实验二 植物多倍体的人工诱发和鉴定 遗传学

实验二植物多倍体的人工诱发和鉴定（3学时）

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 鉴别诱导后染色体数目的变化.

二. 实验原理

自然界各种生物的染色体数目一般是相当稳定的,这是物种的重要特征.例如黑麦体细胞染色体为14条,配成7对.遗传学上把一个配子的染色体数,称为染色体组,用n表示.如黑麦体染色体组内包含7对染色体,它的基数Ｘ=7.一个染色体组内每个染色体的形态和功能各不相同,但又相互协调,共同控制生物的生长、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,亦用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则称为多倍体.如三倍体(3n)、四倍体(4n)、六倍体(6n)等,这类染色体数目的变化是以染色体组为单位的增减,所以称作整倍体.

按染色体组的来源,在整倍体中又可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,称为同源多倍体.如果增加的染色体组来自不同的物种,则称为异源多倍体.

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.在诱发多倍体的方法中,以应用化学药剂更为有效.如秋水仙素、萘嵌戊烷、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－秋水仙的种子及器官中提炼出来的一种生物碱,化学分子式为Ｃ22Ｈ25ＮＯ6,具有麻醉作用,对植物种子、幼芽、花蕾、划分和嫩枝等可产生诱变作用.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,从而产生如同数目加倍的核.若染色体加倍的细胞继续分裂,就形成多倍性组织.有多倍性须知分化产生的性细胞,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.

多倍体已成功地应用于植物育种,用人工方法诱导多倍体,可以得到一般二倍体所没有的优良经济性状,如粒长、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.在单倍体育种(如花粉培养、花药培养等)中,最终也需进行加倍才能获得具育性的品种,这也要用到多倍体诱导技术.

三. 材料及用品

1` 材料

洋葱,刮去老根,放在小烧杯上,加水至刚与根部接触为止,室内培养至新根长出0.5~1.0cm左右.

2 用具及药品

(1)用具

显微镜、烧杯、量筒、酒精灯、镊子、刀片、载片、盖片、小滴瓶、指管、吸水纸、铅笔.

(2)药品

0.1%秋水仙素水溶液、1mol/LHCL、无水乙醇、70%乙醇、45%醋酸、改良苯酚品红染色液、卡诺氏固定液等.

四.实验步骤

1 多倍体诱导

当洋葱新根长至0.5~1.0cm左右时,将上述小烧杯中的水换成含0.1%秋水仙素水溶液,置阴暗处培养2d,至根尖膨大为止.

2 固定

11:30左右,用蒸馏水冲洗根尖2次,切取根尖末端0.5cm投入卡诺氏固定液(无水乙醇:冰醋酸=3:1)中,固定2~8h,95%乙醇冲洗一次,换入70%乙醇保存.

3 解离

1mol/LHCL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,水洗3次.

4 染色

在载片上切取根尖膨大处的前部(呈乳白色的区域),用镊子(或另一载片)将其挤碎,在载片上有材料之处加一滴改良苯酚品红染色液,染色8~10 min.

5 压片

覆一盖片,酒精灯火焰上微烤,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.

五.实验报告

1 绘出所观察到的多倍体细胞的染色体图.

2 秋水仙素诱导多倍体的原理是什么?

3 说出能够诱发多倍体的其他因素,想一想用这些因素应该怎么做这个实验?

4 根尖经秋水仙素处理之后为什么会发生膨大?