實驗17 植物多倍體的人工誘導
染色體是基因的載體，隨著染色體的復制和細胞分裂，基因從親代傳遞到子代。自然界各種生物的染色體數目一般是相當穩(wěn)定的，這是物種的重要遺傳學特征。我們將配子中的染色體數目記做n，將合子及體細胞中的染色體數目記做2n，而用x表示單倍體（1aaploid）染色體數目，即染色體基數。
由于各種生物的來源不同，細胞核內可能具有一個或一個以上的染色體組，凡是細胞核內含有一套完整染色體組的就叫做單倍體；具有兩套染色體組的生物體稱為二倍體；細胞核內多于兩套染色體組的生物體則稱為多倍體。如三倍體、四倍體、六倍體等，這類染色體數目的變化是以染色體組為單位的增減，所以稱做整倍體變異。
對于二倍體（diploid）生物來說，x=n，例如可以把洋蔥的染色體數目記為2n=2x。16。2n代表體細胞染色體數日，2x告訴我們這種植物是二倍體，具有兩個染色體組。
對于多倍體生物來說，x≠n，例如，對于小麥屬（Triticum，x=7）植物我們常用
下列方式來表示染色體數目：
一粒小麥2n=2x=14，二倍體
二粒小麥2n=4x=28，四倍體
普通小麥2n=6x=42，六倍體
用4n、6n等來表示倍性水平是不合適的。從嚴格意義來講，多倍體生物的配子、合子染色體數目仍分別用n、2n表示。
多倍體普遍存在于植物界，目前已知被子植物中有50％或更多的物種是多倍體，包括許多重要農作物，如小麥、大豆、油菜、馬鈴薯等，都是多倍體。根據多倍體中染色體組的來源，可將其分為同源多倍體和異源多倍體。凡增加的染色體組來自同一物種或者是原來的染色體組加倍的結果，稱為同源多倍體；如果增加的染色體組來自不同的物種，則稱為異源多倍體。異源多倍體通常由雜交和染色體加倍過程形成，目前已發(fā)現雜交和多倍化是植物進化和物種形成的重要方式。
鑒于多倍體植物具有一些比二倍體更優(yōu)良的性狀，我們也可采用物理或化學方法人工誘發(fā)多倍體植物，其中秋水仙素誘導法效果最好，使用最為廣泛。秋水仙素是從百合科植物秋水仙（Colchicum autumhale）的種子及其他器官中提煉出來的一種生物堿，對植物種子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等都可產生誘變作用。它的主要作用是抑制細胞分裂時紡錘體的形成，使染色體不走向兩極而被阻止在分裂中期，染色體數目加倍，當秋水仙素處理停止后，細胞繼續(xù)分裂，就形成多倍體的組織。由多倍體組織分化產生的性細胞，所產生的配子是多倍性的，因而可以通過有性生殖途徑把多倍體特性遺傳下去。
多倍體已成功應用于植物育種，用人工方法誘導的多倍體，如三倍體西瓜、三倍體甜菜、八倍體小黑麥已在生產上應用。在單倍體育種中，如花粉培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)等，最終也席進行染色體加倍才能獲得育性的品系，這也要用到多倍體誘導技術。
一、實驗目的
1．了解多倍體植物及其在植物遺傳與進化中的重要作用。
2．了解人工誘導植物多倍體的原理、方法及其在植物育種中的應用。
3．應用植物染色體制片技術，鑒別誘導后染色體數目的變化。
二、實驗材料
黑麥（Secale cereale，2n=14）或大麥（Hordum vulgare，2n=14）種子。
三、b儀器設備
顯微鏡，恒溫培養(yǎng)箱，恒溫水浴鍋，鑷子，載玻片及蓋玻片。
四、b藥品試劑
0．02％秋水仙素，冰醋酸，甲醇。1mol／l鹽酸，石炭酸品紅。
五、操作步驟
1．種子催芽：將黑麥或大麥種子用自來水洗凈并浸泡半小時．然盾轉入有漫潤吸水紙的平皿中。于25"（2培養(yǎng)箱中催芽36—48h。
2．秋水仙素處理：種子萌發(fā)至根長0．5一1．Oem．留下發(fā)芽的種子。用水洗凈。吸干水，加入0．02％秋水仙索溶液。使萌發(fā)出的根尖浸泡在秋水仙素溶液中。蓋上平皿，置25攝氏度溫箱中處理24h。
3．根尖的觀察及固定：經處理之后。根尖膨大，形如蚊棰。取此種根尖，置青霉素瓶中，用甲醇：冰醋酸（3：1）固定液固定6h后棄去固定液。繼續(xù)下列步驟攻加入70％酒精于4℃冰箱中保存。
4．根尖處理及壓片：棄去固定液或酒精。加入60"（2預熱的1mol／L，鹽酸，于60℃水浴鍋中解寓10min。棄去鹽酸，用自來水將根尖反復清洗幾遍，以徹底洗凈鹽酸．用石炭酸品紅染色后．即可進行壓片觀察。鑒別根尖細胞染色體加倍情況。詳細方法參閱實驗14。
六、實驗結果
本實驗采用秋水仙素處理根尖的方法，使細胞中的染色體熬目加倍。以便于直接壓片進行染色體加倍情況的檢查鑒別。壓片中可觀察到2n=14，2n=28，甚至2n=56等幾種情況的根尖細胞。
若要獲得多倍體植株及種子�？刹捎们锼伤亟莘N子或幼苗頂端分生組織的方法，使植物營養(yǎng)器官、生殖器官細胞中染色體數目加倍，產生染色體加倍的配子，經受精后形成多倍體的種子。
在實驗教學安排中，可將本實驗與實驗14安排在一起，以節(jié)約實驗課時。
情況的根尖細胞。
若要獲得多倍體植株及種子。可采用秋水仙素浸泡種子或幼苗頂端分生組織的方法，
使植物營養(yǎng)器官、生殖器官細胞中染色體數目加倍，產生染色體加倍的配子，經受精后形
成多倍體的種子。
在實驗教學安排中，可將本實驗與實驗14安排在一起，以節(jié)約實驗課時。
書單推薦
