实验七 植物多倍体植株的诱发及鉴定

实验七植物多倍体植株的诱发及鉴定

一、实验目的

了解人工诱导多倍体的原理及一般方法。

二、实验原理

植物多倍体是指每个细胞中的染色体数具有3套或更多套数的植物。随着染色体组倍数的增加，有可能使一些作物的经济性状发生有利的变化。因此，植物多倍体的研究和利用是育种工作中值得重视的途径之一。

人工诱导多倍体的方法很多，分为物理的（温度剧变、机械损伤、各种射线处理等）和化学方法的（各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等）诱导方法。其中，秋水仙素是诱导多倍体的最有效的方法之一。秋水仙素是从百合科秋水仙素属的一个种，秋水仙（Colchicum autumnale. L.）的器官和种子内提炼出来的一种植物碱。它的化学分子式为C22H25O6N。因有剧毒，故使用时要特别注意，切勿使药液进入眼内或口中。秋水仙素的作用在于阻止分裂细胞形成纺锤丝，而对染色体的结构和复制无显著影响。若浓度适合，药物在细胞中扩散后，不致发生严重的毒害，细胞经一定时期后仍可恢复正常，继续分裂，只是染色体数目加倍成为多倍性细胞，并在此基础上进一步发育成为多倍体植物。

三、实验材料、器具及试剂（略）

四、实验步骤;

(一)植物多倍体植株的诱发的处理。

要求：各组各自设计自己的实验方案，可用一种方法处理植物材料而获得一个多倍体植株。（各小组在课下预先培养及处理，具体方法可查阅资料）

（二）多倍体植株观察与鉴定

要求：各组将培养获得的多倍体植株在实验室中进行观察与鉴定。（即：如何说明所提供的植株是多倍体植株）。

五、作业：写出本组诱发植物多倍体的方法，如何鉴定？

上交材料及鉴定的时间：16周周二

16周，各组准备好果蝇三龄幼虫，上实验课时间具体通知。

一、实验目的

掌握植物多倍体人工诱导技术及多倍体鉴定方法。

二、实验原理

用秋水仙素溶液处理植物的种子或幼苗，是常用的人工诱导多倍体的有效方法。秋水仙素是从百合科秋水仙属的一个种，秋水仙(Colchicum autumnale)的种子及器官中提取出来的一种生物碱，其分子式为C22H25NO6，因有剧毒，故使用时要特别注意，切勿使药液进入眼内或口中。秋水仙素诱导作用在于阻止有丝分裂细胞的纺锤丝的形成。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。

鉴定多倍体可分直接鉴定和间接鉴定。直接鉴定是将经过秋水仙素溶液处理的根尖、茎尖进行染色体计数，多倍体植株的染色体是加倍的。间接鉴定是根据多倍体植株外部形态变化的主要特征是巨大性这一点提出的。花粉粒和气孔的增大常作为染色体数目加倍的辅助性指标。

三、实验材料

（一）洋葱根尖 4n=32；

（二）蚕豆、西瓜、玉米等种子。

四、实验器具和药品试剂

显微镜、生化培养箱、冰箱、水浴锅、天平、镊子、解剖针、刀片、载玻片、盖玻片、青霉素瓶、烧杯、量筒、滴瓶、切片架、切片盒、吸管、吸水纸。

秋水仙素、95%酒精、甲醇、冰醋酸、盐酸、碘化钾、改良苯酚品红染色液。

五、实验方法和步骤

（一）秋水仙素溶液配制取秋水仙素1g（先用少量95%乙醇助溶），溶于250～500ml蒸馏水中，配成浓度为0.2～0.4%的溶液，冰箱中保存。

（二）洋葱材料的处理将洋葱架在盛满水的烧杯上进行水培。待根尖长到1cm的时候，将洋葱放在盛有0.4%秋水仙素溶液的瓶盖或小烧杯上，避光处理24小时，然后再把洋葱进行水培24小时，加倍后根尖很肥大。切下根尖，进行固定、保存、制片。观察方法见实验一。

（三）种子的处理先将种子用0.1～0.2%升汞消毒10分钟，清水洗净，置于培养皿或沙盘中发芽。当根长1cm时，取出洗净吸干，用0.2%秋水仙素溶液浸根处理24～36小时，根尖明显膨大时用固定液固定、制片、观察。

（四）幼苗的处理有些植物的种子耐药性差，可选择处理幼苗的方法。由于秋水仙素只对分裂细胞发生作用，可处理茎尖、侧芽或顶端生长点。如西瓜苗：当西瓜幼苗子叶展平时，每日早晚用0.4%浓度的药液滴浸生长点各一次，每次一滴，连续四天。以后长成的植株就是多倍体植株，得到种子后可进行染色体数目的鉴定。

（五）观察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，撕下一薄层下表皮，放在载片的水滴里，铺平，盖上盖片，制成表皮装片。以同样的方法也制作一张二倍体玉米的表皮装片。然后镜检比较四倍体与二倍体气孔和保卫细胞的大小，用测微尺测量并记录。

（六）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%冰醋酸中，用吸管分别各取一滴花粉粒悬浮液到载玻片上。滴上碘化钾溶液，盖上盖片，制成花粉粒装片。然后镜检四倍体及二倍体玉米花粉粒的大小，用测微尺测量并记录。

1.洋葱材料的处理：将秋水仙素溶液倒入小培养皿中，放上洋葱鳞茎，使其生根部位刚和液面接触。同时另－培养皿内放清水，亦放洋葱鳞茎作为对照。在25℃下培养数日，待鳞茎长出幼根时即可进行观察，经加倍的根尖都较正常对照的肥大，用刀片切取经处理而肥大的根尖及对照的根尖（长约2－5毫米），投入FAA 固定液中固定。按前面方法进行染色体制片，计数染色体数目的变化。

2.处理种子：这种方法适用于发芽快、或能在数天内发芽的种子。先将水稻或大麦种子洗净用水浸一天或干燥种子用0.1－0.2%升汞溶液消毒8－10分钟，再用清

水洗净，然后摆放在铺有湿滤纸的一些培养皿中，其中一部分培养皿中加入0.2%秋水仙素溶液，另一部分培养皿中注入清水作为对照。为了避免蒸发可加盖，置于培养箱中保持25℃左右使种子发芽。种子萌发后，应继续处理24小时。在处理过程中，仍注意药液的蒸发随时添加清水，保持原处理药液浓度。处理后，用清水冲洗净种子上的残留再播种或砂培。处理适度的种子比对照的发芽稍慢，种芽胀大。从形态上可初步区分出加倍是否成功。