甜玉米染色体制片及核型分析开题报告

华南师范大学
植物生理学综合实验开题报告
课题名称:果皮与果肉的营养成分分析
课题组组员:谭晓东杨晓梅王宜敏
指导老师:叶庆生老师
所在班级:10生科四班
开题时间:2012/11/26
1. 研究背景
甜玉米营养极其丰富,富硒抗癌,含有大量微量元素,如铁、锰、钙、铜,还含有生物碱、维生素D1、D2、B6和赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸等7种氨基酸,特别是微量元素硒的含量为普通玉米的8倍(硒具有预防心脑血管疾病,防癌抗癌的功效),是全球性的营养功能食品。

甜玉米是一种集粮、果、蔬、饲为一体的经济型作物,鲜穗可直接上市或加工,与普通玉米相比.其营养价值高,含人体必需的氨基酸和蛋白质、糖和多种维生素。

据悉,经常食用甜玉米能降低胆固醇,防止动脉硬化,预防胃肠癌症及糖尿病和胆石症等。

因此,甜玉米在发达国家和地区受到人们的普遍欢迎。

了解和掌握国内外甜玉米的生产、加工及育种研究现状,对于优化农业产业结构、繁荣农村经济、增加农民收入、促进我国甜玉米产业发展.具有重要意义。

甜玉米不是玉米的一个种,也不是zea mays种内分离出来的一个亚种。

它是由于一个或几个基因的存在而不同于其他玉米的一种类型。

甜玉米是菜用玉米的一个类型。

与普通玉米相比,甜玉米中可溶性糖向淀粉的转化较慢。

一个隐性突变体等位基因shrunken-2早在1950年即被发现。

籽粒发育的早期,糖分总是成倍地积累。

直到30年前,含糖的(su)等位基因才在甜玉米的第4染色体上被确认。

还有最
少7个其他基因影响着胚乳碳水化合物的合成,在甜玉米品种中,单独存在或连锁,都可利用,但用得最广泛的还是shrunken-2(sh2)。

甜玉米的甜质性状是由1个或多个隐性纯合基因所控制,由于这些隐性纯合基因的存在阻断了籽粒胚乳中糖分向淀粉的转化过程,致使籽粒中糖分积累增多、含量增加,不同的基因类型其糖分含量及糖分种类不同。

甜玉米在遗传上因基因控制类型不同而分为普通甜玉米、超甜玉米、加强甜玉米和混合型甜玉米4种不同类型。

2. 进度分析
甜玉米起源于美国, 早在哥伦布发现新大陆之前, 印第安人就已在种植甜玉米。

国外对甜玉米的遗传研究及育种工作开展较早, 美国在世界上居领先地位。

1836 年诺埃斯#达林育成第一个甜玉米品种/ 达林早熟。

1900~ 1907 年, 美国开始正式设立甜玉米育种项目。

1911 年Eest 和Hayes 描述了甜玉米的su 基因, 指出su1 是胚乳的一个隐性突变基因, 它在乳熟期能阻止糖分向淀粉转化, 不仅使蔗糖等可溶性糖含量显著高于普通玉米, 而且可大大累积WSp。

1924 年琼斯育成第一个白粒/ Redgreen0甜玉米单交种并进入商品生产, 1927 年史密斯育成著名单交种/ 高登彭顿广泛栽培至今。

今天以su1 基因为基础的甜玉米已有几百个杂交种在世界各地销售。

1956 年Peat 等研究指出, su 突变体(普甜玉米) 能产生WSp, 但其胚乳可溶性糖的总量较低( 一般为8% ~ 10%)。

1921 年Hatchinaon 发现凹陷胚乳突变体, 它受凹陷基因sh1 控制, 可以大大减少胚乳中的淀粉含量, 以致于成熟时籽粒表现为凹陷胚乳。

1953 年Laug hnan 报道了一种类似的突变体, 受凹陷基因sh2 控制, 它使种子干重成分的20% 变成了糖分, 相当于正常玉米的10 倍,并提出甜玉米育种利用sh2 基因的可能性。

1954 年Camerson 发现两个胚乳突变体脆弱-1( bt1) 和脆弱-2(bt2) , 其作用与sh2 基因相似。

1959 年Laughnan 培育出第一个以sh2 为背景的“超甜玉米”杂交种伊利诺斯Xtra。

夏威夷大学以bt 1 和bt2为遗传基础培育出超甜玉米夏威夷6号和9号。

1954、1956 年Camerson 等和Creech 等研究指出, sh和bt
突变体(超甜玉米) 籽粒乳熟期胚乳中可溶性糖分的含量比普甜玉米高一倍以上( 18% ~ 25% ) , 但不能积累WSp, 影响了甜玉米的食用品质。

普甜玉米总糖含量低而WSp 含量较高, 超甜玉米总糖含量高而WSp 含量低, 在se 基因被发现之前, 人们很难把高糖和高WSp 含量结合到一个材料中。

1973 年, Gonzales 发现I1167a甜玉米自交系具有与sh2 材料一样高的含糖量, 但WSp 与su1 甜玉米相似。

后来证明, 这是一个与su 基因相同的新的突变体, 对su 起修饰加强作用, 被定为se( Sugary enhancer ) , 成为“加强甜玉米”。

se 是
su1 的主效修饰基因, 只在su1 背景下表达, 但与su1
呈现独立遗传。

20 世纪80 年代后期培育成以su1se 隐性组合为遗传基础的加强甜玉米。

目前, 双、三隐性突变体已从研究阶段进入实用阶段, 著名的su1se 双隐性组合、复合突变体( aesu1Wx ) 正在被广泛研究。

1987 年D. V. Glover
报道了三隐性突变体su1sesu2 及其品种Symphony, 它的含糖量高达40% , WSp
含量也较高, 品质大大被改善。

近年来, 美国Rogers brother 公司等国外一些育种机构育成发放一批加强甜玉米杂交种。

3.1实验目的
植物细胞染色体的观察和分析,对于染色体核型分析以及培养过程中细胞变异等遗传学现象的研究具有重要意义。

玉米是遗传学研究的主要实验生物,对玉米的研究有很多。

玉米染色体制片常用的方法有压片法和去壁低渗法。

压片法容易造成细胞质残留过多,染色体计数不准确,去壁低渗法可以解决细胞质残留和染色体分散问题,但操作要求较高。

染色体制片技术作为细胞遗传学研究的基础,因而制作出稳定、清晰度高的片是实验成功的基础。

本实验主要是利用低渗法制甜玉米染色体的装片,并通过实验找出改进地方,最后对染色体进行核型分析。

3.2实验原理
染色体核型分析是根据染色体的长度、着丝点位置、臂比、随体的有无等特征,并借助染色体分带技术对某一生物的染色体进行分析、比较、排序和编号。

其分析以体细胞分裂中期染色体为研究对象。

不同物种的染色体都有各自特定的形态结构(包括染色体的长度、着丝点位置、臂比、随体大小等)特征,而且这种形态特征是相对稳定的。

经行核型分析后,可以根据染色体结构和数目的变异来判断生物的病因,比如是由于缺少了什么样的基因才导致的这种疾病
4.实验方法
制片观察核型分析
5.实验内容
5.1低渗法制片观察
1.催芽:将玉米种子水洗后浸泡1h-1.5h。

将种子置于垫有纱布的培养皿中,盖上盖, 25℃下培养。

2.取材预处理:待根尖长到1~2cm时,切根尖0.5cm,投入加有0.002M8-羟基喹啉与秋水仙素(1:1)混合液的烧瓶中,常温下处理3h。

3.酶解:用2.5g/L纤维素酶和2.5g/L果胶酶混合液酶解根尖3-
4.5h。

4.低渗:转移到离心管中,加0.075mol/LKCl 5ml,冲洗组织,连续洗3遍,洗后同样加入0.075mol/LKCl 5ml ,冲散组织,37℃恒温水浴锅低渗
20~30min,3000r/min离心10min后弃上清。

5.固定:沿离心管壁缓慢加入固定液5mL,吸打均匀后静置10min,3000r/min
离心10min 后弃上清。

6.再固定:重复上一步。

沿壁缓慢加入0.5ml固定液,吹打均匀。

7.滴片:取一张预冷载玻片,迅速用吸管取细胞悬液1~2滴滴在载玻片上,使其分散开来,然后酒精灯上微烤,使其粘附在玻片上。

8.染色:用GiemsaA液(pH=6.8)先染1min,接着加入GiemsaB染液,染色
10min。

9.观察:低倍镜中寻找中期分裂相,高倍镜下观察染色体性状。

5.2压片法制片观察
1. 催芽:先用75%酒精将甜玉米种子消毒处理,水洗后浸泡1h-1.5h。

将种子置于垫
有3张湿润滤纸的培养皿中,盖上盖,25℃下培养3d。

2.取材预处理:待根尖长到1~2cm时,切根尖0.5cm,投入加有0.002M8-羟基喹啉与秋水仙素(1:1)混合液的烧瓶中,常温下处理3h。

3.固定:用蒸馏水冲洗2~3次,吸去蒸馏水,注入固定液(卡诺氏固定液)固定4h。

4.酶解:用2.5g/L纤维素酶和2.5g/L果胶酶混合液酶解根尖3-4.5h,吸掉酶液,加入0.1mol/L醋酸钠,接着再转入45%醋酸中。

5.染色:取材料于载玻片上,使用醋酸洋红染色15~20min,或改良品红染色
10~15min. 压片:加盖玻片,敲片观察。

6.观察:低倍镜中寻找中期分裂相,高倍镜下观察染色体形状。

5.3核型分析
按李懋学、陈瑞阳的核型分析标准分析甜玉米的染色体。

6、实验条件
恒温培养箱、各种试剂(0.002M8-羟基喹啉、秋水仙素、乙醇、冰醋酸、酶解混合液、Giemsa染液等)、各种仪器(酒精灯、显微镜等)
7、可能会遇到的问题
7.1药品不齐
7.2实验室不能提供适宜环境
7.3实验过程中时间安排不合理
7.4仪器使用不方便
8.预期结果
成功制出好片,顺利完成观察,完成甜玉米核型分析。

9.进度安排
第八周星期三材料培养,星期六、日制片观察
第九周星期三、四继续制片观察,周六日染色体核型分析
第十周总结结果,写实验报告
10、参考文献
[1] 李懋学,陈瑞阳.关于植物核型分析的标准化问题[J].武汉植物研
究.1985,3(4):297-302.
[2]陈瑞阳.植物染色体标本制备的去壁、低渗法及其在细胞学中的意义[J].遗传学报,1982,9(2):151-159
[3]苏子潘.“87397”玉米新物种种质核型及分析[J].河南职技师范学
报,2001,29(3): 8-11.
[4]宗成志,李姝婧,吴士筠.杂交玉米华甜1号与登海9号染色体G-显带核型分析[J].现代农业科学,2008,15(10).
[5]刘纪麟.玉米育种学[M].北京:中国农业出版社,2001.
[6]张赞平.玉米染色体的制片及显带技术[J].洛阳农专学报,1995,15(1):6-11.
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