多倍体植物的特点

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。

3、解离：植物的分生组织如根尖、茎尖等需要经过处理以便除去细胞之间的果胶层并使细胞壁软化，经解离的组织才能使压片步骤顺利进行。

L i n y e y u a n y i多倍体在自然条件下极为常见，将其应用于园艺作物的育种环节，可以提升作物的品质与产量，其应用优势非常明显，将其作为重要的育种方法，能够促进我国园艺产业的进步。

一、多倍体的特征与特性多倍体育种可以促进作物的增产增收，常用于培育大型果实领域，或者是培育营养成分较高的果实中，如育种蔬菜作物，由于四倍体蔬菜的经济优势要比二倍体蔬菜的优势更高，以番茄为例，四倍体番茄的维生素含量更丰富，并且生长态势比较好，与二倍体番茄相比，四倍体番茄的抗病能力较强。

多倍体在葫芦科的蔬菜育种中还会体现出其他特点，如无籽特性，产量也会随之提升。

需要注意的是，多倍体具有不可孕性，所培育出的果实或是无籽，或是少籽，如三倍体的无籽西瓜就是现代农业生产中广泛种植的品种，含糖量非常高而且抗逆性较强，适合在多种土壤中生长。

二、多倍体的产生途径1、自然产生自然条件下产生的多倍体植物，或是由于染色体加倍，或是由于染色体未减数。

若是染色体加倍，则至少要增加四倍的细胞或组织，可以由植物在自然条件下自发生成，未减数则是因为该条件下的雌雄胚子结合，那么就可以得到奇数的倍体，有时也可以得到偶数的倍体。

2、人工产生不仅可以自然条件下可以产生多倍体，在人工诱导的情况下也可以获得多倍体，如物理诱导方式与化学诱导方式，就是常见的人工诱导方式。

物理诱导方式包括温度刺激、机械创伤等，或者离心力、X 射线，都可能引发多倍体。

另外，在组织培养技术的应用中，离体组织的培养试验可以得出多倍体，能够有效的提升多倍体的产生频率，实验中的离体材料可以选择愈伤组织，但关于处理的浓度与时间尚未得出有效的结论，需要在实验中逐步观察和研究。

二、多倍体育种在园艺作物中的应用1、果树中的应用果树的多倍体情况较为常见，无论是果树的果实，还是种子，都可能会出现这种情况。

即使是在正常生长的状态下，果树也可能会出现多倍体，果实非常饱满，产量相对较高，具有较强的环境适应能力。

实验18 植物多倍体鉴定技术多倍体广泛分布于植物界，如普通小麦是异源六倍体，棉花是四倍体，栽培草莓是八倍体等，多倍体产生途径除自然发生外，化学药剂诱导是很有效的途径。

不管以何种方式产生，检测、鉴定多倍体就显得很重要和迫切。

鉴定多倍体，可采用间接和直接的方法。

间接方法包括形态学和细胞学的观察，直接法是直接对试材检测染色体的数目。

一般来讲，多倍体植物在形态学和细胞学上的特征表现为: 气孔、花器、花粉粒、种子、果实甚至叶片等明显变大，单位面积叶片上的气孔数目减少而密度降低等。

考虑到染色体观察、记数较为烦琐，首先对试材从形态学和细胞学上来初步判断是否为多倍体，然后把初步断定为多倍体的试材再观察、记录染色体数目是否真正地发生了倍性的变异，从而最终确定为多倍体。

芽变选种是无性繁殖植物育种的一种有效途径，多以嵌合体的形式存在，特别是多倍体芽变。

通过检测梢端分生组织LⅠ、LⅡ、LⅢ三层细胞的细胞、细胞核及核仁的大小，可以鉴定芽变材料倍性嵌合体的类型。

本实验学习多倍体鉴定的基本方法。

一、试材及用具1．试材:玉米、小麦、棉花、草莓、番茄、苹果等。

2．用具:显微镜、剪刀、培养皿、载玻片、盖玻片、吸水纸、镊子、纱布、酒精灯、物镜测微尺、目镜测微尺等。

3．试剂及配制（1）卡诺氏固定液: 冰醋酸1份，加纯（或95%）酒精3份，混匀，现用现配。

（2）醋酸纤维素液: 称取10g醋酸纤维素，加入到100 mL的丙酮溶液中，用玻棒搅拌数分钟至醋酸纤维素全部溶解。

（3）醋酸洋红染色剂: 取45 mL冰醋酸，加入55 mL蒸馏水，加热至沸腾，慢慢加入2 g洋红，煮沸约5 min，冷却后加入2% 硫酸亚铁。

过滤，贮于棕色瓶中。

（4）解离液: 铬酸2g，浓硫酸8 mL，浓硝酸3 mL，蒸馏水89 mL，充分混匀。

二、方法步骤（一）间接方法1．形态学观察观察试材的形态学特征，例如叶片、果实、种子、花器等是否有较明显的增大现象，如果肉眼就能观察到明显的增大现象，说明试材很有可能是多倍体。

上篇+中篇知识点1.2章1. 生物工程：又称生物工艺学，生物技术，是以生命科学为基础，利用生物体系和细胞工程原理生产生物制品和创新新物种的一门综合技术2. 细胞工程：应用生物科学理论，借助工程需原理和技术，有目的地利用或改进生物的遗传现象，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学研究3. 1885年卢克斯发现鸡神经细胞可以在生理盐水中存活并使用组织培养一词4.生长素与细胞分裂素的比例高时有利于根的分化，反之利于茎或芽的分化，比例想当时只分裂不分化5. 细胞工程的特点6. 细胞全能性：指分化细胞保留着全部的核基因，具有生物个体生长和发育所需的全部遗传信息，具有发展成完整个体的潜力7. 细胞分化：细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程，包括时间和空间的分化8. 脱分化:分化细胞失去特有的结构和功能变为具有分化功能的为分化细胞特性的过程，即分化的细胞在适当的条件下转变为胚性状态而重新获得分裂能力的过程9. 顶体反应：精子的头部接触到卵子表面时，位于其头部顶端的细胞器之一-顶体发生顶体反应，由顶体部分伸长为顶体丝，并分泌出多种酶蛋白（顶体蛋白）顶体蛋白溶解卵膜，使精子头部进入卵子的放射冠和透明带进入卵子，完成受精的过程10. 精子获能：刚排出的精子运动能力不能穿过卵子的放射冠和透明带，受雌性生殖道的分泌物（获能因子）作用后具有受精能力，这种作用称为精子获能11. 桑椹胚：动物胚胎的在64细胞以前的实心体12. 囊胚：在桑椹胚后，细胞团内部空隙扩大，成为充满液体的囊胚腔，此时的胚胎称为囊胚13. 受精后卵子通过两种机制阻止精子的进入：1.膜瞬间去极化2.通过皮质反应，破坏精子受体和形成精膜3章1.植物组织培养：将植物组织在适当的条件下诱导成长成完整植株的技术2.植物组织培养的优点：（1）便于人工控制培养条件；周期短，繁殖速度快（2）占地空间小、不受地区、季节限制（3）利于筛选突变体，是优良的品种培育的有效途径（4）利于繁殖珍惜、濒危动物，保持品种的特性3.植物组织培养再生植株的途径：①器官发生途径②体细胞胚发生途径p32自己看一下体细胞发生途径具体内容4.植物组织培养中的调节物质：（1）植物激素：自然状态下产生的对生长发育有显著作用的微量有机物（2）生长素：在植物体内的合成的原料为色氨酸，主要在顶端和幼嫩的叶片中合成，根也能合成作用：细胞水平上，刺激形成层细胞分裂、枝的伸长，根的生长，调节愈伤组织的形态建成（3）细胞分裂素：促进细胞分裂，诱导芽的形成并促进其生长的植物激素，自然状态下主要在根中形成（4）赤霉素：5.常用培养基：（1）富盐平衡培养基：目前使用最为广泛的一类如LS、MS 特点是：微量元素种类齐全、浓度高；元素间比例适当，离子平衡好，具有将强的缓冲能力，稳定性好，营养丰富，一般培养时无需加入有机成分（2）高硝态氮培养基：B5 N6 SH 特点是：硝酸钾浓度高，氨态氮浓度低，含有较高浓度的硫胺素（3）中盐培养基：代表培养基：Nitsch 特点是：大量元素无机盐为MS的一半，微量元素种类少，但含量高，维生素种类比MS多（4）低盐培养基：特点：无机盐有机成分含量浓度低，多用于生根培养6.试管苗玻璃化现象（1）玻璃化：组织培养过程中特有的一种生理失调或生理病变，试管苗呈变透明状，外观形态异常的现象，又称过度水化现象（2）原因：适应性的生理问题，是不能很好适应培养基和培养环境的结果（3）防治措施：适当提高光照强度，有助于克服玻璃化；注意通气，尽可能的降低培养容器内空气的相对湿度和改善氧气供应情况；适当降低培养基中NH4浓度；注意细胞分裂素和生长素的配合以及激素与钾离子的配合使用；控制温度，适当进行低温处理，避免过高的培养温度有利于消除玻璃化7.褐变（1）原因：当外植体处于机械损伤等逆境时，细胞膜的结构被破坏，酚酶催化多酚类化合物，使其发生氧化形成棕褐色的醌类物质和水；醌类物质经过非酶促聚合形成黑褐色物质（2）防治措施：选择适宜的外植体；选择适宜的培养条件；细胞筛选和材料预处理；使用抑制剂；使用吸附剂8.微生物污染问题措施:（1）改进外植体消毒方法。

植物多倍化的形式和原因植物多倍化是指一种自然或人工培育过程中，植物细胞中的染色体数目增加的现象。

植物多倍化有多种形式和原因，这些形式和原因对于我们理解植物生物学和植物育种都具有重要意义。

一、植物多倍化的形式1. 多倍体多倍体是指染色体数目超过正常二倍体的植物细胞。

多倍体可以是三倍体、四倍体、五倍体或更高倍体。

多倍体植物对环境的适应能力一般比二倍体植物更强，其形态和生理特征也会发生明显变化。

2. 倍性倍性是指植物细胞的染色体数目未发生变化，但具有一定的基因重复现象。

倍性植物可以是单倍性、二倍性、三倍性或更高倍性，其特征与多倍体类似，但染色体数目没有超过二倍体。

3. 花器官多倍化花器官多倍化是指花部分或全部器官的染色体数目增加。

花器官多倍化可以导致花的大小、颜色和形状的改变。

常见的花器官多倍化现象包括多瓣花、多雄蕊和多子房等。

二、植物多倍化的原因1. 环境胁迫环境胁迫是导致植物多倍化的重要原因之一。

植物在受到逆境压力时，为了增强生存能力，某些细胞可能会发生多倍化现象。

例如，高温、干旱、盐碱等环境胁迫都可能诱导植物细胞发生多倍化，以提高抗逆性能。

2. 染色体不分离染色体不分离是指在有丝分裂过程中，染色体未能正确地分离到两个细胞之间，导致染色体数目发生变化。

染色体不分离可能是由于染色体连锁、染色体断裂、染色体交叉等原因引起的。

3. 育种和繁殖手段育种和繁殖手段是人为引发植物多倍化的重要途径。

人们通过人工杂交、组织培养、化学诱变等手段，可以诱导植物细胞发生多倍化，从而获得新品种、改良品种或增加植物的生殖能力。

4. 天然杂交天然杂交是指不同种植物的花粉与雌蕊结合，形成杂交胚珠，进而发生多倍化现象。

天然杂交可以导致植物基因的重新组合和染色体的数目增加，从而增加种群的遗传变异程度。

总结：植物多倍化是植物细胞中染色体数目增加的现象。

其形式包括多倍体、倍性和花器官多倍化等。

植物多倍化的原因可能是由于环境胁迫、染色体未分离、育种和繁殖手段以及天然杂交等因素引起的。

1．诱变育种（1）原理：基因突变（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等）或化学因素（如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂）或空间诱变育种（用宇宙强辐射、微重力等条件）来处理生物。

（3）发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期（4）优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。

（5）缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。

改良数量性状效果较差，具有盲目性。

（6）举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等2．杂交育种（1）原理：基因重组（2）方法：连续自交，不断选种。

（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子）（3）发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期（4）优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

（5）缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

（6）举例：矮茎抗锈病小麦等3．多倍体育种（1）原理：染色体变异（2）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（3）优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。

（4）缺点：结实率低，发育延迟。

（5）举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦4．单倍体育种（1）原理：染色体变异（2）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。

（3）优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。

（4）缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

（5）举例：“京花一号”小麦5．基因工程育种（转基因育种）（1）原理：基因重组（2）方法：基因操作（目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定）（3）优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。

多倍体对植物进化的意义1. 嘿，小伙伴们，今天咱们来聊一个超级有趣的话题：植物界的"变形记"——多倍体！这可不是普通的变化，简直就像植物界的超级英雄变身一样神奇！2. 你们知道吗？多倍体就像是植物的基因翻倍运动。

普通植物的染色体是一对一对的，但多倍体植物就像开挂一样，染色体成倍增加，简直是植物界的"大胃王"！3. 这种变化带来的好处可多啦！想象一下，多倍体植物就像是把自己的"装备"翻了倍，细胞变得更大，叶子更厚实，果实更饱满。

就像我们从小个子一下子变成了大高个，多威风啊！4. 多倍体植物特别厉害的地方是，它们特别能抗压！寒冷？没问题！干旱？扛得住！就像穿上了一件超级防护服，各种恶劣环境都不怕。

这让它们在进化过程中占尽了便宜。

5. 有意思的是，多倍体植物还特别会"创新"。

因为基因多了，它们就有更多机会产生新特征。

这就像是给画家更多颜料，能画出更多新花样。

这些新特征让植物在进化中有了更多选择。

6. 在农业上，多倍体可了不得啦！我们吃的小麦，那可是六倍体呢！就是把三种不同小麦的染色体都揉在了一起，这才有了现在又大又香的面包。

想想看，这不就是植物界的"三国合并"吗？7. 西瓜也是个有趣的例子。

野生西瓜又小又苦，经过多倍体育种后，就变成了现在又大又甜的模样。

这简直就像是植物界的"丑小鸭变天鹅"！8. 多倍体还能帮助植物"跨界"发展呢！不同种类的植物通过多倍体，可以产生全新的物种。

这就像是植物界的"联姻"，产生了更优秀的后代。

9. 在自然界中，多倍体植物特别能适应各种环境。

从高山到平原，从寒带到热带，到处都能看到它们的身影。

它们就像是植物界的"适应能力担当"！10. 科学家们发现，地球上差不多有70%的被子植物都经历过多倍体化。

这说明多倍体可不是什么稀罕事，而是植物进化的重要推手！11. 多倍体对植物进化的贡献，就像是给植物开了一扇新世界的大门。

四倍体植株特点四倍体植株是指具有四套染色体组的植物体，其基因组中每一条染色体都有两个等位基因。

四倍体植株是多倍体植物中常见的一种，与二倍体植株相比，具有一些独特的特点。

四倍体植株在形态上通常比二倍体植株更为高大壮观。

由于四倍体植株具有更多的染色体，其细胞体积较大，因此植株整体上呈现出更加粗壮的外观。

此外，四倍体植株的叶片和花朵也往往比二倍体植株更大、更鲜艳，给人一种更加繁茂、花哨的感觉。

四倍体植株在生长速度上通常较快。

由于四倍体植株具有更多的基因副本，这使得其细胞分裂及生长过程中的代谢活动更为频繁。

因此，四倍体植株的生长速度较快，根系和茎干的生长迅猛，能够更快地吸收和转运养分，提供更多的能量和物质支持植株的生长发育。

四倍体植株在抗逆性和适应性方面也表现出一定的优势。

四倍体植株具有更高的基因多样性，能够产生更多的基因型组合，从而增加了植株对环境变化的适应能力。

在环境恶劣或胁迫条件下，四倍体植株往往能够更好地适应并存活下来。

四倍体植株在生殖方面也具有一些独特的特点。

四倍体植株通常无法与二倍体植株进行正常的有性生殖，因为四倍体植株在雌雄配对时染色体数目不匹配，无法正常进行配子的形成和结合。

因此，四倍体植株通常只能通过无性繁殖的方式进行繁殖，如分株、扦插等。

四倍体植株在遗传改良和育种方面具有一定的应用潜力。

由于四倍体植株具有更多的基因副本，使得其在杂交育种中具有较高的杂种优势和杂种强度，能够产生更多的变异体和多样性，为育种工作提供更多的选择和可能性。

此外，四倍体植株还可以通过基因组编辑等技术手段进行基因改良，使其具备更好的抗病虫害能力、耐逆性和产量性能。

四倍体植株具有较高的生长速度、抗逆性和适应性，形态上更为高大壮观，具有一定的繁殖特点和育种潜力。

通过深入研究和应用四倍体植株，可以为植物遗传改良和农业生产提供更多的选择和可能性，推动农业的发展和进步。