Transcript 实验五多倍体诱发

实验五 人工诱发多倍
体植物
一、实验目的：
二、实验原理：
三、实验材料：
四、实验说明：
五、操作步骤：
六、结果分析：
七、参考文献：
一、实验目的：
1.了解人工诱发多倍体植物的原理、方法及其在植物育
种上的意义。
2.观察多倍体植物，鉴别植物染色体数目的变化及引起
植物其它器官的变异。
二、实验原理：
自然界各种生物的染色体数目是相当恒定的，这是物种的重要特
征。例如玉米体细胞染色体有20条，配成10对。遗传学上把一个配
子的染色体数，称为染色体组（或称基因组）用n表示。如玉米染
色体的组内包含10条染色体, 它的基数n=10。一个染色体组内每个
染色体的形态和功能各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生
长和发育、遗传和变异。
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，凡是细胞核中含有一套完整染色体组的就叫做单倍体，
也用n表示。具有两套染色体组的生物体称为二倍体，以2n表示。
细胞内多于两套染色体组的生物体称为多倍体。例如三倍体（3n）、
四倍体（4n）、六倍体（6n）等，这类染色体数的变化是以染色体
组为单位的增减，所以称作整倍体。在整倍体中，又可按染色体组
的来源，区分为同原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。
二、实验原理：
多倍体普遍存在于植物界，目前已知道被子植物中有1/3或更多
的物种是多倍体，如小麦属（Triticum）染色体基数是7，属二倍体
的有一粒小麦，四倍体的有二粒小麦，六倍体的有普通小麦。除了
自然界存在的多倍物种之外，又可采用高温、低温、X射线照射、
嫁接和切断等物理方法人工诱发多倍体植物。在诱发多倍体方法中，
以应用化学药剂更为有效。如秋水仙素、萘嵌戊烷、异生长素、富
民农等，都可诱发多倍体，其中以秋水仙素效果最好，使用最为广
泛。
秋水仙素是由百合科植物秋种番红花 ——秋水仙 （Colchicum
autumnale）的种子及器官中提炼出来的一种生物碱。具有麻醉作用，
对植物种子、幼芽、花蕾、嫩枝等可产生诱变作用。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，这样细胞不能继续分裂，从而产生染色体数目加倍的核。
或染色体加倍的细胞继续分裂，就形成了多倍性的组织，由多倍性
组织分化产生的性细胞，所产生的配子是多倍性的，因而也可通过
有性繁殖方法把多倍体繁殖下去。
二、实验原理：
多倍体已成功地应用于植物育种，用人工方法诱导的
多倍体，可以得到一般二倍体所没有的优良经济性状，如
粒大、穗长、抗病性强等。三倍体西瓜、三倍体甜菜、八
倍体小黑麦已在生产上应用。
三、实验材料：
1. 玉米（2n=20）、水稻（2n=24）的种子。
2. 人工诱发的四倍体玉米和二倍体玉米的果穗、玉米粒、花
粉、叶片。
3. 洋葱或大蒜球茎。
用具：显微镜，载玻片，盖玻片，培养皿，镊子，刀片，滴管，
吸水纸，测微尺。
药品：0.1%和0.025%秋水仙素溶液，1mol/L HCL溶液，改良
石碳酸品红溶液（也称改良酚红,配方如下: 配方I. 石碳酸品红
(Carbol fuchsin),先配母液A和B。母液A: 将3g碱性品红溶解于
100ml70%酒精中。母液B: 取母液A10ml加入90ml5%石碳酸水
溶(2周内用完)。石碳酸品红染色液: 取母液B45ml, 加入6ml冰
醋酸和6ml37%甲醛。配方Ⅱ: 改良石碳酸品红: 取石碳酸品红染
色液2-10ml, 加入90=89ml45%的醋酸和1.8g山梨醇(sorbitol)。
此液初配时颜色浅,放置二周后染色力显著增强,在室温下不沉
淀且较稳定）。
四、实验说明：
本实验采用种子浸渍法。处理种子时，可先在一定浓度秋水仙
素中浸种24小时左右，在铺有滤纸的器皿上浸渍种子，再注入
0.1%—0.025%浓度的秋水仙素溶液，为避免蒸发宜加盖并置于暗处，
放入20℃培养箱中，保持适宜的发芽温度，干燥种子处理的天数应
比浸种多1天左右。一般发芽种子处理数小时至三天，或多至十天
左右。对于种皮厚发芽慢的种子，应先催芽后再行处理。已发芽的
种子宜用较低的浓度处理较短的时间，秋水仙素能阻碍根系的发育，
因而最好能在发根以前处理完毕。处理后用清水冲洗，移栽于盆钵
或田间。
染色体加倍后必须进行鉴别。同源多倍体主要是根据形态特性来
判断，如叶色、叶形及气孔和花粉粒的大小。最为可靠的方法，是
待收获大粒种子后，再将这些大粒种子萌发，制片根尖压片，然后
检查细胞内的染色体数目，只有染色体数目加倍了，才能证明植株
已诱变成四倍体。
五、操作步骤：
（一）多倍体植物诱导
1. 把玉米2n=20（或大麦2n=18、水稻2n=24）种子浸在
0.1%秋水仙素溶液24小时。
2. 用自来水冲洗2—3次。
3. 将萌发种子移到盛有0.025%秋水仙素溶液润湿了吸水
纸的培养皿里。
4. 置入20℃培养箱，培养发芽。
5. 48小时后取出幼苗。
6. 用自来水缓缓冲洗幼苗。
7. 把处理后的幼苗栽种在大田或盆钵内。
8. 同期播种未经处理的玉米种子作为对照。
9. 田间给以良好管理。
五、操作步骤：
(二).多倍体植物鉴定
1. 观察四倍体玉米、二倍体玉米表皮细胞气孔的大小
（1）.在四倍体玉米叶的背面中部划一切口，用尖头镊
子夹住切口部分，撕下一薄层下表皮，放载玻片的水滴里，
铺平，盖上盖玻片，制成表皮装片。
（2）.按上述同样方法制作一张二倍体玉米的表皮装片，
作为对照。
（3）.镜检比较四倍体与二倍体气孔和保卫细胞的大小，
用测微尺测量记载其大小。
五、操作步骤：
2. 观察比较四倍体玉米、二倍体玉米花粉粒的大小
（1）.从四倍体、二倍体玉米植株上分别采集花粉。
（2）.将采集到的花粉分别浸入45%冰醋酸。
（3）.用滴管分另各取一滴花粉粒悬浮液，移到载玻片上。
（4）.滴上磺化钾溶液，盖上盖片，制成花粉粒制片。
（5）.镜检四倍体及二倍体玉米花粉粒大小。
（6）.用测微尺测定并记载其大小。
五、操作步骤：
(三). 洋葱或大蒜多倍体根的诱发
(1)在实验前4天将洋葱鳞茎培养
在溶液里(右图)，在25℃温箱中它
就会萌发出根尖。不过，不同的洋
葱鳞茎在适当萌发的条件下，生长
状况会有所不同。市场上购买的洋
葱是经过处理不能发芽的，即使发
芽，根也很少。最好的解决方法是
小心地撕掉洋葱鳞茎根部最外面的
一层皮, 削去老根, 洋葱将好会萌发
得更好。
五、操作步骤：
(2)待根长到2.5cm左右时,从生长着的鳞茎根端部切
下1cm并立刻放到对二氯苯饱和水溶液，或0.2%秋水仙
素溶液中浸泡处理3-4h。
(3)经过前处理的根尖,再放在Corney溶液（60%酒
精，30%氯仿，10%冰醋酸）中固定24h。取出后贮存在
70%的酒精中4℃保存备用。
五、操作步骤：
(四). 洋葱或大蒜多倍体根的观察
1. 酸解: 从固定液中取出大蒜或洋葱根尖,用蒸馏水漂洗,再
放入0.1mol/L HCl中,在60℃水浴中解离8-10min, 用蒸馏水
充分漂洗, 放在滤纸上吸干根上的水分。
2. 压片: 将根尖放在载玻片上,用解剖针将根冠和延长区截
去,纵切成4-8块,取其中一块铺展成一薄层后染色, 适时染
色后盖上盖片, 用大姆指压片,用毛边纸吸走多余的染液,用
带橡皮头的铅笔敲片。
3. 镜检: 先用低倍镜(×10)找到分裂相再用高倍镜(×40)观
察。
洋葱多倍体根的观察
洋葱多倍体根的观察
洋葱多倍体根的观察
本装片
可以清
晰的看
到染色
体，但
是气泡
较多
洋
葱
多
倍
体
根
的
观
察
六、结果分析：
(1)你能通过图5.2（下图）指出有丝分裂的4个时期：前
期、中期、后期、末期吗？
(2)你通过显微镜所观察的大
部分细胞处于哪一个时期？
(3)那些未受损的细胞核内可
能会发现有很清晰的液泡状物
体。这些液泡状物体是什么？
(4) 与未作诱变处理的根尖细
胞相比，你是否发现有更多的
细胞处于分裂期？如果是，解
释其原因.
六、结果分析：
(5)你能区别染色体形态学特征吗？
(6)举个例子，你发现一些染色体是2个染色单体组成的
吗？
(7) 你能描出任一个染色体的着丝粒部位吗？
(8)你能数出每一个细胞里的染色体数目吗？你发现多
倍体细胞了吗？
(9) 哪一时期是最普遍的？
(10) 哪些时期是基本看不到的？为什么？
(11)描绘你所观察到的洋葱或大蒜根尖染色体图像, 指
出是哪一个时期。
(12)将多倍体植物的镜检观察结果列成一表，并分析
记载结果。
七、参考文献：
1.刘祖洞，江绍慧，1979，《遗传学》，人民教育出版
社。
2.常协恒一郎等，1982，《植物遗传学实验法（日）》
，共立出版株式会社。
3. D.J. Van den Have, 1879-1979, Plant breeding
perspectives, Agnicultural Publishing and Documentation
Wageningen.
结束