實(shí)驗(yàn)17 植物多倍體的人工誘導(dǎo)
染色體是基因的載體，隨著染色體的復(fù)制和細(xì)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(shù)目一般是相當(dāng)穩(wěn)定的，這是物種的重要遺傳學(xué)特征。我們將配子中的染色體數(shù)目記做n，將合子及體細(xì)胞中的染色體數(shù)目記做2n，而用x表示單倍體（1aaploid）染色體數(shù)目，即染色體基數(shù)。
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)胞核內(nèi)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(chēng)為二倍體；細(xì)胞核內(nèi)多于兩套染色體組的生物體則稱(chēng)為多倍體。如三倍體、四倍體、六倍體等，這類(lèi)染色體數(shù)目的變化是以染色體組為單位的增減，所以稱(chēng)做整倍體變異。
對(duì)于二倍體（diploid）生物來(lái)說(shuō)，x=n，例如可以把洋蔥的染色體數(shù)目記為2n=2x。16。2n代表體細(xì)胞染色體數(shù)日，2x告訴我們這種植物是二倍體，具有兩個(gè)染色體組。
對(duì)于多倍體生物來(lái)說(shuō)，x≠n，例如，對(duì)于小麥屬（Triticum，x=7）植物我們常用
下列方式來(lái)表示染色體數(shù)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(lái)表示倍性水平是不合適的。從嚴(yán)格意義來(lái)講，多倍體生物的配子、合子染色體數(shù)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(nóng)作物，如小麥、大豆、油菜、馬鈴薯等，都是多倍體。根據(jù)多倍體中染色體組的來(lái)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(lái)自同一物種或者是原來(lái)的染色體組加倍的結(jié)果，稱(chēng)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(chēng)為異源多倍體。異源多倍體通常由雜交和染色體加倍過(guò)程形成，目前已發(fā)現(xiàn)雜交和多倍化是植物進(jìn)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(xué)方法人工誘發(fā)多倍體植物，其中秋水仙素誘導(dǎo)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(lái)的一種生物堿，對(duì)植物種子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等都可產(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，染色體數(shù)目加倍，當(dāng)秋水仙素處理停止后，細(xì)胞繼續(xù)分裂，就形成多倍體的組織。由多倍體組織分化產(chǎn)生的性細(xì)胞，所產(chǎn)生的配子是多倍性的，因而可以通過(guò)有性生殖途徑把多倍體特性遺傳下去。
多倍體已成功應(yīng)用于植物育種，用人工方法誘導(dǎo)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(chǎn)上應(yīng)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(jìn)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(dǎo)技術(shù)。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1．了解多倍體植物及其在植物遺傳與進(jìn)化中的重要作用。
2．了解人工誘導(dǎo)植物多倍體的原理、方法及其在植物育種中的應(yīng)用。
3．應(yīng)用植物染色體制片技術(shù)，鑒別誘導(dǎo)后染色體數(shù)目的變化。
二、實(shí)驗(yàn)材料
黑麥（Secale cereale，2n=14）或大麥（Hordum vulgare，2n=14）種子。
三、b儀器設(shè)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(lái)水洗凈并浸泡半小時(shí)．然盾轉(zhuǎn)入有漫潤(rùn)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(zhǎng)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(jīng)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(yù)熱的1mol／L，鹽酸，于60℃水浴鍋中解寓10min。棄去鹽酸，用自來(lái)水將根尖反復(fù)清洗幾遍，以徹底洗凈鹽酸．用石炭酸品紅染色后．即可進(jìn)行壓片觀察。鑒別根尖細(xì)胞染色體加倍情況。詳細(xì)方法參閱實(shí)驗(yàn)14。
六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本實(shí)驗(yàn)采用秋水仙素處理根尖的方法，使細(xì)胞中的染色體熬目加倍。以便于直接壓片進(jìn)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(xì)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(yíng)養(yǎng)器官、生殖器官細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍，產(chǎn)生染色體加倍的配子，經(jīng)受精后形成多倍體的種子。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排中，可將本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)14安排在一起，以節(jié)約實(shí)驗(yàn)課時(shí)。
情況的根尖細(xì)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(yíng)養(yǎng)器官、生殖器官細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍，產(chǎn)生染色體加倍的配子，經(jīng)受精后形
成多倍體的種子。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排中，可將本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)14安排在一起，以節(jié)約實(shí)驗(yàn)課時(shí)。
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