大学课程遗传学实验实验十一 植物多倍体的诱发和鉴定课件
植物多倍体诱发及细胞学鉴定概要
植物多倍体诱发及细胞学鉴定一、实验目的1、通过实验掌握人工诱导多倍体植物的方法和技术，观察多倍体的特点。
2、利用染色体分析的方法对多倍体细胞做出准确判断。
二、实验原理（一）多倍体1、多倍体是指细胞中具有3个或3个以上染色体组的细胞或个体。
多倍体可以分为:同源多倍体(具有3个以上相同染色体组的细胞或个体，且染色体组来源于同一物种（AAA，AAAA）；异源多倍体(具有3个以上染色体组且染色体组来源于不同物种，通常由不相同的种杂交的杂种再经过染色体加倍而来（AABB，AABBDD）。
2、多倍体是适应恶劣环境条件的结果。
3、自然界多倍体产生的原因：温度骤变，使细胞分裂时染色体不分离造成；有丝分裂时染色体分离而细胞没有分裂，导致体细胞染色体加倍；减数分裂时染色体没有减数，使生殖细胞染色体加倍。
4、多倍体植物的特性：A巨大性B可孕性低C适应性强D有机合成速率增加E克服远缘杂交的不结实性（二）人工诱导多倍体的方法、原理及鉴定方法1、人工诱导多倍体的方法A、物理方法温度剧变、机械损伤、各种射线处理等B、化学方法各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等。
秋水仙素是诱导多倍体的最有效的方法之一。
2、秋水仙素的作用A、细胞分裂时抑制纺锤体的形成B、抑制细胞板的形成C、无残效3、诱导方法A种子浸渍处理B点滴法(滴定法) C 毛细管法D 羊毛脂法E球根处理F复合处理G离体组织水平上诱导单个细胞内染色体加倍3、鉴定方法A、间接鉴定：观察气孔的大小和花粉粒的体积最为可靠。
B、直接鉴定：直接检查花粉母细胞或根尖细胞内的染色体数目。
三、实验步骤1、取材：取大蒜（洋葱、蚕豆、小麦等）发根至0.5-1cm，然后转入盛有0.15%秋水仙素水溶液的培养皿中继续培养24小时，待观察到根部有膨大时取出固定。
与在水中培养的材料做对照。
2、固定：在卡诺固定液中固定24小时，移至70%乙醇中保存或备用。
3、解离：植物的分生组织如根尖、茎尖等需要经过处理以便除去细胞之间的果胶层并使细胞壁软化，经解离的组织才能使压片步骤顺利进行。
遗传学实验 植物多倍体的诱发
四、实验方法
（二）小麦、玉米多倍体植株诱发——从种子开始
4、当根长出后及时转入装有自来水的250mL烧 杯的纱网上进行水培2-3周。 记录。每种植物每组至少取10株，测量植 株地上部分高度和鲜重，根长、根数和鲜重。 观察植株叶表皮气孔形态和数目的变化（该 性状作为辅助指标）。 注意处理组与对照组的对比分析。
遗传学实验
6
四、实验方法
（一）大蒜根尖多倍体细胞诱发
1、发根：在50mL烧杯中加适量自来水，将大蒜鳞 基置烧杯上，底部浸入水中。 2、秋水仙素处理：约3天后（根长1~1.5cm），将 根尖浸于0.1%秋水仙素溶液中48h。由于培养时间 较长，需要添加秋水仙素溶液。以未处理作为对照。 3、复苏：自来水冲根尖4-5次充分除去秋水仙素， 再用自来水培养根尖至2.5cm以上。
2012/10/14
遗传学实验
11
Think About It…
1、经秋水仙素处理的植物种子在生长发 育上有何特点？ 2、用秋水仙素处理干种子时，为何前期 浓度较高，后期浓度较低？ 3、比较玉米和小麦对秋水仙素反应的差 异？
遗传学实验
12
五、实验要求和注意事项
1、本实验为综合性性实验。两人一组进行实验。 2、由于实验周期长，要求每组同学们在每一环节 都要认真操作，否则最后得不到观察的实验材料， 也得不到有效的实验数据用于分析。 3、为了实验安全，在进行秋水仙素处理时统一在 实验室内进行，后期水培管理可以自行安排，注意 水分管理。 4、对实验的数据要求进行统计分析，比较分析处 理组与对照组之间植株生长的差异性。 5、待水培2-3周后，实验室集中取材测定与分析。
遗传学实验 5
三、试剂、材料
1、器皿及仪器：培养皿（Φ=9cm）、 250mL烧杯（带纱网），50mL烧杯，水浴锅， 盖玻片、载玻片、解剖针、显微镜等。 2、试剂：0.1%秋水仙素、0.025%秋水仙素 、卡诺氏固定液、70%乙醇、0.1M盐酸、改 良卡宝品红染色液。 3、材料：大蒜鳞基、小麦种子、玉米种子
不同植物同源多倍体的诱发与鉴定实验设计
不同植物同源多倍体的诱发与鉴定实验设计引言：植物的多倍化是指由于染色体加倍而产生的具有多个完整染色体组的个体。
不同植物的同源多倍体（autopolyploid）可以通过各种实验诱发和鉴定，本文将就多种诱发和鉴定方法进行阐述。
一、诱发同源多倍体的方法1. 化学诱导：可以通过化学物质诱导多倍化，如染色体稳定化剂Colchicine、Oryzalin等。
将适宜的浓度的诱导剂溶液喷洒到植株的叶片上，使其通过气孔进入植物体内，引发多倍化。
2. 温度诱导：某些植物的花粉直接暴露在高温中，能够诱发染色体变异，进而产生同源多倍体。
诱导温度通常为35-36℃，持续时间为数小时。
3. 辐射诱导：辐射可以直接或间接地引发染色体变异，造成多倍化。
常用的辐射源包括 X 射线、γ 射线、紫外线等。
4. 细胞学处理：通过细胞培养技术，可以利用化学物质、温度或辐射等对植物细胞进行处理，再通过诱导分化和植株再生获得多倍化植株。
二、鉴定同源多倍体的方法1. 核型分析：利用生物学核型技术，可以观察染色体数目和结构是否有变化。
常用的核型分析方法有染色体计数法和比较基因组杂交法。
2. 组织学观察：通过石蜡切片技术，观察植物组织的细胞形态和染色体数目。
不同倍化水平的同源多倍体在细胞外观和染色体数目上会有明显差异。
3. 分子标记分析：利用分子标记技术，如RAPD、SSR等，可以对同源多倍体的基因组进行分析，寻找遗传多样性和差异。
4. 表型观察：观察同源多倍体在形态、生理和生殖方面的变化，通过与野生型或同源单倍体进行比较，寻找差异。
结论：通过化学诱导、温度诱导、辐射诱导和细胞学处理等方法可以实现同源多倍体的诱发，而通过核型分析、组织学观察、分子标记分析和表型观察等方法可以对诱发的同源多倍体进行鉴定。
这些方法的综合应用可以帮助我们更好地理解同源多倍体的形成机制和遗传特征，为植物进化和育种工作提供理论和实践上的指导。
参考文献：1. 黄凤林, 柯华军, 林一明. 植物同源多倍体的诱导及鉴定[J].热带农业科学, 2007, 27(3): 202-207.2. 吴访苏, 韦佳伟, 郭少婵, 等. 植物染色体工程方法优化及染色体在植物生产中的应用[J]. 生物技术通讯, 2020, 31(6): 716-721.3. Li H, Li W, Hu G, et al. Advances on Induction and Identification of Autotetraploid Plants[J]. Molecular Plant Breeding, 2021, 19(4): 1929-1937.4. Jiang J, Gill B S. Different Species-Specific Chromosome Translocations in Triticum timopheevii and Triticum turgidumSupport the D-RNA Model for Nonhomologous Chromosome Synapsis[J]. Genetics, 1994, 15(1): 215-227.。
《多倍体育种》课件
提高农作物的抗逆性和适 应性
多倍体植物通常具有更强的抗 逆性和适应性，能够在不同环 境条件下生长良好。
增加农作物产量
多倍体育种可以通过增加细胞 分裂速度和光合作用效率等方 式，提高农作物产量。
促进农业可持续发展
多倍体育种可以培育出抗病、 抗虫、抗旱等性状优良的农作 物品种，降低农药和化肥的使 用量，保护生态环境，促进农 业可持续发展。
详细描述
化学诱变法是一种常用的多倍体育种方法，通过在植物细胞分裂过程中施加化学诱变剂，干扰DNA复 制和染色体分离，导致染色体数目变异。这种方法具有操作简便、突变率高、突变谱广等优点，但同 时也存在突变方向不可控、突变体遗传稳定性差等缺点。
物理诱变法
总结词
利用物理因素如X射线、紫外线、中子等 诱导植物产生基因突变，从而创造出具 有优良性状的多倍体植株。
生长速度加快
通过多倍体育种技术，可以培育出生长速度较快的动物品种，缩 短养殖周期。
肉质改善
多倍体育种可以改善动物的肉质和口感，提高其食用价值。
抗病能力增强
多倍体育种可以增强动物的抗病能力，降低疾病的发生率。
多倍体育种在工业微生物中的应用
代谢产物增多
01
通过多倍体育种技术，可以培育出代谢产物增多的工业微生物
多倍体的形成方式
总结词
多倍体的形成主要有两种方式，即自发产生和人工诱导。
详细描述
自发产生是指生物体在自然环境中，由于遗传变异或环境因 素的影响，导致染色体组数增加，形成多倍体。人工诱导则 是通过人工手段，如化学物质处理或射线照射等，促使生物 体的染色体组数增加，从而形成多倍体。
多倍体的生物学特性
对多倍体育种的建议与展望
加强基础研究
大学课程遗传学实验实验十一 植物多倍体的诱发和鉴定课件
8n=56 异源八倍体
根据多倍体产生的方法
天然多倍体 人工多倍体
普通小麦 6n=42， 方正银鲫 3n=150 三倍体无籽西瓜、香蕉
根据染色体组的数目
三倍体 四倍体 六倍体 八倍体 单倍体 二倍体
Triploid Tetraploid Hexaploid Octoploid Haploid Diploid
实验十一 植物多倍体的 诱发和鉴定
背景知识
染色体组——遗传学上把一个配子的染色 体数，称为染色体组，用n表示。例如洋 葱的染色体数目 2n=16，则X=8
黑麦体细胞染色体数为14条，X=7。
单倍体——凡是细胞核中含有一套完整染 色体组的生物就叫单倍体。
多倍体——含有两套以上染色体组的生物， 称为多倍体。如三倍体（3n）பைடு நூலகம்四三倍 体（4n）、六倍体（6n）等。整倍体。
秋水仙素的作用机制
1、当细胞进行分裂时，能使染色体的着丝点延 迟分裂，于是已经复制的染色体两条染色单体 分离，而着丝点仍连在一起，形成“X”形染色 体图；（秋水仙素浓度高）
2、引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体 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。（秋水仙素浓度高）
多倍体的分类
按染色体组的来源 同源多倍体 ——增加的染色体组来自同一
物种或是原来的染色体组加倍的结果。 异源多倍体——如果增加的染色体组来自
不同的物种，则称为异源多倍体。
白鲫×红鲤
2n=100 2n=100
鲤鲫 2n=100
普通小麦×黑麦
6n=42
2n=14
黑小麦4n=28
4n=200
异源四倍体
秋水仙素对染色体结构并无明显的影 响，对细胞也不产生严重毒害，细胞解 除秋水仙素环境后仍可正常生长分裂， 因而出现细胞含有多个染色体组的情况， 亦即构成了多倍体细胞。
植物多倍体诱导及其细胞学鉴定PPT课件
玉米： 2n=2X=20，X=10，n=10，n=X； 普通小麦：2n=6X=42，X=7，n=21，n=3X 可见：n既可以等于X ，也可以是X的倍数。
3
染色体倍性
• 一倍体(monoploid)：体细胞中只具有一个染
导多倍体的有效方法。 秋水仙素是从百合科秋水仙属植物秋水仙(Colchicum autumnale)
的 有种 剧子 毒及 ，故器使官用中时提要取特出别来注的意一，种切生勿物使碱药，液其进分入子眼式内为或C2口2H中25N。O6，因 秋水仙素诱导作用在于阻止有丝分裂细胞中纺锤丝的形成，而
对染色体的结构和复制无显著影响。若浓度适合，药剂在细胞中扩散 后，不致发生严重的毒害，这样纵列为二的染色体不能向两极分开， 因而便产生了染色体加倍的重组核。当药剂的作用消除后，由于多倍 体细胞继续分裂，便得到多倍体组织，以后则产生新的多倍体植株。
9
４．固定 将恢复后的种子从根尖顶端切下1cm长的幼根放入广口瓶中，以卡诺氏固定液 (Carnoy‘s Fluid) （冰醋酸：乙醇=1:3）进行固定2-24h后，保存于70%乙醇溶 液中, 4℃ 冰箱保存。
5. 切取分生组织 蒸馏水浸洗固定好的幼根两次，吸水纸吸净蒸馏水，置于载玻片上，切取乳白 色分生组织1mm左右。
10. 观察多倍体细胞染色体的形态并统计其染色体数目。
10
六、实验结果与分析 1. 统计100个中期细胞，计算多倍体细胞的
出现率； 2. 绘制观察到的蚕豆二倍体、多倍体的中期
分裂相图。
11
12
注意事项
• 秋水仙素处理时间应根据供试材料的细胞周期而定，当处
理时间介于供试材料细胞周期的一倍到两倍之间时，可观 察到细胞由二倍体变为四倍体，当处理时间多于供试材料 细胞周期的两倍以上时，供试材料的细胞可从四倍体变为 八倍体。因此，在培养多倍体细胞时，应注意用秋水仙素 的处理时间；此外，秋水仙素的浓度对处理效果也有影响， 应注意掌握。（蚕豆根尖在19℃条件下，一个细胞周期约 为19.3小时）
植物多倍体的诱发和鉴定
可编辑ppt
11
2 讨论： ① 选择合适的材料是实验成功的首要因素， 请问该实验选材时注意什么问题？ ② 酶解时酶液的组成及浓度如何确定？ ③ 研究原生质体的意义是什么？
可编辑ppt
12
药品：蒸馏水、卡诺氏固定液、45%醋酸、秋 水仙素、改良苯酚品红染液等。
实验步骤：
1 培养根尖：将大蒜瓣放在盛有清水的培养皿
中，让根部接触水，在20~25℃光照下培养，待根 尖长到0.5~1cm时备用。
可编辑ppt
3
2 多倍体诱导：将水换成0.1%的秋水仙素溶液， 在阴暗处培养2天左右。
3 固定：11：30左右将剪取根尖1~2cm冲洗后 转移至卡诺氏固定液中，室温下处理3~8小时。
用高温、低温、射线照射、等物理化学方法人工诱
发多倍体植物。其中，以应用化学试剂更为有效和
方便，如秋水仙素、异生长素、富民农等，使用最
广泛、效果最好的是秋可水编辑仙ppt素。
2
实验材料：
洋葱、大蒜等。本实验选用大蒜。
实验用品：
用具：显微镜、剪刀、镊子、解剖针、载玻片、 盖玻片、酒精灯、铅笔、吸水纸等。
和果胶酶分离原生质体可。编辑ppt
7
实验材料：
菠菜、油菜等。
实验用品：
用具：显微镜、离心机、载玻片、盖玻片、尼 龙过滤网、离心管、剪刀、镊子、吸水纸等。
药品：70%乙醇、甘露醇、CPW缓冲液、纤维素 酶、果胶酶、20%蔗糖溶液等。
实验步骤：
1 选取叶片：选取充分伸展的幼嫩叶片，自来 水清洗后，用吸水纸吸干水分。
请注意比较该实验结果与 有丝分裂实验结果有何不 同？
实验报告：
1 说明秋水仙素诱发多倍体的原理是什么？ 2 画出在显微镜下看到的多倍体细胞的图像；
植物多倍体的诱发及鉴定
植物多倍体的诱发与鉴定一、实验目的1、掌握人工诱导多倍体的原理，及其在遗传育种中的意义。
2、掌握用秋水仙素诱发多倍体的方法。
二、实验原理自然界各种生物的染色体数目是相对恒定的，这是物种的重要特征。
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。
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，这类生物细胞内染色体数目的变化是以染色体组为单位进行增减的，所以称作整倍体。
多倍体普遍存在于植物界，目前已知道被子植物中约有l／3或更多的物种是多倍体，除了自然发生的多倍体物种之外，还可采用高温、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、异生长素，富民农等，都可以诱发多倍体，其中以秋水仙素溶液效果最好，使用最为广泛。
秋水仙素溶液的主要作用是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体向两极的移动被阻止，而停留在分裂中期的分布，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，可通过有性繁殖方法把多倍体繁殖下去。
如果将种子用秋水仙素浸渍，也可诱导多倍体植株产生。
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得到广泛的应用。
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，制备根尖压片，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为多倍体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8n=56 异源八倍体
根据多倍体产生的方法
天然多倍体 人工多倍体
普通小麦 6n=42， 方正银鲫 3n=150 三倍体无籽西瓜、香蕉
根据染色体组的数目
三倍体 四倍体 六倍体 八倍体 单倍体 二倍体
Triploid Tetraploid Hexaploid Octoploid Haploid Diploid
根尖。
实验器具药品
1.器具： 显微镜、烧杯、培养皿、载玻片、盖
玻片、剪刀、镊子、刀片、解剖针、纱布、 吸水纸等。 2.药品试剂：
秋水仙素、改良苯酚品红染色液、卡 诺固定液、无水酒精、冰醋酸、1N盐酸。
四、实验步骤
植物根尖多倍体诱导与观察 （1）取大蒜，刮去老根，放在小烧杯中，加水
至刚与根部接触为止，室内培养至新根长出 0.5~1.0cm，将上述小烧杯中的水换成含 0.1%秋水仙素的水溶液，至阴暗处培养2d， 至根尖膨大为止。
秋水仙素对染色体结构并无明显的影 响，对细胞也不产生严重毒害，细胞解 除秋水仙素环境后仍可正常生长分裂， 因而出现细胞含有多个染色体组的情况， 亦即构成了多倍体细胞。
如果用秋水仙素处理植物的根尖，则 在根尖分生区内可检测到大量染色体加 倍的细胞。
三、实验器材与试剂
实验材料
大蒜 (Allium sativum ,2n=16) 种子、
秋水仙素的作用机制
1、当细胞进行分裂时，能使染色体的着丝点延 迟分裂，于是已经复制的染色体两条染色单体 分离，而着丝点仍连在一起，形成“X”形染色 体图；（秋水仙素浓度高）
2、引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体 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。（秋水仙素浓度高）
实验十一 植物多倍体的 诱发和鉴定
背景知识
染色体组——遗传学上把一个配子的染色 体数，称为染色体组，用n表示。例如洋 葱的染色体数目 2n=16，则X=8
黑麦体细胞染色体数为14条，X=7。
单倍体——凡是细胞核中含有一套完整染 色体组的生物就叫单倍体。
多倍体——含有两套以上染色体组的生物， 称为多倍体。如三倍体（3n）、四三倍 体（4n）、六倍体（6n）等。整倍体。
洋葱根尖细胞染色体 （染色体加倍）
洋葱根尖细胞染色体 （正常二倍体细胞）
对照（大蒜） 秋水仙素处理（大蒜）
作业
1、画出你所观察到的大蒜根尖细胞多倍体 染色体图；
2、所观察到的多倍体细胞中染色体有几种 形态？
一、实验目的
1、了解人工诱导植物多倍体的原理、方 法及其在植物育种上的意义；
2、初步掌握用秋水仙素诱发多倍体的实 验技术和多倍体的鉴定方法，鉴别诱导 后染色体数目的变化。
二、实验原理
诱发多倍体植物的方法
高温
低温 X射线照射
物理方法
嫁接和切断
化学方法：秋水仙素
秋水仙素
从百合科秋水仙属（Colchicum autumnale L.） C22H25NO6
（2）固定
用蒸馏水冲洗根尖2次，切取根尖末 端约 0.5cm 投入卡诺固定液(Carnoy's Fluid)中固定2~8 小时，95%的乙醇冲 洗一次，换入70%的乙醇中保存。
固定液的重要特性: 能迅速穿透细胞，将其固定并维持染 色体结构的完整性
（3）解离
1mol/L的HCl解离6~8min，以根尖伸长 区透明、分生区呈乳白色时停止解离为宜，蒸 馏水洗3次。
多倍体的分类
按染色体组的来源 同源多倍体 ——增加的染色体组来自同一
物种或是原来的染色体组加倍的结果。 异源多倍体——如果增加的染色体组来自
不同的物种，则称为异源多倍体。
白鲫×红鲤
2n=100 2n=100
鲤鲫 2n=100
普通小麦×黑麦
8
4n=200
异源四倍体
（4）染色
在载玻片上切取根尖膨大处的前部（呈乳 白色的区域），用镊子（或另一载玻片）将其 挤碎，在载玻片上有材料之处加一滴改良苯酚 品红染色液。染色8~10min。
（5）压片
覆一盖玻片，用铅笔硬头敲击压片， 然后隔吸水纸用拇指展平，吸去多余染 液。
（6）观察
低倍镜下寻找染色体分散良好的分 裂相，换高倍镜观察染色体数目。