园艺植物多倍体的诱导和鉴定 李腾飞
我国园艺植物多倍体育种研究进展
我国园艺植物多倍体育种研究进展
乔永刚;宋芸
【期刊名称】《北方园艺》
【年(卷),期】2002(000)006
【摘要】@@ 人工诱导多倍体的研究开始于上一世纪初,开始时采用的方法多数为物理方法,诱变率低,直到1937年Blackeslee和Avery利用秋水仙素诱导蔓陀萝四倍体获得了成功.人们开始认识到了秋水仙素诱导植物多倍体的作用,从此,人工诱导多倍体进入了新时代.
【总页数】2页(P7-8)
【作者】乔永刚;宋芸
【作者单位】山西农业大学园艺系,太谷,030801;四川农业大学,雅安,625014【正文语种】中文
【中图分类】S603.6(2)
【相关文献】
1.园艺植物多倍体育种中组织培养技术应用现状及展望 [J], 乔永刚;宋芸;田永生
2.秋水仙素在园艺植物多倍体育种中的应用研究进展 [J], 赵阳;黄韬
3.我国主要园艺植物天然产物研究进展 [J], 梁姣娇;陈云义;王岳;陈杰标;曹锦萍;李鲜;孙崇德
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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.。
植物多倍体的诱发和鉴定
植物多倍体的诱发和鉴定一、实验目的通过实验，进一步了解人工诱导多倍体的原理，并初步掌握用秋水仙素诱发多倍体的一般方法及细胞学鉴定。
二、实验原理染色体是遗传物质的主要载体。
每一个物种都具有特定的形态特征。
各个物种细胞内染色体的数目都是相对恒定的，这是一个重要的生物学特征。
染色体数目和结构的改变，将会导致生物性状的改变。
遗传学中把二倍体生物配子中所具有的染色体成为一个染色体组，通常用n来表示。
而一个染色体组中包含的染色体数目成为染色体基数，用x表示。
同一个染色体组的各个染色体的形态、结构和连锁基因群都彼此不同，但它们构成一个完整而协调的体系。
细胞中染色体数目的变异类型有两类：整倍体变异和非整倍体变异。
整倍体变异指体细胞中染色体数目按染色体组的基数（x）成倍数增加或减少的现象。
具有两套染色体组的生物体成为二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的整倍体为多倍体。
多倍体按其来源可以分为：同源多倍体和异源多倍体，同源多倍体是指具有三个或三个以上相同染色体组的细胞或个体：异源多倍体是体细胞中含有两个以上不同类型染色体组的多倍体。
自然界中的多倍体主要存在于植物中，动物中的多倍体很少。
多倍体可以在自然条件卞产生，也可以人工诱导形成。
人工诱导多倍体通常采用物理方法和化学方法。
物理方法有高温、低温、超声波、嫁接和切断等，化学方法是使用秋水仙素、异生长素、蔡骈乙烷来诱导多倍体。
在诱导多倍体的方法中，以应用化学药剂更为有效，其中以秋水仙素效果最好，使用广泛。
秋水仙素阻碍有丝分裂中细胞纺锤体的形成，这样细胞不能分离，产生染色体加倍的核。
本实验用适当浓度的秋水仙素处理洋葱或大蒜根尖，待根尖膨人后制片观察，可诱发多倍体。
三、实验材料大蒜根尖四、实验方法与步骤（一）根尖多倍体的诱发将人蒜去掉老根，置于盛水的培养皿上，25°C条件卞培养发根，待不定根长出1cm时取出洗净，把水晾干后移到0.1%秋水仙素溶液中，根尖朝下，使根部浸没在药液中，于10°C 培养箱中低温培养，直到根尖膨大为止。
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要诱发和鉴定不同植物的同源多倍体，可以采用以下实验设计：1. 选择合适的植物材料：选择目标植物的种子、嫩芽或离体培养的组织为实验材料。
确保材料的品种和来源可靠。
2. 细胞处理：将植物材料经过适当的处理来诱导多倍体形成。
常用的处理方法包括化学处理、物理处理和生物处理等。
- 化学处理：使用合适的化学物质，如染色剂（如染色体特异性染料）或化学诱导剂（如某些植物生长调节剂），浸泡、喷洒或处理材料，以促进细胞的多倍化。
- 物理处理：利用离子辐射（如X射线或γ射线）或化学物理处理（如温度、压力）等方法，对植物材料进行处理，诱发细胞的多倍化。
- 生物处理：利用植物病原微生物（如农杆菌）或共生微生物（如植物内生菌）等与植物进行交互作用，诱导细胞多倍化。
3. 培养条件的优化：根据目标植物的生长习性和需要，对培养基的成分、光照条件、温度和湿度等进行优化调整，以促进多倍体形成和生长。
4. 细胞倍化检测：使用适当的细胞学方法来检测和鉴定多倍体细胞。
常用的方法包括：- 核型分析：通过染色体制备和染色，观察细胞的染色体数目和结构，来确定是否形成了多倍体。
- 流式细胞术：利用流式细胞仪分析细胞的DNA含量，多倍体细胞的DNA含量会相应增加。
- 核型鉴定：利用核型学方法，如比较基因组杂交或分子标记技术，检测植物材料的基因组组成和倍性。
5. 多倍体植株的筛选与培养：鉴定出多倍体细胞后，将其分离培养，筛选并培养出稳定的多倍体植株。
在进行实验设计时，应注意对照组的设置，以确保结果的可靠性和准确性。
同时，要充分记录实验过程和结果，以便进行数据分析和后续研究。
此外，还应考虑实验的重复性和统计学分析，以提高实验结果的可信度。
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。
植物多倍体的诱导及细胞学鉴定
植物多倍体的诱导及细胞学鉴定实验时间：4月6日摘要一个物种细胞中染色体形态结构和数目的恒定性是这个种的重要特征。
我们把二倍体个体中能维持配子或配体正常功能的、最低数目的一套染色体称为染色体组或基因组。
当生物体内细胞染色体组数达到3组或3组以上者，称为多倍体。
多倍体在植物进化中有很重要的意义。
本实验利用大蒜作为试验材料，利用秋水仙素诱导，使生长出多倍体根尖。
然后通过制作大蒜根尖压片，观察染色体的数目，以鉴定大蒜根尖细胞是否为多陪细胞。
（本实验报告主要从多倍体的鉴定方面展开，而多倍体培育方面，将在下次报告中给出。
）1.引言生物体的细胞核中都有相对稳定的染色体数目，这是物种的基本特征之一。
遗传学中，将二倍体生物一个配子的染色体总和称为染色体组，也叫基因组，用n表示。
以下是几种常见模式生物的染色体组数目：玉米，2n=20；拟南芥，2n=10；果蝇，2n=8；小鼠，2n=40；水稻，2n=24。
又如，小麦染色体组可表示为2n=6x=42。
其中x表示每一个染色体组的染色体数，称为染色体基数，它是物种演化过程中的染色体倍数性的关系。
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,而多倍体可以分为: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）)。
在自然界中许多植物都是多倍体，大约有30％～35％的被子植物，其中70％的禾本科植物属于多倍体，它们在植物进化中起了重要的作用，也是植物发生变异的重要途径之一。
多倍体植物，一般被认为是适应恶劣自然环境的结果，如我国西南部地区，温度变化激烈，紫外线辐射强，许多植物产生了多倍体类型。
在自然界中，大多是因为温度骤变，导致细胞分裂时染色体不分离，从而形成了多倍体。
植物多倍体有许多特性，其中一些特性也为农业经济发展提供了帮助。
多倍体诱发及细胞学鉴定实验报告
多倍体诱发及细胞学鉴定山东大学11级生物基地摘要多倍体是指细胞中具有三个或者三个以上染色体组的细胞或个体。
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。
并通过分析根尖细胞的染色体组成对多倍体细胞做出准确判断。
（引用课件）1.引言遗传学上将二倍体生物一个配子的染色体总和称为染色体组，也叫基因组，用n表示，n用于个体发育的范畴。
每一个染色体组的染色体数，称为染色体基数，用x表示，x揭示物种演化过程中的染色体倍数性的关系。
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，可分为同源多倍体和异源多倍体。
在自然界中，多倍体的产生多是适应恶劣环境条件的结果。
其产生的原因是由于温度骤变或紫外辐射较强，导致染色体不分离。
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。
多倍体植物的特性：（引用课件）1.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。
2.可孕性低。
多倍体特别是三倍体是高度不孕的。
3.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，所以分布地区较广。
4.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。
5.克服远缘杂交的不结实性。
因此，多倍体的研究在育种中非常重要：可以改良作物的某些经济性状，也可以利用多倍体克服远缘杂交过程中的障碍。
通过合子、植株分生组织内细胞、生殖细胞的染色体加倍这三种方式都可以得到多倍体。
人工诱导多倍体的方法包括物理方法：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，可采取在体诱导或离体诱导。
其中秋水仙素是诱导多倍体的最有效的方法之一。
秋水仙素的作用是在细胞分裂时抑制纺锤体的形成并抑制细胞板的形成。
多倍体的鉴定方法：间接鉴定：观察气孔的大小和花粉粒的体积。
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。
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园艺植物多倍体的诱导和鉴定
中荷1001 李腾飞
一、多倍体的诱导：
物理方法温度骤变、机械创伤、辐射处理等都有可能诱发多倍体的产生。
化学方法主要是利用秋水仙素诱导多倍体。
生物方法：
有性杂交获得多倍体
组织培养获得多倍体
1、秋水仙素诱导多倍体：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的器官和种子中提取出来的一种剧毒的植物碱。
纯品为无色或淡黄色针状结晶，熔点155℃，有苦味，易溶于冷水、酒精、氯仿和甲醛。
通常用水或酒精作溶媒。
秋水仙素诱导多倍体的原理：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。
诱导方法：①浸渍法：可用溶液浸渍幼苗、新梢、插条、接穗、种子及球根类蔬菜、花卉等材料。
为避免蒸发，宜加盖，
避光。
一般发芽种子处理数小时至3d或多至10d左右。
秋水仙碱能阻碍根系的发育，处理后要用清水洗净后再播种。
发芽种子的胚根，处理后往往受到抑制，发根较慢，为利于根的生长，可在药液中添加适当生长素。
处理插条、接穗一般1-2d。
处理幼苗时，为避免根系受害，可将盆钵架起来倒置，使茎端生长点浸入秋水仙碱溶液中。
②涂抹法
把秋水仙碱按一定浓度配成乳剂，涂抹在幼苗或枝条的顶端，处理部位要适当遮盖，以减少蒸发和避免雨水冲洗。
③滴液法
对较大植株的顶芽、腋芽处理时可采用此法。
常用的水溶液浓度为0.1%~0.4%，每日滴一至数次，反复处理数日，使溶液透过表皮渗入组织内部。
如溶液在上面停不住时，可将小片脱脂棉包裹幼芽，再滴加溶液，浸湿棉花。
④套罩法
保留新梢的顶芽，除去顶芽下面的几片叶，套上一个防水的胶囊，内盛有含1%秋水仙碱的0.65%的琼脂，经24h即可去掉胶囊。
这种方法的优点是不需加甘油，可避免甘油引起药害。
⑤毛细管法
将植株的顶芽、腋芽用脱脂棉或纱布包裹后，将脱脂棉与纱
布的另一端浸在盛有秋水仙碱溶液的小瓶中，小瓶置于植株旁，利用毛细管吸水作用逐渐把芽浸透，此法一般多用于大植株上芽的处理。
此外，还有注射法、喷雾法等。
秋水仙诱导多倍体应注意的问题：
①注意诱变材料的选择
②注意处理部位的选择：
处理的组织应该是旺盛分裂的组织。
如萌动的种子、正膨大的芽、根尖、幼苗、嫩枝生长点、花蕾等。
③注意药剂浓度和处理时间的选择：
果树、树木：1-1.5%；蔬菜、草本花卉：0.01-0.2%；在甘蓝、白菜、南瓜、萝卜上试验表明，在0.01-0.2%的范围内，随浓度增高，引变的百分率也显著提高。
④注意被处理植物的生长条件
处理后，用清水冲洗,除去残留药物，并为植株生长提供良好的条件，便于植株恢复生长。
外部条件中最重要的是温度，一般25-30℃。
2、有性杂交获得多倍体：
利用2n配子：2n配子是亲本在形成配子的过程中染色体没有减半。
基因突变、远缘杂交、极端环境都有可能造成这种现象。
2n配子的发生在自然界广泛存在。
如苹果、梨、草莓、
葡萄自然状态下均有2n配子产生。
2n（配子）与n（配子）结合→产生3n个体（即三倍体），2n（配子）与2n（配子）结合→产生4n个体（即四倍体）利用多倍体亲本可产生多倍性的配子：如同源四倍体可形成n，2n，3n或4n等配子（虽然概率极低）。
AAAA（体细胞）→A、AA、AAA、AAAA（配子）
异源四倍体AABB（体细胞）→AB（配子）
但是，不同倍性的亲本间杂交成功的可能性与正反交、亲本花器结构等有关，所以要注意选择适宜的杂交组合。
3、组织培养法获得多倍体：在细胞、愈伤组织培养中常发现染色体倍性的变化，从中可以筛选和培养出多倍体植株。
如石刁柏、胡萝卜的组织培养过程中很易形成多倍体。
胚乳培养可以获得多倍体
体细胞杂交（或原生质体融合）可创造异源多倍体。
二、多倍体的特征及其鉴定：
1. 外部形态比较：特点是直观、简便。
可将整体、叶片、茎、果、花、种子等进行比较。
如瓜类多倍体表现：发芽和生长缓慢；子叶及叶片肥厚、色深、茸毛粗糙而较长；叶片较宽、较厚或有皱褶；茎较粗壮、节间变短；花冠明显增大，花色较深；果实变短、变粗、果肉增厚、果脐增大（甜瓜）；种子增大，嘴部变宽，但种
仁饱满。
果树多倍体一般茎变短、叶变厚，叶形指数变小；颜色变深，表面皱缩粗糙、生长缓慢；花、果变大，可育性低。
根据形态特征可作出初步判断。
2. 气孔鉴定
多倍体的气孔较二倍体大，叶片单位面积上的气孔数量相对减少。
这是一种较为可靠的鉴定方法。
但是处理和对照必须在同一发育时期和同一外界条件下才可比较判断。
3. 花粉粒鉴定
与二倍体相比，多倍体花粉粒体积大，生活力低。
有些多倍体甚至完全不育，如三倍体。
但不同的植株类型及多倍体的不同倍数，其不孕的程度存在差别。
如双二倍体就被产生它的杂种二倍体结实率高。
4.梢端组织发生层细胞鉴定
用切片染色法比较组织发生层的三层细胞和细胞核的大小，多倍体的比二倍体的大。
该方法的优点是可同时对组织发生层的三层细胞细胞进行鉴定，能说明变异体的结构特点。