背景及概述[1][2]
秋水仙素是从百合科植物秋水仙的鳞茎和种子中提炼出来的一种植物碱。一般商品为淡黄色粉末,味苦,融点155℃,易溶于冷水、酒精、氯仿和甲醛,在热水中溶解度较差,不易溶于苯和乙醚。1889年佩尔尼切首先发现了秋水仙素对有丝分裂产生的影响,他描述 了狗肠胃内壁细胞的分裂中期被秋水仙素所阻抑,纺锤体被破坏,染色体行动瘫痪,不正常的有丝分裂细胞大量停留在中期。这种由秋水仙素引起的不正常的分裂称秋水仙素有丝分裂(简称C有丝分裂)。在核型分析和多倍体的诱变中,
秋水仙素是一种应用最广泛的化学药剂。其水溶液的浓度和它的作用效力成正相关,浓度越高,作用越强。各种植物和不同组织对秋水仙素有不同的反应。概括地说,对幼嫩而分裂 迅速的组织(如萌动种子的胚芽)处理时间可较短,浓度应低些;反之处理时间可长些,浓度应高些。秋水仙素处理的有效浓度为0.01~0.4%,而以0.2%左右的应用范围最广。如将浓度为 0.2~0.4%的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗生长点上,每日一次,连续4天,并遮阴保持湿度,即可诱导四倍体西瓜。对于谷类作物,如水稻,则可将有四片以上真叶的健壮秧苗在根颈处割一切口,以不割伤生长点为度,浸入0.025~0.05%的秋水仙素溶液中,淹没切口,经8~14天(20℃)也可得四倍体植株。目前秋水仙素广泛用于花药(粉)、子房培养的所得单倍体植株的染色体加倍。秋水仙素毒性很大,能引起眼睛的暂时失明,导致中枢神经系统麻痹并引起呼吸困难,使用应注意安全。
应用[2-3]
一、用秋水仙素诱导玉米孤雌生殖
选育玉米自交系的常规方法,育成一个自交系至少需要经过7代以上的连续自交,对于遗传背景复杂的材料甚至要10代以上。为了加快自交系的选育速度,缩短育种周期和提高纯度,国内外通常采用的方法主要有:秋水仙素诱导法。
在玉米吐丝期,用秋水仙素作为染色体加倍处理剂处理花丝,使其不经过双受精而是通过孤雌生殖直接产生纯合的二倍体种子。秋水仙素是常用的染色体加倍处理剂,其突出优点是诱导率高,因此在教学和科研中被广泛使用。然而,尽管秋水仙素诱导玉米孤雌生殖已是一种成熟的玉米自交系选育技术。但是该方法存在的两大问题,使其难以在育种上规模化应用:一是安全问题。秋水仙素属于剧毒试剂,致癌性强。为了尽量避免与人体接触,现有技术均采取涂抹花丝或向花丝注射的方法。但