实验五+人工诱发植物多倍体及热色体观察

1、实验五人工诱发多倍体植物一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（4

2、n）、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。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

3、。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（Colchicumautumnale）的种子及器官1中提炼出来的一种生物碱。化学分子式为C22H25NO6+1H2O。具有麻醉作用，对植物种子、2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。多倍体

4、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。二、实验目的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。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。三、实验材料玉米（2n=20）、水稻（2n=24）的种子。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。洋葱或大蒜球茎。四、实验器具和药品1.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/LHCL溶液，改良

5、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（Carbolfuchsin）,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n: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）。五、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

6、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20C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，

7、才能证明植株已诱变成四倍体。六、实验步骤(一)多倍体植物诱导把玉米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。用自来水冲洗23次。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。置入20C培养箱，培养发芽。48小时后取出幼苗。用自来水缓缓冲洗幼苗。把处理后的幼苗栽种在大田或盆钵内。同期播种未经处理的玉米种子作为对照。田间给以良好管理。(二).多倍体植物鉴定观察四倍体玉米、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)

8、.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。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。(三).洋葱或大蒜多倍体根的诱发在实验前4天将洋葱鳞茎如图5.1那样培养在溶液里，在25C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，

9、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。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。图5.1洋葱鳞茎用牙签架在放有水的烧杯上发根经过前处理的根尖，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4C保存备用。（四）.洋葱或大蒜多倍体根的观察酸解：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/LHCl中，在60C水浴中解

10、离8-10min,用蒸馏水充分漂洗，放在滤纸上吸干根上的水分。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。镜检:先用低倍镜（X10）找到分裂相再用高倍镜（X40）观察。七、实验结果及作业你能通过图5.2指出有丝分裂的4个时期：前期、中期、后期、末期吗？你通过显微镜所观察的大部分细胞处于哪一个时期？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？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，解释原因，你能区别染色体形态学特征吗？举个例子，你发现一些染色体是2个染色单体组成的吗？你能描出任一个染色体的着丝粒部位吗？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？Ijittilhrtr.m-nnitif*.图5.2植物细胞有丝分裂哪一时期是最普遍的？哪些时期是基本看不到的？为什么？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。将多倍体植物的镜检观察结果列成一表，并分析记载结