Практическая работа. Геномные мутации. Микроскопический анализ препаратов хромосом с целью изучения различных форм гетероплоидии

Задание. 1. Ознакомиться с наиболее широко применяемыми методами получения полиплоидов. 2. Провести колхицинирование проростков ржи. 3. Высадить полученные проростки в ящики. 4. Подсчитать число хромосом на временных или постоянных пре­паратах, приготовленных из точек роста проростков.

Материал и оборудование. 1. Семена ржи. 2. Чашка Петри диаметром 8—10 см. 3. Раствор колхицина (концентрация 0,25%). 4. Ящик с почвой. 5. Микроскоп. 6. Препарат (постоянный или временный), приготовленный из точки роста проростка, выросшего из колхицинированного семени.

Пояснения к заданию. Методов получения поли­плоидных растений довольно много. Большая часть этих методов основана на колхицинировании. Колхи­цин — желтовато-белый или белый порошок; он отно­сится к группе алкалоидов; добывают его из расте­ния — безвременника осеннего. Слабые растворы этого вещества парали­зуют процесс образования тянущих нитей веретена. Поэтому в митозе хромосомы не расходятся к полю­сам, клетка не делится, и образуется ядро с тетра-плоидным (2пХ2) набором хромосом. Если на обра­зовавшиеся тетраплоидные клетки продолжать воздействие колхицином, то могут возникнуть окто-плоидные клетки, а если действовать колхицином на последующие деления, то число хромосом в клетках может увеличиться в 4, 8, 16 и более раз. Но обычно такое увеличение числа хромосом снижает жизнеспо­собность клеток и даже обусловливает их гибель.

Для получения полиплоидов чаще всего исполь­зуют 0,1—0,25%-ный водный раствор колхицина, ко­торым обрабатывают прорастающие семена или верхушки Молодых побегов, находящиеся в состоянии интенсивного деления клеток. Следует избегать попадания раствора колхицина на корни, так как это ослабляет тетраплоидные растения.

При обработке растений с длинным подсемядольным коленом (например, проростки гречихи) исполь­зуют следующий метод. В чашке Петри на фильтровальной бумаге проращивают семена, разложив их по периметру чашки. Когда проростки достигнут длины 4—6 см, чашку с проростками вставляют в другую, большего диаметра, в которую наливают 0,05%-ный раствор колхицина. Проростки пригибают таким об­разом, чтобы семядоли и конус нарастания находи­лись в растворе колхицина, налитого в чашку боль­шего диаметра. Через 12—24 ч их вынимают, пропо­ласкивают в воде и сажают в почву.

Полиплоидные растения можно получать и другим методом. На молодые проростки, почки, побеги накла­дывают ватный тампон, смоченный колхицином. Для этого пинцетом осторожно отодвигают в стороны моло­дые листочки и между ними вкладывают как можно глубже ватный тампон, чтобы он находился в непосред­ственной близости от точки роста. Лучше всего тампон вкладывать вечером и следить, чтобы он все время на­ходился во влажном состоянии. Ежедневно тампон смачивают раствором колхицина. Через 2—5 дней вату снимают, и верхушки побегов промывают водой. Рост обработанных побегов приостанавливается, они силь­но утолщаются, появляются толстые мясистые листья. Через 2—4 недели рост побега возобновляется.

При колхицинировании значительная часть расте­ний погибает; это нужно учитывать и брать для опыта семена в достаточном количестве.

Полиплоиды можно получать также с помощью аценафтена. Он действует слабее, но не вызывает у обработанных побегов такой сильной депрессии в росте, как колхицин. Аценафтен слабо растворим в воде, поэтому растения обрабатывают им преиму­щественно следующими способами.

1. Семена покрывают влажной фильтровальной бумагой, на которую сверху насыпают порошок аце­нафтена. Семена выдерживают таким образом 2— 4 дня, а затем высаживают в поле.

2. Молодые сеянцы, выращенные в горшках в теп­лице, прикрывают химическим стаканом, смазанным внутри ланолином, на который насыпано 2—4 г аценафтена. Через день стакан снимают.

Выполнение задания. 1. В чашке Петри на фильт­ровальной бумаге прорастить в течение 2—3 дней се­мена ржи районированного сорта.

2. Когда колеоптиле достигнет 2—4 мм длины, по­местить проростки в 0,25%-ный водный раствор кол­хицина. Для этой цели в чистую чашку Петри, имею­щую диаметр на 1—2 см меньше, чем фильтровальная бумага, на которой проращиваются семена, наливают раствор колхицина.

Бумагу с проростками вынимают из чашки Петри и перевертывают таким образом, чтобы верхушки про­ростков оказались в растворе колхицина, а корни при­крыть сверху бумагой, чтобы они не высыхали.

3. Через 30 мин проростки вынуть из раствора колхицина, промыть дистиллированной водой, выса­дить в ящик и поставить в теплицу.

4. Через 30 дней отобрать тетраплоидные расте­ния. Они отличаются толстыми мясистыми листьями, неправильными искривленными побегами.

5. Подсчитать число хромосом и проверить плоидность отобранных растений на временных или по­стоянных препаратах, приготовленных по обычной цитологической методике.

Определение числа хромосом в клетках диплоид­ного и тетраплоидного растений может быть темой са­мостоятельного занятия.