实验17 植物多倍体的人工诱导<br> 染色体是基因的载体,随着染色体的复制和细胞分裂,基因从亲代传递到子代。自然界各种生物的染色体数目一般是相当稳定的,这是物种的重要遗传学特征。我们将配子中的染色体数目记做n,将合子及体细胞中的染色体数目记做2n,而用x表示单倍体(1aaploid)染色体数目,即染色体基数。<br> 由于各种生物的来源不同,细胞核内可能具有一个或一个以上的染色体组,凡是细胞核内含有一套完整染色体组的就叫做单倍体;具有两套染色体组的生物体称为二倍体;细胞核内多于两套染色体组的生物体则称为多倍体。如三倍体、四倍体、六倍体等,这类染色体数目的变化是以染色体组为单位的增减,所以称做整倍体变异。<br> 对于二倍体(diploid)生物来说,x=n,例如可以把洋葱的染色体数目记为2n=2x。16。2n代表体细胞染色体数日,2x告诉我们这种植物是二倍体,具有两个染色体组。<br> 对于多倍体生物来说,x≠n,例如,对于小麦属(Triticum,x=7)植物我们常用<br> 下列方式来表示染色体数目:<br> 一粒小麦2n=2x=14,二倍体<br> 二粒小麦2n=4x=28,四倍体<br> 普通小麦2n=6x=42,六倍体<br> 用4n、6n等来表示倍性水平是不合适的。从严格意义来讲,多倍体生物的配子、合子染色体数目仍分别用n、2n表示。<br> 多倍体普遍存在于植物界,目前已知被子植物中有50%或更多的物种是多倍体,包括许多重要农作物,如小麦、大豆、油菜、马铃薯等,都是多倍体。根据多倍体中染色体组的来源,可将其分为同源多倍体和异源多倍体。凡增加的染色体组来自同一物种或者是原来的染色体组加倍的结果,称为同源多倍体;如果增加的染色体组来自不同的物种,则称为异源多倍体。异源多倍体通常由杂交和染色体加倍过程形成,目前已发现杂交和多倍化是植物进化和物种形成的重要方式。<br> 鉴于多倍体植物具有一些比二倍体更优良的性状,我们也可采用物理或化学方法人工诱发多倍体植物,其中秋水仙素诱导法效果最好,使用最为广泛。秋水仙素是从百合科植物秋水仙(Colchicum autumhale)的种子及其他器官中提炼出来的一种生物碱,对植物种子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等都可产生诱变作用。它的主要作用是抑制细胞分裂时纺锤体的形成,使染色体不走向两极而被阻止在分裂中期,染色体数目加倍,当秋水仙素处理停止后,细胞继续分裂,就形成多倍体的组织。由多倍体组织分化产生的性细胞,所产生的配子是多倍性的,因而可以通过有性生殖途径把多倍体特性遗传下去。<br> 多倍体已成功应用于植物育种,用人工方法诱导的多倍体,如三倍体西瓜、三倍体甜菜、八倍体小黑麦已在生产上应用。在单倍体育种中,如花粉培养、花药培养等,最终也席进行染色体加倍才能获得育性的品系,这也要用到多倍体诱导技术。<br> 一、实验目的<br> 1.了解多倍体植物及其在植物遗传与进化中的重要作用。<br> 2.了解人工诱导植物多倍体的原理、方法及其在植物育种中的应用。<br> 3.应用植物染色体制片技术,鉴别诱导后染色体数目的变化。<br> 二、实验材料<br> 黑麦(Secale cereale,2n=14)或大麦(Hordum vulgare,2n=14)种子。<br> 三、b仪器设备<br> 显微镜,恒温培养箱,恒温水浴锅,镊子,载玻片及盖玻片。<br> 四、b药品试剂<br> 0.02%秋水仙素,冰醋酸,甲醇。1mol/l盐酸,石炭酸品红。<br> 五、操作步骤<br> 1.种子催芽:将黑麦或大麦种子用自来水洗净并浸泡半小时.然盾转入有漫润吸水纸的平皿中。于25"(2培养箱中催芽36—48h。<br> 2.秋水仙素处理:种子萌发至根长0.5一1.Oem.留下发芽的种子。用水洗净。吸干水,加入0.02%秋水仙索溶液。使萌发出的根尖浸泡在秋水仙素溶液中。盖上平皿,置25摄氏度温箱中处理24h。<br> 3.根尖的观察及固定:经处理之后。根尖膨大,形如蚊棰。取此种根尖,置青霉素瓶中,用甲醇:冰醋酸(3:1)固定液固定6h后弃去固定液。继续下列步骤攻加入70%酒精于4℃冰箱中保存。<br> 4.根尖处理及压片:弃去固定液或酒精。加入60"(2预热的1mol/L,盐酸,于60℃水浴锅中解寓10min。弃去盐酸,用自来水将根尖反复清洗几遍,以彻底洗净盐酸.用石炭酸品红染色后.即可进行压片观察。鉴别根尖细胞染色体加倍情况。详细方法参阅实验14。<br> 六、实验结果<br> 本实验采用秋水仙素处理根尖的方法,使细胞中的染色体熬目加倍。以便于直接压片进行染色体加倍情况的检查鉴别。压片中可观察到2n=14,2n=28,甚至2n=56等几种情况的根尖细胞。<br> 若要获得多倍体植株及种子。可采用秋水仙素浸泡种子或幼苗顶端分生组织的方法,使植物营养器官、生殖器官细胞中染色体数目加倍,产生染色体加倍的配子,经受精后形成多倍体的种子。<br> 在实验教学安排中,可将本实验与实验14安排在一起,以节约实验课时。<br> 情况的根尖细胞。<br> 若要获得多倍体植株及种子。可采用秋水仙素浸泡种子或幼苗顶端分生组织的方法,<br> 使植物营养器官、生殖器官细胞中染色体数目加倍,产生染色体加倍的配子,经受精后形<br> 成多倍体的种子。<br> 在实验教学安排中,可将本实验与实验14安排在一起,以节约实验课时。
展开