人工诱发多倍体植物
实验目的 1．了解人工诱发多倍体植物的 原理。 2．掌握用秋水仙素诱发多倍体植物的方法。 3．练习鉴别植物多倍体的技术。
实验原理 1．多倍体植物的概念 多倍体植物，是指每个体细胞中的染色体数目，都具有三整套以上的植物。 一般把高等植物配子细胞的染色体数目用n表示。它只含有体细胞一半的染色体数目，又称半数单倍体(haploid)。高等植物的体细胞含有配子细胞两倍的染色体数目，用2n表示，称二倍体(diploid)。胚乳细胞含三倍于配子细胞的染色体用3n表示。 真核生物中，某一生物的基本染色体组(genome)用X表示。这套染色体组就是基数染色体，即在多倍体系列中，染色体倍性最低物种的单倍体（monoploid)。
如小麦属的多倍体系列中： 一粒小麦 染色体组 AA 2n=14=2x n=7 x=7 二粒小麦 染色体组 AABB 2n=28=4x n=14 x=7 普通小麦 染色体组 AABBDD 2n=42=6x n=21 x=7 二粒小麦和普通小麦所增加的染色体组来源于不同物种称异源多倍体。配制无籽西瓜所增加的染色体组来源于同一物种称同源多倍体。
2.诱发多倍体植物意义 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。
3．诱发植物多倍体的方法及原理 物理方法：温度剧变（高温、低温），机械损伤（嫁接、反复的切断产生愈伤），各种射线照射。 化学方法：秋水仙素、萘嵌戊烷、异生长素、富民农等，其中以秋水仙素效果最好。 秋水仙素是以百合科植物秋水仙(Colchicum autumnale)的种子及器官中提炼出来的生物碱。分子式为 (C22H25NO6+1/2H2O)，白色黄白色结晶，有剧毒，使用时应避免接触皮肤及溅射入口、眼。秋水仙素诱发多倍体的作用机制是抑制纺锤丝微管蛋白(microtube protein)的组装，导致不能形成纺锤体。每个染色体纵裂为2后不能向两极分开，同时细胞也不能分裂，因而每个细胞的染色体数目成倍增加，如果处理持续的时间长，可使细胞中染色体倍性变得更高。
实验器具、药品、材料 实验器具： 显微镜、载玻片、盖玻片、小烧杯、镊子、 刀片、吸水纸、橡皮头铅笔、酒精灯 实验药品： 显微镜、载玻片、盖玻片、小烧杯、镊子、 刀片、吸水纸、橡皮头铅笔、酒精灯 实验药品： 0.05％秋水仙素、1N盐酸、改良苯酚品红 实验材料： 洋葱鳞茎
实验步骤 多倍体洋葱根尖材料制备： 1.把洋葱鳞茎剥去外层干鳞片，整理干净根盘，泡入 水中3-4天。 2.待不定根长出约2cm，转到0.05％秋水仙素溶液中处 理约2天，可看到根尖膨大。 3.在上午8:00—10:00，将已膨大的根尖剪下，以卡 诺固定液(冰醋酸：乙醇=1:3)， 4.固定4-6小时，再把根尖依次转到95％、85％、75％ 乙醇中， 5.密封在4℃保存。
观察鉴定多倍体有多种方法，检测表皮气孔及保卫细胞的大小、检测花粉粒的大小、检测茎端生长点、幼叶分生细胞、根尖生长点细胞中染色体数目等。其中以检查细胞中染色体数目的方法最确切。 以下介绍观察洋葱根尖分生细胞染色体的方法。
洋葱根尖细胞多倍体的制片及观察方法 方法一： 1、取已固定的洋葱根尖斜切成薄片，置载玻片上，加一滴 1N盐酸，用手拿着在酒精灯火焰上微烤至冒白色蒸气， 反复2—3次。 2、用镊子把切片稍捣碎，加一滴改良苯酚品红染色5—8分钟。
3、用镊子取盖玻片与染色液面呈450角徐徐放下，排净气泡,并 在盖玻片上铺少量吸水纸。 4、左手拇指，食指固定盖玻片防止其水平移动， 右手以铅笔 的橡皮头垂直敲击多次。 5、先用10X寻找中期分裂相，把较好的图像移至视野中央，转 用400X计数染色体数目并绘图。
加入1molHcl置于60℃水浴箱中水解8－10min 方法二： 加入1molHcl置于60℃水浴箱中水解8－10min 取洋葱根尖放入小试管中 把根尖取出用纯水漂洗2次 加1滴改良苯酚品红稍作捣碎染色3－5min 置于载玻片上切下分生区 用镊子轻轻捣碎 400x显微镜观察并绘图 加盖玻片并用橡皮头敲击 100x显微镜观察
清水培育 秋水仙素处理 ○
正常根 多倍体根
采收根尖
把根尖固定
取根尖放于载玻片上
切取分生组织
正常洋葱细胞染色体 2n=16
洋葱四倍体染色体2n=4x=32
2n=8x=64
作业: 1.根据实验的经过和结果，写1份实验报告，2.报告要求阐述秋水仙素诱导植物细胞染色体数目加倍的机制，并把实际观察到的洋葱2n=4x中期分裂相绘图。