液A和B。母液A:將3g堿性品紅溶解于100ml70%酒精中。母液B:取母液A10ml加入90ml5%石碳酸水溶（2周內(nèi)用完）。石碳酸品紅染色液：取母液B45ml,加入6ml冰醋酸和6ml37%甲醛。配方n:改良石碳酸品紅：取石碳酸品紅染色液2-10ml,加入90=89ml45%的醋酸和1.8g山梨醇（sorbitol）。此液初配時(shí)顏色淺,放置二周后染色力顯著增強(qiáng),在室溫下不沉淀且較穩(wěn)定）。五、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)采用種子浸漬法。處理種子時(shí)，可先在一定濃度秋水仙素中浸種24小時(shí)左右，在鋪有濾紙的器皿上浸漬

6、種子，再注入0.1%0.025%濃度的秋水仙素溶液，為避免蒸發(fā)宜加蓋并置于暗處，放入20C培養(yǎng)箱中，保持適宜的發(fā)芽溫度，干燥種子處理的天數(shù)應(yīng)比浸種多1天左右。一般發(fā)芽種子處理數(shù)小時(shí)至三天，或多至十天左右。對(duì)于種皮厚發(fā)芽慢的種子，應(yīng)先催芽后再行處理。已發(fā)芽的種子宜用較低的濃度處理較短的時(shí)間，秋水仙素能阻礙根系的發(fā)育，因而最好能在發(fā)根以前處理完畢。處理后用清水沖洗，移栽于盆缽或田間。染色體加倍后必須進(jìn)行鑒別。同源多倍體主要是根據(jù)形態(tài)特性來(lái)判斷，如葉色、葉形及氣孔和花粉粒的大小。最為可靠的方法，是待收獲大粒種子后，再將這些大粒種子萌發(fā)，制片根尖壓片，然后檢查細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目，只有染色體數(shù)目加倍了，

7、才能證明植株已誘變成四倍體。六、實(shí)驗(yàn)步驟(一)多倍體植物誘導(dǎo)把玉米2n=20(或大麥2n=18、水稻2n=24)種子浸在0.1%秋水仙素溶液24小時(shí)。用自來(lái)水沖洗23次。將萌發(fā)種子移到盛有0.025%秋水仙素溶液潤(rùn)濕了吸水紙的培養(yǎng)皿里。置入20C培養(yǎng)箱，培養(yǎng)發(fā)芽。48小時(shí)后取出幼苗。用自來(lái)水緩緩沖洗幼苗。把處理后的幼苗栽種在大田或盆缽內(nèi)。同期播種未經(jīng)處理的玉米種子作為對(duì)照。田間給以良好管理。(二).多倍體植物鑒定觀察四倍體玉米、二倍體玉米表皮細(xì)胞氣孔的大小(1).在四倍體玉米葉的背面中部劃一切口，用尖頭鑷子夾住切口部分，撕下一薄層下表皮，放載玻片的水滴里，鋪平，蓋上蓋玻片，制成表皮裝片。(2)

8、.按上述同樣方法制作一張二倍體玉米的表皮裝片，作為對(duì)照。(3).鏡檢比較四倍體與二倍體氣孔和保衛(wèi)細(xì)胞的大小，用測(cè)微尺測(cè)量記載其大小。觀察比較四倍體玉米、二倍體玉米花粉粒的大小(1).從四倍體、二倍體玉米植株上分別采集花粉。(2).將采集到的花粉分別浸入45%冰醋酸。(3).用滴管分另各取一滴花粉粒懸浮液，移到載玻片上。(4).滴上磺化鉀溶液，蓋上蓋片，制成花粉粒制片。(5).鏡檢四倍體及二倍體玉米花粉粒大小。(6).用測(cè)微尺測(cè)定并記載其大小。(三).洋蔥或大蒜多倍體根的誘發(fā)在實(shí)驗(yàn)前4天將洋蔥鱗莖如圖5.1那樣培養(yǎng)在溶液里，在25C溫箱中它就會(huì)萌發(fā)出根尖。不過(guò)，不同的洋蔥鱗莖在適當(dāng)萌發(fā)的條件下，

9、生長(zhǎng)狀況會(huì)有所不同。市場(chǎng)上購(gòu)買的洋蔥是經(jīng)過(guò)處理不能發(fā)芽的，即使發(fā)芽，根也很少。最好的解決方法是小心地撕掉洋蔥鱗莖根部最外面的一層皮,削去老根,洋蔥將好會(huì)萌發(fā)得更好。待根長(zhǎng)到2.5cm左右時(shí),從生長(zhǎng)著的鱗莖根端部切下1cm并立刻放到對(duì)二氯苯飽和水溶液，或0.2%秋水仙素溶液中浸泡處理3-4h。圖5.1洋蔥鱗莖用牙簽架在放有水的燒杯上發(fā)根經(jīng)過(guò)前處理的根尖，再放在Corney溶液（60%酒精，30%氯仿，10%冰醋酸）中固定24h。取出后貯存在70%的酒精中4C保存?zhèn)溆谩＃ㄋ模?洋蔥或大蒜多倍體根的觀察酸解：從固定液中取出大蒜或洋蔥根尖，用蒸餾水漂洗，再放入0.1mol/LHCl中，在60C水浴中解

10、離8-10min,用蒸餾水充分漂洗，放在濾紙上吸干根上的水分。壓片：將根尖放在載玻片上，用解剖針將根冠和延長(zhǎng)區(qū)截去，縱切成4-8塊,取其中一塊鋪展成一薄層后染色，適時(shí)染色后蓋上蓋片，用大姆指壓片，用毛邊紙吸走多余的染液，用帶橡皮頭的鉛筆敲片。鏡檢:先用低倍鏡（X10）找到分裂相再用高倍鏡（X40）觀察。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及作業(yè)你能通過(guò)圖5.2指出有絲分裂的4個(gè)時(shí)期：前期、中期、后期、末期嗎？你通過(guò)顯微鏡所觀察的大部分細(xì)胞處于哪一個(gè)時(shí)期？那些未受損的細(xì)胞核內(nèi)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有很清晰的液泡狀物體。這些液泡狀物體是什么？與未作誘變處理的根尖細(xì)胞相比，你是否發(fā)現(xiàn)有更多的細(xì)胞處于分裂期？如果是，解釋原因，你能區(qū)別染色體形態(tài)學(xué)特征嗎？舉個(gè)例子，你發(fā)現(xiàn)一些染色體是2個(gè)染色單體組成的嗎？你能描出任一個(gè)染色體的著絲粒部位嗎？你能數(shù)出每一個(gè)細(xì)胞里的染色體數(shù)目嗎？你發(fā)現(xiàn)多倍體細(xì)胞了嗎？Ijittilhrtr.m-nnitif*.圖5.2植物細(xì)胞有絲分裂哪一時(shí)期是最普遍的？哪些時(shí)期是基本看不到的？為什么？描繪你所觀察到的洋蔥或大蒜根尖染色體圖像，指出是哪一個(gè)時(shí)期。將多倍體植物的鏡檢觀察結(jié)果列成一表，并分析記載結(jié)