秋水仙素对远志多倍体诱变的研究

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1、秋水仙素对远志多倍体诱变的研究1历史与综述1.1多倍体的概念一般所讲的多倍体（ppolyploid）是指染色体的数目在3（3x）或3以上（>3x）的个体。多倍体在生物界广泛存在,常见于高等植物中,由于染色体组来源不同,可分为同源多倍体和异源多倍体。前者指增加的染色体来源于同一物种，在植物界中常见，如马铃薯、西瓜、长山药、葡萄等；后者则是不同的种杂交产生的杂种后代,经过染色体加倍形成的多倍体，常通过人工方法进行培育，如红花、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等等。植物界中多倍体是极为常见的，藻类和真菌

2、中都掌握了存在多倍体的例证。在高等植物中，苔藓植物53%是多倍体，蕨类植物约97%是多倍体，裸子植物约5%是多倍体，被子植物约70%是多倍体。自1937年Blakelee和Avery发现秋水仙素（colchicine）诱导染色体加倍的效果后，掀起了植物诱变多倍体的热潮，1937年也被称为“多倍体新时代的开始”。杂交和多倍化是高等植物物种形成和进化的最重要途径之一，约70%的被子植物在其进化过程中曾经经历过一次或多次多倍化事件，而多倍化育种是植物育种的新途径。1.2多倍体诱导方法多倍体诱导就是利用人

3、工的方法使植物的染色体加倍的方法。因为多倍体植株的一些特性对生产有利，而自然界产生多倍体的过程相当漫长，因此人们经常需要通过人工诱导的方法来获得多倍体植株。人工诱导方法目前大致可分为以下三种:(1)物理诱变：最早是通过打顶来实现的，后来让人们相继采用高温、低温、γ—射线、β—射线、中子、激光等辐射获得了多倍体。(2)化学诱变：它是以化学药剂如秋水仙素、萘骈乙烷、异生花素、氧化亚氮(N20)、甲基黄酸乙酯等处理植物组织最活跃、最旺盛的部分。这种方法具有经济方便、诱导作用专一性强等优点，成为目前应用最

4、普遍的方法。化学诱变处理方法有浸渍、涂抹、滴液和注射等。其中，以秋水仙素诱导效果最好。因其在浓度适宜时具有诱导频率高、所得性状稳定、对植物材料及染色体损伤相对较小，对染色体结构无显著影响等优点。秋水仙素（colchicine），一种生物碱，最初从百合科植物秋水仙（Colchicumautumnale）中提取出来。纯秋水仙素呈黄色针状结晶，熔点157℃，易溶于水、乙醇和氯仿。味苦，有毒。秋水仙素能抑制有丝分裂，破坏纺锤体，使染色体停滞在分裂中期。这种由秋水仙素引起的不正常分裂，称为秋水仙素有丝分裂（

5、C-mitosis）。在这样的有丝分裂中，染色体虽然纵裂，但细胞不分裂，不能形成两个子细胞，因而使染色体加倍。另外，秋水仙素由于诱导率较高，常被应用于细胞学、遗传学的研究和植物育种的工作中。(3)13秋水仙素对远志多倍体诱变的研究生物诱导主要；利用胚乳培养、体细胞杂交等技术产生多倍体。这一技术尚处于探索阶段，有待进一步研究。因此，目前人工诱导让白色体加倍仍然以化学诱变为主。1.3多倍体的形态及生理特征一般而言，同源多倍体与二倍体比较具有下列形态特征：（1）植株粗壮，生长势强，生育期延长多倍体植物由

6、于染色体加倍，其外部形态特征和二倍体有明显的差别。主要表现在根、茎、叶的形态和大小上。一般而言，同源多倍体植株高大，生长势强，茎粗、叶厚，叶片长度、宽度增长率大，叶面积增加，生活力增强，分枝数和叶片数减少，生长期延长。如西瓜同源四倍体、同源三倍体与二倍体叶片保卫细胞叶绿体数目之比为4：3：2。黄瓜四倍体植株保卫细胞平均叶绿体数（17.8）是二倍体（9.7）的1.8倍（Compton和Gray,1999）。（2）多倍体植株的花器增大，育性降低多倍体植株的花器、花粉粒增大，花粉萌发孔增多，种子增大，结

7、实率降低，种子萌发率弱，三倍体介于二倍体和四倍体之间，几乎全不育。如荞麦、梨、桃、葡萄、板栗、菠萝等四倍体的花粉粒直径都比二倍体的花粉粒增大20%～30%，体积增大73%～120%。多倍体常常育性降低，但降低的程度却因不同的基因型差异而差别很大，如同源四倍体玉米的育性一般下降85%～95%，同源四倍体柑桔花粉育性仅为二倍体的60%，同源四倍体草棉则几乎不育。奇倍数的同源多倍体育性更低，如三倍体完全不育。植物多倍体植株育性降低或完全不育。（3）抗性增强多倍体(特别是异源多倍体)等位基因杂合性提高了它

8、们的遗传多样性和适应能力。因此，多倍体对不良环境的抵抗力也比二倍体强。如三倍体和四倍体西瓜对枯萎病有较强的抗性，四倍体萝卜对普通根肿病的抗性比二倍体高，不结球白菜四倍体较二倍体的抗寒性、抗热性及抗病性有明显的提高。（4）有机营养物质成分及其含量变化由于生长缓慢，代谢强度改变，多倍体的化学成分如氮、碳化合物，植物碱等有机物含量增加。如不结球白菜四倍体较二倍体氨基酸总量增加4.14%，还原糖增加24%，粗纤维却减少12.7%。三倍体甜菜比二倍体含糖量增加4.9%，杭白芷多倍体药用成分欧