植物多倍体的诱导

植物多倍体的诱导及观察 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 了解人工诱发多倍体植物的原理 方法及其在植物育种上的作用 观察多倍体植物 鉴别植物染色体数目的变化及引起植物其他器官的变异情况 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 Colchicumautumnale 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 在某些农作物中 随着染色体组数的增加可使经济性状发生有利的变化 例如 番茄2n 4x维生素C含量比2n 2x的多一倍 2n 3x的西瓜 香蕉 菠萝无籽 2n 3x的杜鹃因不育而花期特长 现代月季中2n 2x花朵直径约5cm 2n 4x花朵直径约10cm 2n 6x花朵直径约15cm 2n 6x 2n 8x的小黑麦在高寒地区仍能获高产 并且蛋白质含量较高 但是多倍性也有一定的负面效应 例如 结实率和分蘖率下降等 相对于植物 动物的多倍体利用比较少 原因大概是倍性的变化影响着性决定 但是 2n 3x的银鲫 可由近缘物种的精子激活营孤雌生殖 异育方正银鲫就是2n 3x的孤雌生殖系 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 三 诱发多倍体植物意义 四 实验材料 器具及试剂1 实验材料洋葱 2n 16 2 器具显微镜 恒温培养箱 恒温水浴锅 剪刀 镊子 解剖针 小试管 刀片 载玻片 盖片等3 试剂0 1 秋水仙素 0 5 的乙醇 五 实验步骤1 培养材料剪去洋葱的老根 置于清水中发根 然后转移到0 1 秋水仙素中培养 一部分留在清水中 25 培养 直到根尖膨大并长长2 固定用蒸馏水冲洗根尖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 试管中 固定4 24h 3 洗涤 取出固定完毕的根尖先用50 的乙醇浸泡5min 用蒸馏水浸洗2次 每次5 10min 4 解离先将1 盐酸放在试管中置60 水浴锅中预热 然后把洗涤干净的根尖转移至预热的试管中进行解离 10min 以根尖伸长区透明 分生区呈乳白色时停止解离为宜 然后加水浸洗2次每次5min 5 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 10min 6 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 7 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 正常洋葱根尖细胞染色体 秋水仙素处理后洋葱根尖细胞染色体 2n 16 2n 4x 32 2n 8x 64 六 注意事项1 秋水仙素为白色粉末 易溶于冷水 乙醇 甲醛中 有剧毒 使用时要特别注意 切勿使药物进入眼内或口中2 由于秋水仙素是剧毒 使用时 秋水仙素溶液浓度不能过大 否则会杀死细胞 0 1 左右的浓度诱导效果最好 3 最重