备课素材：低温诱导植物细胞染色体数目变化的原理及方法-高一下学期生物人教版必修2.docx

低温诱导植物细胞染色体数目变化的原理及方法2019版高中生物学必修二提到用低温处理诱导多倍体：那么，为什么低温可诱导染色体加倍？进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝粒分裂，子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向细胞的两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被正常拉向细胞的两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果导致植物细胞的染色体数目发生变化。植物细胞的有丝分裂通常具有日周期性，一般认为中午时间段细胞分裂能力较强，分裂指数较高。因此在细胞分裂高峰时取材，有利于观察到处于分裂期的细胞。另外，植物细胞有丝分裂指数的大小与培养温度、根长也有密切关系，但不同植物有所不同。低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法属于温度休克法（temperature shock method）中的冷休克法（cold shock，处理温度为0-5），其作用机制是温度的变化引起细胞内微管蛋白或某些酶构型的改变，导致细胞分裂时不能形成纺锤丝，使已完成染色体数目加倍的细胞不能正常将染色体移向细胞的两极。也有人认为是能量限制导致了染色体数目的变化，微管蛋白聚合组装成微管的过程需要大量ATP的参与，而低温不利于酶促反应的进行，导致细胞分裂时形成微管和纺锤体所需的ATP的供应途径受阻，已完成染色体数目加倍的细胞不能分裂。在低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验中，使用低温诱导而非秋水仙素处理，主要原因有：秋水仙素溶液浓度不同，作用效果可能会截然相反，相对于配置适宜浓度的秋水仙素溶液，低温条件容易控制；秋水仙素有剧毒，在操作过程中有不可控性，低温条件对人体无害；秋水仙素价格相对昂贵，而创设低温条件的成本要低很多。卡诺氏液主要由乙醇、冰醋酸等混合而成，适用于一般动物组织和细胞的固定，常用于动植物压片及石蜡切片等，有极快的渗透力，固定最多不超过24h。用卡诺氏液固定的特点是能迅速穿透细胞，将细胞固定并维持染色体结构的完整性，还能增强染色体的嗜碱性，达到优良的染色效果。解离就是用药液使组织细胞相互分离开来，便于最后制片时能被压成一薄层进行显微镜观察。解离液通常由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精等量混合而成，解离液中酒精的作用是迅速杀死细胞。将洋葱根尖剪下后，如果不立即投入固定液中将其杀死并令其各种细胞结构凝固，那么在整个根尖中，可能就找不到处于分裂期的细胞。盐酸能溶解果胶，从而使植物细胞壁软化，并使中胶层物质溶解，从而达到分离细胞的目的。解离时间不宜过短，否则根尖未充分解离，压片时细胞分不开；但又不能太长，否则会使根尖过分酥软，无法进行漂洗和染色，且染色体成分被破坏。漂洗的目的是去除根中多余的解离液，特别是盐酸，防止解离过度，破坏染色体的结构。作为染料必须具备两个条件：一是有颜色，二是与被染组织有亲和力。染料有发色基团与助色基团。发色基团使染料显色，而助色基团则使染料与被染组织间产生亲和力，它们共同决定了染料的染色性质。一般来说，助色基团带正电荷阳离子的染料为碱性染料，反之则为酸性染料。细胞核中的染色质（体）内含有DNA，DNA属酸性物质，可电离出H+，而使自身带负电荷，所以它能与碱性染料电离出的带正电荷的助色基团通过电荷间的引力作用而牢固结合，从而被染料染上颜色。所以染色之前一定要将解离液漂洗干净，若用盐酸解离后不漂洗直接染色，由于盐酸是强酸，而DNA是弱酸，盐酸的存在会抑制DNA的电离，从而使DNA无法与带正电荷的助色基团结合，这样染色质就无法被染上颜色。 例、下列关于低温诱导染色体加倍，说法正确的是（）A、可能出现三倍体细胞B、可用卡诺氏液固定细胞形态C、多倍体细胞形成的比例常达100%D、低温抑制染色体的着丝点分裂从而使染色体加倍解析：低温诱导染色体加倍实验的原理：低温能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分成两个子细胞实验步骤是：固定（卡诺氏液）解离（盐酸酒精混合液）漂洗染色（改良苯酚品红溶液或醋酸洋红溶液）制片观察A、低温能诱导染色体数目加倍，因此不会出现染色体组数为奇数的细胞，A错误；B、可用卡诺氏液固定细胞形态，B正确；C、只有能进行有丝分裂的细胞才会受低温影响，因此多倍体细胞形成的比例达不到100%，C错误；D、低温能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍，D错误故选：B学科网（北京）股份有限公司