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植物多倍體的誘導及其鑒定
一、實(shí)驗目的1、通過(guò)實(shí)驗,掌握化學(xué)誘導植物多倍體的原理以及方法,學(xué)習利用秋水仙素誘導植物多倍體的一般方法及多倍體誘導在植物育種上的意義。
2.學(xué)習利用細胞學(xué)方法觀(guān)察鑒定多倍體的特點(diǎn)以及誘導染色體加倍后的細胞學(xué)表現,利用染色體分析的方法對多倍體的細胞做出準確判斷。
二、實(shí)驗原理
生物體的細胞核中都有相對穩定的染色體數目,這是物種的基本特征之一。多倍體是細胞中具有3個(gè)或3個(gè)以上的染色體組的生物體。在植物育種上,利用多倍體可以改良作物的經(jīng)濟性狀,同時(shí)還可以利用多倍體克服遠緣雜交過(guò)程中的障礙。
利用一些化學(xué)因素誘導植物產(chǎn)生多倍體,秋水仙素是誘導多倍體形成最有效和常用的藥品之一,利用秋水仙素處理正在進(jìn)行有絲分裂的細胞,可以抑制紡錘絲的形成,使細胞有絲分裂中期紡錘絲斷裂或紡錘體形成受抑制,有絲分裂后期,復制的染色體無(wú)法移向兩級,細胞內的染色體加倍,形成多倍體。因此在適宜濃度的秋水仙素作用下,它既可以有效的阻止紡錘體的形成,又不至于對細胞發(fā)生較大的毒害,因此,細胞經(jīng)一定時(shí)期后仍可恢復正常,繼續分裂,只是染色體數目加倍成為多倍性細胞,并在此基礎上進(jìn)一步發(fā)育成為多倍體植物。將秋水仙素處理的植物根尖,2(答:因為在同時(shí),從細胞內染色體數目的變化來(lái)看,對照組中
去百度文庫,查看完整內容>內容來(lái)自用戶(hù):夢(mèng)落西湖植物多倍體的誘導及其鑒定一、實(shí)驗目的1、通過(guò)實(shí)驗,掌握化學(xué)誘導植物多倍體的原理以及方法,學(xué)習利用秋水仙素誘導植物多倍體的一般方法及多倍體誘導在植物育種上的意義。
2.學(xué)習利用細胞學(xué)方法觀(guān)察鑒定多倍體的特點(diǎn)以及誘導染色體加倍后的細胞學(xué)表現,利用染色體分析的方法對多倍體的細胞做出準確判斷。二、實(shí)驗原理生物體的細胞核中都有相對穩定的染色體數目,這是物種的基本特征之一。
多倍體是細胞中具有3個(gè)或3個(gè)以上的染色體組的生物體。在植物育種上,利用多倍體可以改良作物的經(jīng)濟性狀,同時(shí)還可以利用多倍體克服遠緣雜交過(guò)程中的障礙。
利用一些化學(xué)因素誘導植物產(chǎn)生多倍體,秋水仙素是誘導多倍體形成最有效和常用的藥品之一,利用秋水仙素處理正在進(jìn)行有絲分裂的細胞,可以抑制紡錘絲的形成,使細胞有絲分裂中期紡錘絲斷裂或紡錘體形成受抑制,有絲分裂后期,復制的染色體無(wú)法移向兩級,細胞內的染色體加倍,形成多倍體。因此在適宜濃度的秋水仙素作用下,它既可以有效的阻止紡錘體的形成,又不至于對細胞發(fā)生較大的毒害,因此,細胞經(jīng)一定時(shí)期后仍可恢復正常,繼續分裂,只是染色體數目加倍成為多倍性細胞,并在此基礎上進(jìn)一步發(fā)育成為多倍體植物。
將秋水仙素處理的植物根尖,2(答:因為在同時(shí),從細胞內染色體數目的變化來(lái)看,對照組中。
一、實(shí)驗目的:1.了解人工誘導多倍體的原理,初步掌握用秋水仙素誘發(fā)多倍體的方法。
2.了解植物多倍體細胞染色體加倍的特點(diǎn)。二、實(shí)驗原理 自然界各種生物的染色體數目是相對恒定的,這是物種的重要特征。
遺傳學(xué)上把一個(gè)配子的染色體數,稱(chēng)為染色體組(或稱(chēng)基因組),用n表示。一個(gè)染色體組內每個(gè)染色體的形態(tài)和功能各不相同,但又互相協(xié)調,共同控制生物的生長(cháng)和發(fā)育、遺傳和變異。
由于各種生物的來(lái)源不同,細胞核內可能具有一個(gè)或一個(gè)以上的染色體組,凡是細胞核中含有一套完整染色體組的就叫做單倍體,也用n表示。具有兩套染色體組的生物體稱(chēng)為二倍體,以2n表示。
細胞內多于兩套染色體組的生物體稱(chēng)為多倍體,這類(lèi)生物細胞內染色體數目的變化是以染色體組為單位進(jìn)行增減的,所以稱(chēng)作整倍體。多倍體普遍存在于植物界,目前已知道被子植物中約有l/3或更多的物種是多倍體,除了自然發(fā)生的多倍體物種之外,還可采用高溫、低溫、X射線(xiàn)照射、嫁接和切斷等物理方法人工誘發(fā)多倍體植物。
在誘發(fā)多倍體方法中以應用化學(xué)藥劑更為有效。如秋水仙素、異生長(cháng)素,富民農等,都可以誘發(fā)多倍體,其中以秋水仙素溶液效果最好,使用最為廣泛。
秋水仙素溶液的主要作用是抑制細胞分裂時(shí)紡錘體的形成,使染色體向兩極的移動(dòng)被阻止,而停留在分裂中期的分布,這樣細胞不能繼續分裂,從而產(chǎn)生染色體數目加倍的核。若染色體加倍的細胞繼續分裂,就形成多倍性的組織.由多倍性組織分化產(chǎn)生的性細胞,可通過(guò)有性繁殖方法把多倍體繁殖下去。
如果將種子用秋水仙素浸漬,也可誘導多倍體植株產(chǎn)生。多倍體已成功地應用于植物育種。
用人工方法誘導的多倍體,可以得到一般二倍體所沒(méi)有的優(yōu)良經(jīng)濟性狀,如粒大、穗長(cháng)、抗病性強等。三倍體西瓜、三倍體甜菜、八倍體小黑麥已在生產(chǎn)上得到廣泛的應用。
染色體加倍后必須進(jìn)行鑒別,同源多倍體主要是根據形態(tài)特性來(lái)判斷,如葉色、葉形及氣孔和花粉粒的大小。最為可靠的方法,是待收獲大粒種子后,再將這些大粒種子萌發(fā),制備根尖壓片,然后檢查細胞內的染色體數目,只有染色體數目加倍了,才能證明植株已誘變成為多倍體。
三、實(shí)驗材料 玉米(2n=20),大麥(2n=18)、水稻(2n=24)的種子,或洋蔥的鱗莖。四、實(shí)驗器具和藥品:l.用具:顯微鏡、載玻片、蓋玻片、培養皿、鑷子、刀片、滴管,吸水紙和測微尺。
2.藥品:0.1%和0.025%秋水仙素溶液,1mol/L HCl溶液 、改良苯酚品紅溶液。五.實(shí)驗步驟1. 先剪去洋蔥的老根,然后置于盛滿(mǎn)水的燒杯口上,等新長(cháng)出的不定根長(cháng)約1.5-2mm左右時(shí),移到盛有0.01-0.1%濃度的秋水仙素中,直到根尖膨大為止。
誘導后細胞為多倍體細胞。也可以采用種子浸漬法。
處理種子時(shí),可先在—定濃度秋水仙素溶液中浸種24小時(shí)左右,在鋪有濾紙的器皿上浸漬種子。再注入0.1%-0.025%濃度的秋水仙素溶液,為避免蒸發(fā)宜加蓋并置于暗處,放入20℃培養箱中,保持適宜的發(fā)芽溫度,干燥種子處理的天數應比浸種多l天左右。
一般發(fā)芽種子處理數小時(shí)至三天或多至十天左右。對于種皮厚發(fā)芽慢的種子,應先催芽后再行處理。
已發(fā)芽的種子用較低的濃度處理較短的時(shí)間,秋水仙素能阻礙根系的發(fā)育,因而最好能在發(fā)根以前處理完畢。處理后用清水沖洗,移栽于盆缽或田間。
所誘導種子長(cháng)成的植株為多倍體植株。蠶豆根尖端處理時(shí),秋水仙素濃度比洋蔥根尖高,在1%以上。
也可在植株的芽原基處進(jìn)行處理,誘導芽變,形成多倍體枝條,再將其進(jìn)行扦插以獲得多倍體植株。2.取下已膨大的根尖或幼芽,水洗后進(jìn)行常規制片(固定,保存,水洗,酸解,水洗,制片,染色,壓片等過(guò)程),染色時(shí)滴上一、二滴改良苯酚品紅染液,10-15分鐘以后壓片。
3.觀(guān)察多倍體細胞染色體的形態(tài)并統計其染色體數目。六、注意事項:1. 秋水仙素處理時(shí)間應根據供試材料的細胞周期而定,當處理時(shí)間介于供試材料細胞周期的一倍到兩倍之間時(shí),可觀(guān)察到細胞由二倍體變?yōu)樗谋扼w,當處理時(shí)間多于供試材料細胞周期的兩倍以上時(shí),供試材料的細胞可從四倍體變?yōu)榘吮扼w,因此,在培養多倍體細胞時(shí),應注意用秋水仙素的處理時(shí)間;此外,秋水仙素的濃度對處理效果也有影響,應注意掌握。
2. 多倍體細胞中染色體的形態(tài)有兩種,一種為一條染色體含有一條單體,另一種為一條染色體含有兩條單體,應注意觀(guān)察,并思考其形成原因。3. 秋水仙素為劇毒藥品,實(shí)驗中應注意不要將藥品沾到皮膚上,眼睛中。
如果沾到皮膚上,應用大量自來(lái)水沖洗。
由于種屬間存在著(zhù)種種隔離機制,致使遠緣雜交常表現不親和或獲得的遠緣雜種表現不育。
當選定作親本的兩個(gè)種,存在著(zhù)交配不親和的情況下,可以選擇與雙親或雙親中的一方能夠進(jìn)行交配的第三個(gè)種,先與某一親本進(jìn)行雜交,然后利用得到的雜種作為媒介者,再與另一親本雜交,以克服所選定的兩種親本之間的不親和性,這個(gè)方法稱(chēng)為媒介法。選定作雜交的兩個(gè)種,若存在交配不親和時(shí),可在雜交之前,預先將兩者接在一起。
其中一個(gè)親本應選用已結果的成年樹(shù),將另一親本種的接穗嫁接在它的樹(shù)冠上。作接穗的親本中,最好選用年幼的實(shí)生芽條。
通過(guò)嫁接,為使砧木對接穗發(fā)揮更大的影響,砧木必須留有足夠的枝葉。克服遠緣雜種不育的方法:雜種胚的離體培養,將遠緣雜交所得到的種子,或在其發(fā)育中期取出幼胚,置于人工配制的培養基上,在無(wú)菌條件下培養,以促進(jìn)幼胚萌發(fā)發(fā)育成小苗,應用離體培養法有利于克服雜種種子不發(fā)芽或幼胚中途敗育。
雜種染色體加倍,對于能生長(cháng)發(fā)育成苗,但不能結實(shí)結籽的遠緣雜種,可在種子發(fā)芽的初期或幼苗期,用0.1-0.3%的秋水仙堿處理一定時(shí)間,使體細胞染色體加倍,獲得雙二倍體。雙二倍體在形成配子的減數分裂過(guò)程,每個(gè)染色體都有相應的同源染色體可以正常聯(lián)合配對,因此能產(chǎn)生具有二重染色體組的有生活力配子,從而能提高受精結實(shí)率。
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