（十）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 个，配成 10 对。遗传学上把一个配的染色体数，称作染色体组 ( 或称基因组 ) 用 n 表示。如玉米染色体组内包含 10 个染色体，它的基数 n ＝ l0 。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数。凡是细胞核中含有—套完整染色体数的单倍体，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，成为同源染色体。如果增加的染的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体物种之外，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、茶嵌戊烷、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 atttumnale ) 的种子从器官中提炼出来的一朴生物碱。化学分子式为 C 22 H 25 NO 6 十 3/2 H 2 O 。具 Y 有麻醉作用，对植物种子，幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等产生诱变作用，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。若染色体加倍的细胞继续分裂．就形成多倍性的组织，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。

多倍体巳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

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。

三，实验材料

玉米（ 2n=20 ），或大麦（ 2n=18 ）、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。

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，戏水纸，测微尺。

2 ．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，碘化钾溶液。

五、实验说明

本实验采用种子浸渍法。处理种子时，可先在—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种种子，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。—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，制片报尖压片，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。

六、实验步骤

( 一 ) 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。

( 二 ) 用自来水冲洗 2 — 3 次。

（三）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。

( 四 ) 置入 20 ℃ 培养箱，培养发芽。

( 五 )48 小时后取出幼苗。

（六）用自来水缓缓冲洗幼苗。

（七）把处理后的幼苗栽种在大田或盆钵内。

（八）同期插种未纤经处理的玉米种了作为对照。

( 九 ) 田间给予良好管理。

七、实验结果

鉴定多倍体植物

1 ．制作四倍休玉米，二倍体玉米根尖细胞压片，检查染色体数目。

2 ．观察四倍休玉米，二倍体玉米表皮细胞气孔的大小。

•  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，撕下一薄层表皮，放在载玻片的水滴里， 铺平，盖上盖玻片，制成表皮装片。

•  按上诉同样方法制作一张二倍体玉米的表皮装片，作为对照。

•  镜检比较四倍体与二倍体气孔和保卫细胞的大小，用测微尺测量其大小。

3 ．观察比较花粉粒的大小

•  从四倍体、二倍体玉米植株上分别采集花粉。

•  将采集到的花粉分别浸入 45 ％冰醋酸。

•  用滴管分别各取一滴花粉粒悬浮液，移到载玻片上。

•  滴上碘化钾溶液，盖上盖破片，制成花粉粒制片。

•  镜检四倍体及二倍体玉米花粉粒大小。

• 用测微尺测定并记载其大小。

4. 作业

•  描绘四倍体玉米中期染色体图像。

•  将镜检观察结果列成一表，并分析记载结果。