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。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。实验材料2.1.试验材料大蒜根尖。2.2实验器具显微镜一台，双筒体视显微镜一台；解剖针两根，眼科镊，载玻片，盖玻片20mmX20mm),滤纸条，解剖刀片。2.3实验试剂改良苯酚品红，lmol/LHCl,蒸馏水，卡诺氏固定液，秋水仙素溶液，75%酒精。实验方法3.1取材：取大蒜放于清水中发根至0.5-1.0cm（约24h）,然后转入盛有0.15%秋水仙素水溶液的培养皿中继续培养24小时，待观察到根部有膨大时取出固定。与在水中培养的材料做对照。（一般植物生长周期17-18小时）3.2固定：在卡诺固定液中固定24小时，移至70%乙醇中保存或备用。3.3解离：（酸解法）固定后的材料用清水洗涤后，用1MHC1在60°C水浴中恒温处理5-10min。在酸解过程中一定要掌握好温度和时间，若解离不够，则压片不易分散。若解离太过，在下一步处理材料时由于材料过软而易丢失。然后水洗3次。3.4染色：用小滤纸条吸去清水，切取根尖分生区组织，用改良苯酚品红染色10~15min。制片：将染色后的材料盖上盖玻片，在盖玻片上盖上两层吸水纸，用一个双面刀片，插到盖片与载片之间的一角，用左手食指压紧盖片，防止滑动，用右手持解剖针，用针柄轻敲盖片，使材料均匀分散开。然后将刀片轻轻撤出，再用针柄重敲盖片，使细胞分散压平。镜检：在制成的染色体玻片标本中，染色清晰而且分散良好的中期分裂相总是少数，所以，在压片之后需要认真地进行镜检。先用低倍镜进行观察，找到好的视野后再转用高倍镜观察。然后计数所看到的染色体数目，与正常二倍体树木对比。结果如图：图2大蒜根尖染色体四倍体4N=32（40X10）由图1可知，着丝点及姐妹染色单体清晰可见，可以数出共16个着丝粒和32条姐妹染色单体，由于其属于中期，姐妹染色单体及细胞尚未分离，仍可认为其为二倍体；由图2可知，其为已经分离了的姐妹染色单体，可以数出正好为32条染色体存在于一个细胞内，所以为四倍体。讨论本次实验成功观察到了大蒜根尖的染色体的二倍体和四倍体，可以清晰的看到其着丝粒和姐妹染色单体，且其比例还比较高；但有些染色体并没集中在一个区域，各别染色体出现在离染色体团很远的地方，推测可能由于制片时敲的过度或盖玻片滑动有关。另外，并没有找到能清晰分辨的八倍体细胞，推测可能与细胞用秋水仙素处理的时间过短有关，而且背景中有少许杂质，推测可能为制片过程中产生的细胞碎片。参考文献.孙天国，张建于，天飞.植物细胞多倍体诱导实验方法