秋水仙素诱导大蒜多倍体

秋水仙素诱导大蒜多倍体
Garlic polyploid induction by colchicine
摘要：[ 目的] 了解人工诱导多倍体的原理，学习用秋水仙素诱发多倍体大蒜的方法，学习识别多倍体植物的形态特征及其细胞学特点。

[ 方法] 以秋水仙素为诱变剂, 比较不同浓度对大蒜的多倍体诱导效应。

[ 结果] 经秋水仙素处理过的植株,在相同的处理时间内, 随着秋水仙素浓度的升高, 染色体加倍率升高。

）当处理时间相同，秋水仙素浓度分别为0、0 .05 % 、0 .1% 、0.15%、0.2%时，加倍率分别为0、57%、19%、20%和24% 。

当秋仙素浓度为0 .05% , 染色体加倍率达到最高, 为57% 。

多倍体在形态、细胞组织学上与二倍体差异明显,细胞核变大,染色体数目加倍。

关键词：大蒜多倍体秋水仙素
Abstract：[objective] To understand the principle of artificially induced polyploidy and the way to learn with colchicine inducing polyploid garlic, Learn to identify the morphological and cytological characteristics of polyploid plants. [method] With colchicine as mutagen, compare different concentrations of garlic of polyploid induction effect. [results] With the same induced time, with the increase of concentration of colchicine, chromosome doubling rate rises. When inducing with the same time, the colchicine concentration were respectively 0, 0. 05%, 0. 1%, 0.15%, 0.2%, and the double rate was 0, 57%, 19%, 57% and 24%. When autumn fairy element concentration is 0. 05%， the chromosome doubling rate is highest, at 57%. Polyploid and diploid differences in morphology, cell histology, cell nucleus, chromosome number.
Key words：garlic polyploidy colchicine
多倍体育种是植物育种的重要途径之一, 它不仅可对性状进行改良, 还可提高植物体内相关成分的含量。

植物多倍体往往表现出部分器官增大, 营养成分丰富, 产量高, 次生代谢成分增加以及抗逆性强等优点。

多倍体育种对改良无性繁殖作物的营养器官具有明显的优越性。

大蒜( Alliumsativum L.) 为百合科葱属蔬菜, 有抗癌, 防癌, 杀菌作用, 具有很高的营养和药用价值。

基于大蒜属于无性繁殖作物,染色体数较少( 2 n =16) , 因此十分适合进行多倍体育种。

近年来, 利用化学诱变剂进行多倍体诱导研究和实践越来越多, 其中秋水仙素是较理想的诱变剂之一 , 但目前利用秋水仙素对大蒜进行多倍体诱导研究较少。

因此, 我们通过用不同浓度的秋水仙素对大蒜鳞茎生长点进行相同时间的处理, 探讨大蒜多倍体的诱导，旨在探索一般条件下诱导大蒜染色体加倍的有效方法。

1 材料与方法
1 .1 材料供试材料: 在市场购买的普通大蒜。

1 .
2 试验方法
1 .
2 .1 材料预培养。

将饱满大蒜蒜瓣去皮后, 插在干净湿润细沙中,室温下培养，待根尖长至2 mm 左右时将蒜瓣取出, 洗去沙子, 挑生长良好的蒜瓣作为多倍体诱导的材料和对照材料。

1 .
2 .2 秋水仙素处理。

用饱含浓度分别为0 .05 % 、0 .1% 、0.15%、0.2%秋水仙素溶
液和作为对照含有等量蒸馏水的培养皿培养36h，每一组合处理4到5个蒜瓣。

1 .3 倍性鉴定在8 :00 ～9 :00 切取幼嫩根尖, 用自来水洗净, 放在固定液（无水乙醇—冰醋酸 3∶1) 中固定24 h, 蒸馏水漂洗3 次, 每次10 min,60 ℃水浴中用1 mol/ L 盐酸解离5 min, 蒸馏水漂洗
2 ～
3 次, 漂去盐酸,小心切取根尖, 置载玻片中央, 加石炭酸品红1 滴, 染色15min 后, 压片, 镜检并拍照。

2 结果与分析
2 .1 变异植株的细胞学鉴定秋水仙素处理后的大蒜, 用根尖压片法鉴定其细胞染色体数。

显微镜下观察发现, 经秋水仙素处理过的植株, 含有染色体数目为2 n = 4x = 32 的细胞, 均形成了嵌合体, 而对照组均为染色体数目为2n = 2x =
16 条的二倍体( 图1 、2) 。

图1 图2
2.2 细胞学鉴定结果
表1不同浓度处理的大蒜细胞染色体数目加倍的比例
2 .
3 秋水仙素对大蒜的诱导效应由表1 可知, 秋水仙素对大蒜具有明显的诱导效应。

不同的秋水仙素浓度的植株根尖压片进行染色体数目鉴定后, 发现它们的体细胞中既有二倍体细胞又有四倍体细胞, 大部分植株形成了嵌合体, 而对照组全部是二倍体细胞。

这说明秋水仙素对大蒜多倍体的诱导起到了一定的作用。

秋水仙素对中期细胞的纺锤丝起作用, 防止其形成, 影响染色体移向两极而导致染色体数目加倍。

该试验没有诱导出纯合的四倍体大蒜, 经秋水仙素处理只形成了四倍体细胞和二倍体细胞共存的嵌合体植株, 因此对经秋水仙素处理过的大蒜的细胞加倍率进行了统计分析。

由表一可以看出, 在相同的处理时间下, 随秋水仙素浓度的升高, 细胞加倍率基本呈升高趋势；但也有例外现象，当秋水仙素浓度为0 .05 % 时, 加倍率达到最高, 为57 %，差异极显著。

导致这个反常现象的原因将在稍后分析。

在一个生长周期中, 处于分裂中期的细胞比较少, 而秋水仙素只对正在分裂的细胞起作用, 因而导致加倍的细胞数较少。

2.4 实验结果分析
（1）当处理时间相同，秋水仙素浓度分别为0、0 .05 % 、0 .1% 、0.15%、0.2%时，加倍率分别为0、57%、19%、20%和24% 。

从数据可以看出，染色体的加倍率与秋水仙素溶液的浓度有关。

通过查阅有关资料（张数鑫, 谢芝馨, 于元杰, 等. 秋水仙素结合组织培养技术诱导大葱多倍体的研究）,得知理论上，当处理时间相同时，随着秋水仙素溶液浓度的增大，加倍率应该呈上升趋势。

在本实验中，当秋水仙素溶液的浓度分别为0 .1% 、0.15%、
0.2%时，加倍率随着增大。

但当秋水仙素溶液的浓度为0 .05 %时，加倍率出现了显著差异，达到了57% 。

出现这个结果的可能原因有：在配制浓度为0 .05 %的秋水仙素溶液时，出现了人为失误；大蒜根部浸入溶液的程度不一样，装有浓度为0 .05 %的秋水仙素溶液的培养皿里面的大蒜根部浸入地较完全，而其他的大蒜根部浸入溶液不够完全，秋水仙素无法完全发挥作用；计数时因视野中细胞数较多而产生了较大的误差等。

所以，为了使实验结果真实可信，最好做重复实验。

（2）在该试验的诱导处理中, 处理的是大蒜鳞茎的生长点, 因为叶芽是由多细胞构成的, 因细胞分裂不同步, 因而诱导产生了大量的嵌合体。

在一个生长周期中, 处于分裂中期的细胞比较少, 所以尽管秋水仙素对细胞有一定的毒害作用, 但低浓度处理较短的时间后去掉秋水仙素, 细胞能恢复正常的分裂功能, 由于二倍体细胞的数目多于多倍体细胞,所以二倍体细胞数目的增长指数快, 相比较而言低浓度短时间处理时产生细胞加倍率很低的嵌合体。

当处理浓度增加时, 间歇的二倍体细胞到了中期, 由于秋水仙素的作用而变成多倍体细胞, 致使植株中四倍体细胞的数量继续增多, 二倍体细胞相对数量不断减少, 因此植株中出现了加倍率稍高的嵌合体植株, 这种现象在不对细胞造成功能性损伤的前提下存在剂量效应和时间效应。

研究表明, 经过离体组织的培养技术, 可将嵌合体组织离体培养诱导不定芽或芽丛, 在此基础上进行逐步分离与纯化, 进而获得稳定的多倍体种质资源, 有关这方面的工作尚在进一步研究中。

（3）本实验的优缺点①优点：选材为普通大蒜，容易培养，方法简单，易于操作；基于大蒜属于无性繁殖作物,染色体数较少( 2 n =16) , 因此十分适合进行多倍体育种；选取的诱变剂为秋水仙素，诱变效果较好；实验流程较简单，所需时间较短。

②缺点：因时间较紧，未进行重复试验，实验结果的可信度不够；计数时容易出现误差，易把未加倍的细胞当成加倍的细胞。

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