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实验03 低温诱导植物细胞染色体数目的变化目的要求通过观察低温诱导植物染色体数目的变化，了解自然界出现多倍体的原因实验原理用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，使细胞也不能正常分裂。
结果，植物细胞染色体数目发生变化。
材料用具洋葱或大葱、蒜均为二倍体，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液载玻片、盖玻片培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀实验步骤1）培养根尖：将洋葱放在装满清水的广口瓶，让洋葱的根尖接触水面。
（2）低温诱导：待洋葱长出1cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室（4℃），诱导培养36小时。
（3）固定细胞形态：剪去诱导处理的根尖约0.51cm，放入卡诺氏液中浸泡0.51小时，以固定细胞形态，然后用体积分数约95％的酒精冲洗2次。
（4）制作装片：取固定好的根尖，进行解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与“观察根尖有丝分裂”实验相同。
（5）观察装片：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。
视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，发生染色体数目变化的细胞中染色体数目可能为正常细胞的二倍。
确认某个细胞发生染色体数目变化后、再用高倍镜观察。
(1)低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理：有丝分裂前期，低温和秋水仙素都能抑制纺锤体的形成；后期，着丝粒分裂后染色体数目加倍；末期，由于没有纺锤体，染色体不能被牵拉到细胞两极，细胞无法实现一分为二，从而使得细胞内的染色体数目加倍。
当温度恢复正常或秋水仙素被细胞代谢消耗完全之后，染色体数目加倍的细胞又通过正常的有丝分裂产生更多的染色体数目加倍的子代细胞。
(2)两次漂洗的对比：①时间不同：第一次漂洗在固定之后解离之前，第二次漂洗在解离之后染色之前；②试剂不同：第一次用95%酒精漂洗，第二次用清水漂洗；③目的不同：第一次是为了洗去多余的卡诺氏液，第二次是为了洗去多余的解离液。
1.卡诺氏液的作用是提前把处于分裂旺盛时期的细胞及时的固定下来，比如上午的8点到10点是根尖分生区分裂比较旺盛的时期，为了试验的安排方便，可以先在上午固定下来，下午或者之后再做有丝分裂个过程的观察。
而低温诱导也是同样的道理，低温诱导后，在分裂旺盛的时候固定下来，方便之后的观察。
2.用改良苯酚品红染液，不用龙胆紫的原因是，龙胆紫容易染色过深，不能很好的区分染色体数目的变化，而改良苯酚品红染液对细胞核有很好的染色效果，对细胞质在短时间内不能染色。
3.实验中，在染色前应该先将根尖压碎，这样能使得更多的细胞被染色，因为课堂时间有限，不能使得染色时间太长，所以采用这样的办法。
4.洋葱根尖的有丝分裂周期为12h，根尖分裂最旺盛的时间段在上午的8点到10点。
低温诱导植物染色体加倍实验流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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实验十四低温诱导植物细胞染色体数目的变化知识总结材料用具蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16），培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱，卡诺氏液，质量浓度为0.01g/mL的甲紫（旧称龙胆紫）溶液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精。
方法步骤（1）将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。
取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，于室温（约25℃）进行培养。
待蒜长出约1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48～72h。
（2）剪取诱导处理的根尖0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
（3）制作装片，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。
（4）先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图象。
视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
注意事项（1）细胞已经被盐酸杀死，观察到的均为死细胞。
（2）选取分生区细胞。
（3）卡诺氏液用于固定细胞形态，维持染色体结构的完整性。
习题训练1．在某些真核细胞中，微管以中心体为核心组装延伸形成细胞骨架和纺锤体等结构，细胞内许多膜性细胞器和囊泡通过与微管结合从而分布在特定的空间或沿特定方向运动。
微管由微管蛋白构成，秋水仙素可以抑制微管的组装。
下列说法正确的是（）A．中心体由两个中心粒构成，是合成微管蛋白的细胞器B．中心体在洋葱根尖细胞有丝分裂前期参与形成纺锤体C．若用秋水仙素处理洋葱鳞片叶表皮可能会诱导细胞染色体数目加倍D．若用秋水仙素处理动物细胞，细胞的分泌、运动、分化会出现紊乱2．下列实验操作中不需要使用酒精的是（）A．提取叶绿体中的色素B．用花生子叶切片进行脂肪鉴定时，洗去浮色C．低温诱导植物染色体数目的变化实验中，冲洗卡诺氏液D．观察根尖分生区细胞有丝分裂的实验中，洗去解离液3．下列关于酒精的作用的描述，错误的是（）A．低温诱导植物细胞染色体数目变化实验中，用95%的酒精洗去卡诺氏液B．观察植物细胞有丝分裂需用体积分数为95%的酒精和质量分数为15%盐酸混合液进行解离C．用体积分数为95%的酒精和无水碳酸钠提取叶绿体中光合色素D．酵母菌无氧呼吸产生的酒精可用溴麝香草酚蓝溶液进行检测4．下图表示以某种作物中的℃和℃两个品种分别培育出℃℃℃三个新品种的过程，相关叙述正确的是（）A．用℃和℃培育成℃的过程中所采用的方法I和℃分别称为杂交和测交B．用℃培育出℃常用的方法℃是花药离体培养C．℃培育出℃常用的是化学或物理的方法进行诱变处理D．图中培育出℃所依据的原理是基因突变和基因重组5．紫色洋葱鳞片叶富含还原糖，鳞片叶外表皮呈紫色，内表皮无色透明，而管状叶呈绿色。
低温诱导加倍的原理哎，说到低温诱导加倍，这事儿可真有点意思。
你可能会想，低温不就是冷嘛，怎么还能诱导加倍呢？别急，听我慢慢道来。
首先，咱们得明白，低温诱导加倍，这其实是一种植物学上的术语。
简单来说，就是通过降低温度，让植物的染色体数量加倍。
这听起来是不是有点神奇？其实，这背后的原理，和我们日常生活中的一些现象还挺相似的。
想象一下，你把一块面团放在冰箱里，过一会儿拿出来，你会发现面团变硬了。
这是因为低温让面团里的蛋白质结构发生了变化。
植物细胞里的染色体，其实也是蛋白质的一种。
当温度降低时，染色体的结构也会发生变化，变得更紧密，更难以分离。
这就好比你在冬天穿了很多层衣服，虽然暖和，但行动起来就没那么灵活了。
染色体也是一样，低温让它们变得“僵硬”，在细胞分裂时，就不容易正常分开，结果就是染色体数量加倍了。
但是，这事儿也不是那么简单。
你得控制好温度，太低了，细胞可能会冻伤；太高了，染色体又恢复了原来的“灵活”。
所以，这就需要精确的温度控制，和对植物生长周期的深入了解。
我记得有一次，我在实验室里做这个实验。
我们用的是一种叫“矮牵牛”的植物。
这种植物对温度特别敏感，稍微有点变化，就能看到明显的效果。
我们把矮牵牛的种子放在不同的温度下培养，有的放在常温下，有的放在低温下。
过了几个星期，我们发现，放在低温下的矮牵牛，长出来的叶子明显比常温下的要大，而且颜色更深。
这说明，低温确实让矮牵牛的染色体加倍了，细胞分裂的速度也加快了。
但是，这事儿也有风险。
染色体加倍，虽然可以让植物长得更快，但同时也可能带来一些负面影响。
比如，染色体加倍的植物，可能会更容易受到病虫害的侵袭，或者在极端环境下生存能力下降。
所以，虽然低温诱导加倍听起来很神奇，但实际操作起来，还是需要很多专业知识和实践经验的。
这就像做饭一样，你得知道什么时候加调料，加多少，才能做出美味的菜肴。
总的来说，低温诱导加倍，是一种利用温度变化，来改变植物染色体数量的技术。
——低温诱导染色体加倍的原理，卡诺氏液、酒精、盐酸、
改良苯酚品红染液等试剂的作用
前情提要：
关键词：低温、染色体变异、卡诺氏液、酒精、盐酸、改良苯酚品红染液难度系数：★★★
重要程度：★★★★
基础回顾：
考点一览：低温诱导植物染色体数目的变化原理、步骤与现象
技能方法：
1．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
3．选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织的原因是：不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。
4．实验过程中，低温诱导时，应设常温、低温4℃、0℃三种，以作对照，否则实验设计不严密。
【易错警示】关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的3个易错提醒（1）细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。
（2）材料不能随意选取：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。
选材应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。
（3）着丝点分裂与纺锤体无关：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。
着丝点是自动分裂，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。
【课堂巩固】
1．下列有关实验操作的描述，正确的是（）
A．细胞中脂肪的鉴定、叶绿体中色素的提取和观察细胞的有丝分裂过程都使用了酒精
B．可将酸性重铬酸钾加入酵母菌培养液，以检测生成的呼吸产物
C．观察DNA和RNA在细胞中分布实验中，应选择染色均匀、色泽较深的区域观察
D．低温诱导染色体加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理
【答案】A。
低温诱导植物染色体数目的变化一、实验目的：1．学习低温诱导植物染色体数目变化的方法2．理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制二、实验原理：进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，使细胞也不能分裂成两个子细胞.结果，植物细胞染色体数目发生变化。
三、材料用具:洋葱或大葱、蒜均为二倍体，体细胞中染色体数为16,培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜，载玻片、盖玻片、冰箱，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15％的盐酸溶液，体积分数为95％的酒精溶液四、实验步骤:试剂及用途：（1）卡诺氏液:固定细胞形态.（2）95％酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
（3)解离液:(质量分数为15%HCI和体积分数为95%酒精1:1混合）使组织中的细胞分离开（4）清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。
（5）改良苯酚品红染液：使染色体着色。
五、注意事项:造成看不到染色体数加倍且无仿锤体的细胞原因较多，常见原因有：1）没有培养出分生区或没有剪取到分生区2)低温诱导时间不足3)解离不充分或漂洗不干净造成染色不足4)染色时间控制不当,看不清染色体5）没有低倍镜寻找过程六、实验结论：_________________________________________________________________________如没有观察到染色体加倍，分析可能原因。
七、秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，两者在原理上有什么相似之处？八、课后作业导与练课后作业，P116,9九、作业拓展—-—--—实验能力考查例题考试说明要求的实验与探究能力(1）能独立完成“生物知识内容表”所列实验。
包括实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握有关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。
低温诱导染色体加倍（必修二P88）一、实验目的：1．学习低温诱导植物染色体数目变化的方法2．理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制二、实验原理：思考题1、进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在的作用下分别移向两极，最终被到两个子细胞中去。
思考题2、用低温处理植物组织细胞，使受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。
思考题3、除低温外，你还知什么因子会引起染色体数量变化？三、方法步骤：1、低温诱导：培养洋葱根。
待洋葱根长出1cm左右时，将整个装置放入冰箱的低温室内（40C）。
诱导培养36h。
2、固定形态：思考题4、剪取诱导处理的根尖约0.5-1cm，放入中浸泡0.5-1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲冼2次3、制作装片：思考题5、制作装片需要哪些环节？思考题6、体积分数为15%的盐酸溶液，改良苯酚品红染液在这个实验中分别起什么作用？思考题7、体积分数为95%的酒精溶液在这个实验中起什么作用？4、观察：用显微镜观察，并寻找发生了染色体数目变化的细胞。
思考题8、先用低倍镜观察的目的是什么？思考题9、有人认为通过上述实验可以得出“低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化”这一结论，你同意吗？为什么？思考题10、秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？四、课堂练习：1．下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是A．低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成B．改良苯酚品红液的作用是固定和染色C．固定和解离后的漂洗液都是95%酒精D．该实验的目的是了解纺锤体的结构2．用浓度为2％的秋水仙素，处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。
那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢?请对这个问题进行实验探究。
低温诱导植物细胞染色体数目加倍
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中的作用。
2．应用植物染色体制片技术，鉴别诱导后染色体数目变化。
3．学会探究性实验的设计方法。
二、实验原理
通过低温阻碍细胞内酶促反映的进行，从而导致细胞分裂时形成纺锤体所需ATP的供应途径受阻，使细胞分裂过程中完成染色体加倍而细胞不能分裂，达到染色体数目加倍。
从理论上讲，观察染色体数目的最佳时期是分列中期，可当纺锤体的行成受到抑制时，细胞分裂就停止在了前期，不再出现中期、后期，只有当细胞分裂进入到第二周期的中期时，才能确保低温诱导染色体数目变化的成功。
因此，低温处理的时间至少要有一个半周期的时间。
低温抑制了纺锤体的形成，同时也降低了酶的活性，细胞分裂的速度减慢，细胞周期会延长。
三、实验仪器与试剂
1.材料：蚕豆
2.试剂：秋水仙素
3.仪器：超低温冰箱
四、实验步骤与方法
（1）培养根尖蚕豆种子于 30℃～ 40℃水浴中浸种 3 ～ 4h 后，取出放入带有湿润纱布的培养皿中于10℃培养，每 2d 换一次水。
注意水要浸过蚕豆种子体积的 1/3。
(2)低温诱导处理待实验材料长出约 1cm 左右根时，将实验材料平均分两组: 实验组于2℃的冰箱中进行低温诱导培养 36h 后( 换水时注意用 2℃的水，减小实验的误差) ，于15℃～20℃恢复常温培养 10 ～12h( 即小于实验材料一个细胞周期的时间) 。
对照组于15℃～ 20℃常温进行培养，注意经常换水。
(3)取材、固定、解离、漂洗与染色常规“植物细胞有丝分裂”制片方法［1］。
(4)显微观察与数据统计分析随机观察并统计10 个视野中分裂期和非分裂期细胞，计算分裂指数( mitotic index，MI) 。
细胞分裂指数 = 分裂期细胞数/全部细胞数×100%。
统计数据进行卡方检验。
五、实验记录
( 1) 培养根尖蚕豆种子于 30℃～ 40℃水浴中浸种 3 ～ 4h 后，取出放入带有湿润纱布的培养皿中于10℃培养，每 2d 换一次水。
注意水要浸过蚕豆种子体积的 1/3。
(2)低温诱导处理待实验材料长出约 1cm 左右根时，将实验材料平均分两组: 实验组于2℃的冰箱中进行低温诱导培养 36h 后( 换水时注意用 2℃的水，减小实验的误差) ，于15℃～20℃恢复常温培养 10 ～12h( 即小于实验材料一个细胞周期的时间) 。
对照组于15℃～ 20℃常温进行培养，注意经常换水。
3.取材：待蚕豆根尖长至2cm时取其根尖顶端（0.5-1cm）
4.预处理:将取下的根尖置于盛有对二氯笨饱和水溶液的青霉素瓶中，浸泡处理3-4 h。
5.固定：经过预处理的根尖，用水清洗，用甲醛-冰醋酸（3：1）固定溶液固定6-24h,固定材料可转入70%酒精中，于4℃冰箱中保存备用。
6.解离：倒去固定液，用蒸馏水漂洗2-3次。
7.染色：将根尖放在载玻片上，切下顶端1-2mm,滴加石炭酸品红溶液进行染色，5min左右即可。
8.压片：盖上盖玻片，用镊子柄轻轻敲打盖玻片，分生组织细胞即铺成薄薄一层；然后用滤纸吸取多余染液，用铅笔的橡皮头敲打，使细胞和染色体分散。
9.镜检观察：在显微镜下仔细观察，寻找染色体轮廓清晰、适中、分散而不重叠的分裂中期相。
10.封片：拔压好的染色体标本放在冰箱冷冻室，然后用刀片将盖玻片快速掀开，盖玻片和载玻片同时于37℃左右的烘箱中烘干。
载玻片、盖玻片经二甲苯透明，滴中性树胶，即制成永久制片。
载玻片、盖玻片分别用新的盖玻片、载玻片封片。
六、实验结果与讨论
1.本实验根据低温诱导染色体加倍和细胞同步化原理进行改进，即在常规低温诱导后，恢复常温培养，时间小于实验材料一个细胞周期，再进行后续有丝分裂临时装片制作。
镜检结果显示，实验组有丝分裂指数明显高于对照组( 图 1、表 1) 。
结果提示低温处理抑制纺锤体形成，细胞分裂就停止在了分裂前期，相当于细胞同步化过程。
恢复常温培养一个细胞
周期内，原本阻滞在分裂前期的细胞继续进行分裂，便出现一个明显的细胞分裂高峰，可见数量较多的分裂期细胞。
图 1 蚕豆根尖实验组有丝分裂图及分裂期细胞
表 1 蚕豆根尖常温培养与低温诱导细胞的分裂指数
注: 经卡方数据检验得: P ＜ 0． 05，蚕豆根尖实验组与对照组细胞分裂差异显著。
2. 讨论
（1）恢复常温培养步骤的改进根据上述低温诱导染色体加倍和细胞同步化原理［1 ～4］，对本实验现有方案改进后，通过比较实验组和对照组的细胞分裂指数，使实验结果直观化、数据化，结果检验更加合理可信。
在中学教学中，学生通过该实验方案的操作，加深对低温诱导染色体数目变化本质的理解，并进一步延伸其在生产实践例如细胞同步化中的应用，从而在真正意义上达成知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标。
（2）关于实验的细节问题具体讨论如下: ①选材前期工作通过比较多种实验材料，发现洋葱、蚕豆为本实验的理想材料。
首先两种常见植物为学生所熟知的，选取其作为实验材料，符合课程标准关于“注重与现实生活的联系”的课程理念; 其次蚕豆、洋葱的染色体数
目较少，染色体形态明显，易在显微镜下观察。
再者两者的根尖易培养，培养条件简单。
以蚕豆为实验材料的须注意:[5]①注意购买渠道。
建议从正规的种子公司购买当年的蚕豆种子，以保证种子的萌发率。
根据农作经验，蚕豆一般在暮春收种，当年入冬之后再次播种。
因此，在播种当年的秋天才可能购买到当年收获的新种。
教师应根据实验开展的时间，提前准备好蚕豆种子; ②注意培养温度。
蚕豆在初冬播种，因此其种子萌发的适宜温度大约是 10℃。
而根据多数中学的教学进度，一般在入夏时开展本实验。
因此蚕豆培养需要在冷柜中保持 10℃左右进行;③蚕豆在培养之前需要放在 30℃～ 40℃的水浴锅中进行浸种，有利于蚕豆种子快速萌发。
待胚根萌发至1cm 左右，即根尖细胞分裂旺盛时，进行低温处理。
( 2) 低温诱导温度和时间及常温的恢复培养以洋葱和蚕豆为实验材料，低温处理的的最佳温度应控制在 2℃～4℃。
关于低温诱导时间，应视具体实验材料而定。
现有资料对同一种材料说法也不一。
就本实验方案选用的蚕豆而言，低温诱导 36h，细胞同步化效果最佳。
本实验方案关键步骤是低温诱导后恢复常温培养。
恢复培养的时间应严格控制在实验材料一个细胞周期以内。
这样，经前期低温处理同步化的细胞，在恢复常温培养后，才会出现一个明显的细胞分裂高峰。
如果恢复培养时间超过一个细胞周期，样品的细胞分裂指数将恢复为 3% ～ 4%。
就本实验方案，由于蚕豆根尖分生区细胞细胞周期为 17． 3h[6]，因此建议常温恢复培养时间为 10 ～12h。
( 3) 取材、固定、解离和染色建议取材后将根尖固定。
固定液能迅速穿透细胞，将细胞的形态固定并维持染色体结构的完整性，达到优良的染色效果[1]。
用固定液固定之后的材料要用 95%的酒精进行充分冲洗，否则会影响实验材料的解离。
解离充分但不能过度。
具体时间根据不同的实验材料区别对待。
例如，蚕豆的根尖由于细胞壁比较厚，解离的时间要25 ～ 30min，也可以在 30℃左右的水浴锅中进行解离。
洋葱根尖细胞常温解离的时间为20min。
染色之前要用蒸馏水将解离液冲洗干净，必要时可用 0．5mol/L 氢氧化钠略洗以中和解离液，再用蒸馏水充分冲洗，以确保染色的效果。
建议使用改良苯酚品红染液，能够特异对细胞核染色，而细胞质几乎无色透明，易于观察。
染色时间一般为 5min。
七、参考文献
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［5］张铭清，林荔，肖义军． 2011．对“低温诱导植物染色体数目变化”实验细节上的补充．生物学通报，46( 9) : 56 ～57
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