植物多倍体诱发及细胞学鉴定
一、实验目的
1、通过实验掌握人工诱导多倍体植物的方法和技术，观察多倍体的特点。
2、利用染色体分析的方法对多倍体细胞做出准确判断。
二、实验原理
（一）多倍体
1、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。多倍体可以分为:
同源多倍体(具有3个以上相同染色体组的细胞或个体，且染色体组来源于同一物种（AAA，AAAA）；
异源多倍体(具有3个以上染色体组且染色体组来源于不同物种，通常由不相同的种杂交的杂种再经过染色体加倍而来（AABB，AABBDD）。
2、多倍体是适应恶劣环境条件的结果 。
3、自然界多倍体产生的原因：温度骤变，使细胞分裂时染色体不分离造成；有丝分裂时染色体分离而细胞没有分裂，导致体细胞染色体加倍；减数分裂时染色体没有减数，使生殖细胞染色体加倍。
4、多倍体植物的特性：
A巨大性 B可孕性低 C适应性强
D有机合成速率增加 E克服远缘杂交的不结实性 （二） 人工诱导多倍体的方法、原理及鉴定方法
1、 人工诱导多倍体的方法
A、物理方法
温度剧变、机械损伤、各种射线处理等
B、化学方法
各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等。秋水仙素是诱导多倍体的最有效的方法之一。
2、 秋水仙素的作用
A、细胞分裂时抑制纺锤体的形成
B、抑制细胞板的形成
C、无残效
3、诱导方法
A种子浸渍处理 B点滴法(滴定法) C 毛细管法
D 羊毛脂法 E球根处理 F复合处理
G离体组织水平上诱导单个细胞内染色体加倍
3、 鉴定方法
A、 间接鉴定：观察气孔的大小和花粉粒的体积最为可靠。
B、 直接鉴定：直接检查花粉母细胞或根尖细胞内的染色体数目。
三 、实验步骤
1、取材：取大蒜（洋葱、蚕豆、小麦等）发根至0.5-1cm，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。 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。
植物多倍体的诱发和鉴定
一、实验目的
通过实验，进一步了解人工诱导多倍体的原理，并初步掌握用秋水仙素诱发多倍体的一般方法及细胞学鉴定。
二、实验原理
染色体是遗传物质的主要载体。每一个物种都具有特定的形态特征。各个物种细胞内染色体的数目都是相对恒定的，这是一个重要的生物学特征。染色体数目和结构的改变，将会导致生物性状的改变。遗传学中把二倍体生物配子中所具有的染色体成为一个染色体组，通常用n来表示。而一个染色体组中包含的染色体数目成为染色体基数，用x表示。同一个染色体组的各个染色体的形态、结构和连锁基因群都彼此不同，但它们构成一个完整而协调的体系。
细胞中染色体数目的变异类型有两类：整倍体变异和非整倍体变异。整倍体变异指体细胞中染色体数目按染色体组的基数（x）成倍数增加或减少的现象。具有两套染色体组的生物体成为二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的整倍体为多倍体。多倍体按其来源可以分为：同源多倍体和异源多倍体，同源多倍体是指具有三个或三个以上相同染色体组的细胞或个体；异源多倍体是体细胞中含有两个以上不同类型染色体组的多倍体。
自然界中的多倍体主要存在于植物中，动物中的多倍体很少。多倍体可以在自然条件下产生，也可以人工诱导形成。人工诱导多倍体通常采用物理方法和化学方法。物理方法有高温、低温、超声波、嫁接和切断等，化学方法是使用秋水仙素、异生长素、萘骈乙烷来诱导多倍体。在诱导多倍体的方法中，以应用化学药剂更为有效，其中以秋水仙素效果最好，使用广泛。秋水仙素阻碍有丝分裂中细胞纺锤体的形成，这样细胞不能分离，产生染色体加倍的核。
本实验用适当浓度的秋水仙素处理洋葱或大蒜根尖，待根尖膨大后制片观察，可诱发多倍体。
三、实验材料
大蒜根尖
四、实验方法与步骤
（一）根尖多倍体的诱发
将大蒜去掉老根，置于盛水的培养皿上，25℃条件下培养发根，待不定根长出1cm时取出洗净，把水晾干后移到0.1%秋水仙素溶液中，根尖朝下，使根部浸没在药液中，于10℃培养箱中低温培养，直到根尖膨大为止。
实验四 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.
实验二十一 多倍体的人工诱发和鉴定
【实验目的】
1、通过实验掌握诱导植物多倍体的方法和技术，观察多倍体的特点及染色体加倍后的细胞学表现；
2、学习植物材料的固定方法和常规压片技术；
3、利用染色体分析的方法对多倍体的细胞做出准确判断。
【实验原理】
各种生物细胞中的染色体数目一般是恒定的，在自然因素和人工诱变因素（物理的、化学的）作用下，生物体细胞中的染色体数目也会发生变异，从而导致生物性状、育性、生活力等一系列改变。
多倍体是指具有了三套或三套以上完整染色体组的个体，分为三类。
同源多倍体（autoploid）：是指增加的染色体组来自同一物种（如水稻的同源三倍体、同源四倍体等）。
异源多倍体：是指增加的染色体组来自不同的物种（如普通栽培小麦）。
同源异源多倍体；是指使异源多倍体的染色体数再加倍所得个体，如人工合成的八倍体小粒野生稻。
自然发生多倍体的概率很低，如水稻中发生同源三倍体的频率为1/50000~1/30000。利用一些诱发因素可以人工诱变植物产生多倍体，这些因素包括物理的温度剧变、机械损伤、各种射线处理等，还有化学因素，如植物碱、麻醉剂、植物生长激素等处理方法。其中，秋水仙素（colchicine）是诱导多倍体形成最为有效和常用的药品之一。它是从百合科植物秋水仙属秋水仙（Colchicum autumnale）的种子和鳞茎中提炼出来的一种植物碱，对植物种子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等都可产生诱变作用，其分子式C22H25NO6。商品秋水仙素为淡黄色粉末，易溶于冷水、酒精、氯仿和甲醛，但在热水中溶解度较低，不易溶于苯和乙醚。毒性极强，可导致眼睛暂时失明及使中枢神经系统麻痹而导致呼吸困难。使用时要注意安全并需做好药品管理工作。
一般认为，秋水仙素的主要作用是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体不能向两极移动而被阻止在中期，染色体数目加倍，当秋水仙素处理停止后，细胞继续分裂，就形成多倍体的组织。若多倍体组织分化产生的是性细胞，则所产生的配子也是多倍性的，因而可以通过有性生殖途径把多倍体特性遗传下去。例如植物育种中，人工诱导的三倍体西瓜、三倍体甜瓜、八倍体小黑麦等已在生产中应用。 多倍体主要存在于植物中，动物中多倍体极少，仅发现马蛔虫（Parascaris equorum）（2n=4）和金仓鼠（2n=4x=44）分别是同源多倍体和异源多倍体，这是动、植物的发育及繁殖方式不同所致。第一，动物不能进行营养繁殖，加倍的体细胞不能形成多倍体；器官分化及配子形成早，体细胞加倍后难以通过配子传给后代。第二，动物是雌雄异体，对染色体不平衡极为敏感，配子中染色体数目发生异常后，容易引起不育，因此多倍体物种在动物中十分罕见。
