多倍体诱导
秋水仙素诱导多倍体的原理
秋水仙素诱导多倍体的原理秋水仙素（Colchicine）是一种从秋水仙属植物中提取的生物碱，它在植物组织培养和育种中被广泛应用，可以诱导植物产生多倍体。
多倍体植物具有较大的细胞核和染色体数量，通常表现出更强壮的生长势和更大的叶片、花朵等特征。
那么，秋水仙素是如何诱导多倍体的呢？秋水仙素诱导多倍体的原理主要是通过干扰有丝分裂过程来实现的。
有丝分裂是植物细胞生长和繁殖的重要过程，它包括有丝分裂前期、有丝分裂中期、有丝分裂后期和细胞质分裂四个阶段。
秋水仙素主要作用于有丝分裂前期和有丝分裂中期，干扰了细胞的染色体分离和分裂过程，导致细胞核和细胞质的不均等分裂，从而产生多倍体细胞。
具体来说，秋水仙素通过影响微管的聚合和解聚过程，干扰了有丝分裂时的纺锤体形成和染色体分离。
在有丝分裂前期，秋水仙素阻断了微管的聚合，导致纺锤体无法形成，染色体无法准确分离。
而在有丝分裂中期，秋水仙素则影响了微管的解聚，导致染色体无法分离到两个子细胞中。
这样，细胞内的染色体数量就会产生变化，形成多倍体细胞。
除了影响有丝分裂过程，秋水仙素还可以通过其他途径诱导多倍体。
比如，秋水仙素可以影响细胞壁的合成和分解，导致细胞壁异常增厚，从而促进多倍体的形成。
此外，秋水仙素还可以影响细胞的核酸合成和代谢，进而影响细胞的染色体数量和形态。
总的来说，秋水仙素诱导多倍体的原理是多方面的，主要包括干扰有丝分裂过程和影响细胞壁合成等途径。
通过这些作用，秋水仙素可以有效地诱导植物产生多倍体细胞，为植物育种和组织培养提供了重要的工具和途径。
当然，在实际应用中，我们需要根据具体的植物种类和培养条件来确定秋水仙素的使用浓度和处理时间，以达到最佳的诱导效果。
诱导多倍体的方法
诱导多倍体的方法诱导多倍体是一种常用的遗传工程技术，可以使植物细胞或组织中的染色体数目增加，从而形成多倍体。
多倍体植物具有许多优点，如较大的细胞和器官、更高的产量和更强的抗逆能力等。
本文将介绍几种常见的诱导多倍体的方法。
一、化学诱导化学诱导是一种常用的诱导多倍体的方法。
通过使用化学物质，如植物生长调节剂柞蚕素（colchicine）、乙醇（ethanol）和二倍体素（doubling agent），可以抑制有丝分裂的发生，从而使细胞或组织中的染色体数目加倍。
例如，将种子浸泡在柞蚕素溶液中，可以使种子发芽后的幼苗形成多倍体。
二、温度诱导温度诱导也是一种常见的诱导多倍体的方法。
通过将植物体暴露在高温环境中，可引起细胞核的异常分裂，从而使染色体数目增加。
温度诱导多倍体的方法适用于一些对高温敏感的植物，如蔬菜和花卉等。
例如，将幼苗置于高温（通常在30-40摄氏度）环境中一段时间，可以诱导出多倍体。
三、电脉冲诱导电脉冲诱导是一种利用电场脉冲诱导多倍体的方法。
通过在细胞或组织中施加高强度的电场脉冲，可以破坏细胞膜，导致细胞核的异常分裂，从而形成多倍体。
电脉冲诱导多倍体的方法适用于不同类型的植物，如小麦、玉米和葡萄等。
例如，将植物组织置于电脉冲装置中，施加适当的电场脉冲，可以诱导出多倍体。
四、基因工程诱导基因工程诱导是一种通过转基因技术诱导多倍体的方法。
通过引入特定的基因或RNA干扰（RNA interference）技术，可以改变植物细胞中的基因表达，从而诱导多倍体的形成。
基因工程诱导多倍体的方法适用于各种植物，如水稻、大豆和棉花等。
例如，利用基因编辑技术CRISPR/Cas9在植物细胞中敲除染色体分离相关基因，可以诱导多倍体。
诱导多倍体的方法有化学诱导、温度诱导、电脉冲诱导和基因工程诱导等。
这些方法在实际应用中具有一定的局限性，需要根据具体植物和研究目的选择合适的方法。
诱导多倍体技术的发展为植物育种和生物学研究提供了重要的工具，有助于改良植物品种和深入了解植物基因组的结构和功能。
人工诱导多倍体在育种上的应用
人工诱导多倍体在育种上的应用：与二倍体植株相比，多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
例如，四倍体葡萄的果实比二倍体品种的大得多，四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体的品种几乎增加了一倍。
因此，人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体，培育新品种。
目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜。
此外，我国科技工作者还创造出自然界没有的作物——八倍体小黑麦。
基因变异还可以带来好处，比如说杂交水稻，三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦等，多数采用人工方法使其基因变异。
动物也有，比如短腿安康羊。
也有利用一些酶剪切基因，比如抗虫棉。
小麦中出现矮秆、抗倒伏的变异，这就是有利变异。
有一些小麦品种在高水肥的条件下产量很高，但是由于植株高，抗倒伏能力差，大风一来，就会大片大片地倒伏，既影响产量，又不容易收割。
怎样才能得到既高产又抗倒伏的品种呢？科学工作者利用一种普通的矮秆小麦抗倒伏能力强的特性，将这种小麦与高产的高秆小麦杂交，在后代植株中再挑选秆较矮、抗倒伏、产量较高的植株进行繁殖。
经过若干代的选育以后，就得到了高产、矮秆、抗倒伏的小麦新品种。
为了得到优良的新品种，人们还采用射线照射和药物处理等手段，使种子里的遗传物质发生改变在这些种子发育成的植株或它们的后代中，就会出现各种各样的变异。
从中选出对人有益的变异类型进行定向选育，就有可能得到农作物的新品种。
有一些小麦品种在高水肥的条件下产量很高，但是由于植株高，抗倒伏能力差，大风一来，就会大片大片地倒伏，既影响产量，又不容易收割。
怎样才能得到既高产又抗倒伏的品种呢？科学工作者利用一种普通的矮秆小麦抗倒伏能力强的特性，将这种小麦与高产的高秆小麦杂交，在后代植株中再挑选秆较矮、抗倒伏、产量较高的植株进行繁殖。
经过若干代的选育以后，就得到了高产、矮秆、抗倒伏的小麦新品种。
其实在生物，医学等各个方面还有很多好处我们知道，地球上的环境是复杂多样、不断变化的。
实验五 植物多倍体的诱导和鉴定
五.作业
1.分别绘出2n=16和2n=32洋葱中期分裂相细胞。
2.阐述秋水仙素诱导植物细胞染色体数目加倍的机 制。
四．步骤方法
4.保存液中取根尖，纯水漂洗2次，1mol/L盐酸60℃水解根
尖10分钟，再纯水漂洗2次
5.将两种根尖分别置于干净载玻片上，
均切下分生区，加一滴染液，用镊 子捣碎根尖染色3-5分钟
四．步骤方法
6.加盖玻片，进行压片
7.显微观察
四．步骤方法
1.剥去洋葱干茎片，整理干净根盘，泡水3-4天 2.不定根长出约2cm，部分洋葱转入0.05%秋水仙素溶液 处理2天 3.分别取经过秋水仙素溶液处理后膨大的根尖和不处理 的根尖进行固定4-6h，95%酒精冲洗及70%酒精保存 4.保存液中取根尖，纯水漂洗2次，1mol/L盐酸60℃水解 根尖10分钟，再纯水漂洗2次 5.将两种根尖分别置于干净载玻片上，均切下分生区， 加一滴染液，用镊子捣碎根尖染色3-5分钟 6.加盖玻片，进行压片 7.显微观察
人工诱导多倍体也是培育植物新品种的主要 途径之一。
4nx2n 3仙
郁金香
小麦
三．供试材料 洋葱鳞茎
四．步骤方法
1.剥去洋葱干茎片，整理干净根盘，泡水3-4天 2.不定根长出约2cm，部分洋葱转入0.05%秋水仙素溶液处
理2 天
3.分别取经过秋水仙素溶液处理后膨大的根尖和不处理的 根尖进行固定4-6h，95%酒精冲洗及70%酒精保存
实验五
一．目的要求
植物多倍体的诱导和鉴定
了解人工诱导多倍体植物的原理；学习使用秋 水仙素诱发多倍体植物的方法；掌握鉴别植物多倍 体的实验操作。
二．预备知识 具有3个或以上基本染色体组的植物称为多
倍体植物。多倍体有同源多倍体和异源多倍体。 人工诱导多倍体可以采用物理和化学药剂处 理的方法进行操作。
植物多倍体诱导
四、人工诱导多倍体难点
1.不易结实，因为在四倍体形成配子时 容易发生交联，导致不能正常的分开，形 成种子少，生长素含量低，发育不良。 2.大多数植物是二倍体比较稳定的，通 过秋水仙素诱导成四倍体后容易回复为二 倍体，导致四倍体个体减少。 3.多倍体大多晚熟是地理气候影响，不 易被推广。
五、多倍体育种发展
一、多倍体的特点
• 1、巨大性
• 在体形和细胞上都表现出明显的巨大性：叶
片变宽增厚、茎粗壮；花、果实、种子增大；气
孔与花粉增大等。
•
多倍体形态上的巨大性还表现在气孔与花粉
的增大，并且这种增大可用作鉴定多倍体的初步 指标。
• 2、生理特性发生变化
• 许多多倍体植物具有生长缓慢、发育延迟、 呼吸和蒸藤作用减弱、水分增加、输导作用 较差
植物多倍体诱导
杨扬 陈静芳
多倍体的各种果蔬， 粮食已经融入了我们 生活，像西瓜、八倍 体黑小麦、洋葱、草 莓等。这些新品种给 我们带来了更多的口 感更多的滋味，当然 也带来了更多的经济 效益。右图为八倍体 黑小麦。
右图为加倍了的 草莓，以及加倍与未 加倍对比的水稻。 根据这两幅图， 我们大家可以猜到， 这染色体加倍后有什 么养的好处呢 ？ 我们如何人来加 倍植物的染色体呢？ 多倍体的在自然 中能不能形成呢？
西瓜幼苗多倍体诱导方法研究
四倍体自然发生的频率很低, 人工诱导 是通过各种方法使原种或杂种的合子染色 体数加倍, 主要有以下途径:①利用物理方法 诱导, 利用各种射线、异常温度、超速离心 力、高电压等诱导变异。②生物方法, 如多 次摘心、嫁接后在愈伤组织处出现四倍体。 ③利用化学方法诱导, 利用化学试剂如秋水 仙素、苯乙烷、吲哚乙酸、苯及其衍生物、 有机砷制剂、有机汞制剂、磺胺剂及其他 植物碱
植物多倍体的诱导
植物多倍体的诱导及细胞学鉴定摘要多倍体即细胞中具有三个或三个以上染色体组的细胞或个体，多倍体在生物进化中有很重要的意义，其诱发突变在农业育种上有重要应用，本次实验利用大蒜作为材料，通过秋水仙素诱导，然后经过一系列的染色制片技术，最终成功观察到了大蒜根尖多倍体。
1.引言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,染色体组指的是二倍体生物一个配子的染色体总和，也叫基因组，用n表示。
如本次实验所用的材料大蒜的染色体即可表示为2n=16。
在自然界中，多倍体的产生大多是因为温度骤变，紫外线辐射导致细胞分裂时染色体不分离，导致体细胞染色体加倍。
在生物学研究中中，诱导多倍体的方法则有很多，如物理方法：温度剧变、机械损伤、各种射线处理等；化学方法：各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等。
其中，秋水仙素[处理是诱导多倍体的最有效的方法之一。
秋水仙素(colehicine)是一种生物碱，昧苦，有毒。
在农业领域，秋水仙素常用于多倍体诱变育种。
[1]多倍体植株具有许多特性：如巨大性，随着染色体加倍，细胞核和细胞变大，组织器官也变大；可孕性低，多倍体特别是三倍体是高度不孕的，可用于培养无籽蔬菜；适应性强，植物多倍化不仅使植株基因活性及酶的差异性增强，而且还增强了植株的生态适应性、对逆境的抗耐性，可用于开发易于种植的品种；有机合成速率增加，多倍体有多套基因，新陈代谢旺盛，酶活性加倍，提高了有机物的合成速率，客服远缘杂交不亲和的问题。
使得多倍体在农业育种中具有很大的应用。
另外，随着科学的发展，动物多倍体诱变也逐渐引起人们的兴趣，最显著的应用便是鲍的诱变。
鲍的多倍体个体具有生长速度快、抗病力强、个体大等优点，具有明显的增产效果，极具推广价值,而利用咖啡因加热休克法诱导鲍多倍体也取得了许多成效。
[2]本次实验选择大蒜根作为实验材料，通过秋水仙素处理再经过一系列的染色制片过程，最后利用直接法在显微镜下观察其染色体数目确定其是否形成了多倍体。
植物多倍体人工诱导
四、操作步骤
1．生根： 把洋葱的鳞茎洗干净，用 刀片将鳞茎上的老根削除， 再把其放在搪瓷盘的网格 上，使其生根部位恰好接 触到水面，在25℃下培养 几日至根尖长1.5-2cm。
鲤鱼 104
羊 54
河虾 116
狗 78
蚯蚓 32
牡丹三倍体 2n=3X=15
金鱼草 二倍体
金鱼草 四倍体
同源三倍体是高度不育的。
染色体分离紊乱 高度不育
同源四倍体马铃薯 2n＝4x＝12Ⅳ
二倍体草莓 四倍体草莓
巨大性
多倍体还有哪些优点？
如何获得多倍体？
凤仙花多倍体育种
不同倍数甜菜叶片气孔大小的比较
如何获得多倍体 帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体。猜测可能原因？
秋水仙
二 实验原理：
在适宜浓度的秋水仙素的作用下，它既可以有效地阻 止纺锤体的形成，又不至于对细胞发生较大的毒害。 因此，当细胞继续分裂后，可使细胞的染色体数加倍。
三、实验器具、药品试剂 洋葱（2n=16) 和玉米（2n=20）
七 、自主学习
植物多倍体诱导除了种子浸渍法外，还有那些 在育种实践中经常用到的方法，各有什么优缺 点？
八 、创新
以多倍体诱导为主，结合常规育种手段，设计 一套玉米育种方案
4．染色 改良石 炭酸品红染色：
解离后材料 水洗3min并吸干， 挑取1/2个根尖的 乳白色分生组织 于载玻片上夹碎 捣烂，滴加1～2 滴染液，染色 10～15min，压片。
5．压片 在经染色的材
料上加一滴染液， 盖上盖玻片，覆一 层吸水纸，用带橡 皮头的铅笔垂直敲 打，或以拇指垂直 紧压盖片(注意勿 使盖片搓动)，使 材料分散压平，便 于观察。
多倍体产生的机理
多倍体产生的机理
多倍体产生的机理是指生物体在染色体重复或不分裂的情况下，产生了多个染色体组的现象。
多倍体产生的机理可以分为两种情况：自然多倍体和人工多倍体。
一、自然多倍体的机理
1. 无配对染色体分离：在有性生殖过程中，染色体在减数分裂时没有正确地配对和分离，导致染色体数目增加。
2. 合并染色体：在有性生殖过程中，染色体可能会发生断裂和交换，导致染色体合并，从而形成多倍体。
3. 无性繁殖：某些生物体可以通过无性繁殖方式产生多倍体，如植物的根茎分裂、叶片分裂等。
二、人工多倍体的机理
1. 化学诱导：通过化学物质诱导细胞发生染色体重复或不分裂，从而形成多倍体。
2. 物理诱导：通过物理因素如辐射、高温等诱导细胞发生染色体重复或不分裂，
从而形成多倍体。
3. 细胞融合：将两个或多个不同的细胞融合在一起，使它们合并成一个多倍体细胞。
总之，多倍体产生的机理是多种多样的，包括自然多倍体和人工多倍体。
对于生物学研究和应用，多倍体的产生具有重要的意义。
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让我们走进多倍体动物的世界里去。
一般来说，自然界中绝大多数植物和几乎所有的动物都是二倍体生物，但多倍体动物是否存在呢？相对于植物而言，动物界的多倍体现象就较为稀罕了。
美洲角蛙是最先发现的多倍体动物，它具有四套染色体，又称为四倍体。
以后，科学家们又陆续在低等动物中发现一些多倍体动物。
例如，鱼类中有一些银鲫的种群，就是天然的三倍体。
它们的繁殖方式与众不同，是以一种名为“雌核发育”的形式来生儿育女的。
子女辈小鱼的遗传物质只来源于母亲，却不带有父亲的任何基因。
那么雌核发育到底是怎么一回事呢？原来，雌核发育就是一种假受精现象。
精子虽然能像模像样地钻入卵子中，并激活卵子，但是精子只是做了一个假动作，并没有真心真意地与卵子融合，更没有贡献出自己的染色体来共同参与卵球的发育。
因此，从遗传学的角度看，由于遗传物质只来源于母亲，因此雌核发育与单性发育相似，惟一不同的是后者不需要精子刺激卵球发育而已。
目前，大部分多倍体动物都是通过人工诱导的方法产生的。
多倍体动物的诱导，一般多采用物理法和化学法。
物理法又分冷休克、热休克、水静压等；化学法则使用细胞松驰素B、秋水仙素、咖啡因、高pH-高钙溶液等试剂处理受精卵。
用这两类方法处理受精卵，目的都在于阻止合子减数分裂时第一极体或第二极体的释放，从而达到染色体组加倍的要求。
多倍体动物具有生长速度快、成活率高及抗病能力强等特点，能带来可观的经济效益。
更重要的是，多倍体动物往往体形彪悍，有“巨型化”的趋势。
设想一下，如果人们能培育出像大象一般高大的牛，像鹅一般大的鸡，那该为我们的农业发展带来多大的利益啊。
事实上，许多经诱导产生的多倍体动物，不仅个儿高大，而且身强力壮，例如，三倍体的草鱼、锦鱼、兰罗非鱼的生存力和生长速度，都要大于天然的二倍体鱼。
在我国南方一些城市的菜场上出现一种鱼。
从外形上看，这些鱼同普通的鲤鱼和鲫鱼并没什么两样，其价格却比普通的草鱼贵2～3倍。
尽管如此，只要这种鱼一上市，“工程鱼”的牌子一挂上，马上就被人们抢购一空。
看到这种情景，人们不禁要问：为什么这种鱼如此受到人们的亲睐呢？通过杂交方法，如采用类似于无籽西瓜的培育方式，来诱导动物三倍体。
这种方法常常通过先大量诱导四倍体并培育到性成熟，然后再将四倍体与正常的二倍体进行“婚配”，生产出三倍体的子女。
这种方法尤其适合于水产养殖动物。
多倍体动物的另一个特点是高度不育，生产上可以利用这种特性提高养殖效益。
比如，鱼类和其他动物一样，在它的一生中要经历“孕育———生长———繁殖后代”三个阶段。
在池塘养殖中，鱼类生长成熟后，就要把从饲料中摄取的营养用来发育其生殖腺———精巢或卵巢。
在这个时期，鱼的身体生长就会停滞，造成产量下降。
而且，有的鱼类在怀卵、产卵期间，母体体色变得灰暗，无光泽，作为商品鱼的价值就要降低。
科技人员用鱼类三倍体操作技术，把二倍体的小型优质鱼———塘虱鱼（学名胡子鲶），变成三倍体。
这种人工三倍体塘虱鱼，比天然二倍体鱼生长快28% ，个体均匀，体色亮泽，性腺不发育或发育不良，投喂的饲料都用于鱼体生长增重。
显然，这样养成的鱼，其经济效益和品质明显比二倍体优越. 此外，多倍体还能增加肉含量和肉中的营养成分，使之具有独特的风味等特点。
比如，三倍体虹鳟的鱼肉质量和口味，明显优于二倍体；三倍体大西洋鲑可以耐低氧，可适应在低氧环境中生活，从而降低养殖成本。
美国，三倍体牡蛎已经成为牡蛎养殖中的重要品种，且已达到商品化生产水平。
1994年，美国西海岸约一半的牡蛎种苗是三倍体，虽然三倍体牡蛎的生活力与二倍体不相上下，但体形比二倍体大13% ～51% 。
我国三倍体诱导和培育技术也方兴未艾。
鲍，又名鲍鱼，是驰名世界的海产八珍之一。
它贝壳坚厚，壳为“石决明”，是眼科用药；鲍肉营养丰富，美味可口，能明目养颜；鲍壳内面富有珍珠光泽，华丽多彩，是贝雕等工艺品的优质材料。
世界鲍产量每年约2～3万吨，但自20世纪70
年代始，产量有下降趋势。
由于产量不敷需求，鲍的价格居高不下。
我国科学家选择台湾产
的九孔鲍诱导培育三倍体，经过多年的努力，取得了丰硕成果。
从育苗到商品鲍整个生产周期，只需约1年或14个月，比自然海区的生长周期大大缩短，显示出很强的竞争优势。
总之，利用多倍体育苗技术，对海水养殖的贝、虾、鱼类等重要经济品种进行遗传改良，培育生长快、品质优、抗逆能力强的新品种，将具有十分广阔的前景。
6秋水仙素与正在分裂的细胞接触后，可抑制微管的聚合过程，不能形成纺锤丝，使染色体无法分向两极，从而产生染色体加倍的核。
适宜浓度的秋水仙素溶液，能阻碍纺锤丝的形成，但对染色体结构无明显影响。
处理的细胞在一定时间内可恢复正常，重新进行分裂。
处理的组织应该是旺盛分裂的组织。
如萌动的种子、正在膨大的芽、根尖、幼苗、嫩枝生长点、花蕾等。
注意药剂浓度和处理时间的选择
溶液的浓度不宜过高或过低。
过高，会引起伤害，以至致死；过低，又不起作用。
一般采用临界范围内的高浓度、短时间处理。
通常，草本浓度较低，木本浓度较高。
果树、树木：1-1.5%蔬菜、草本花卉：0.01-0.2%。