探索神奇的多倍体

多倍体，是指体细胞中含有3组以上染色体数目的生物体。像三倍体、四倍体……统称为多倍体。绚丽多彩的各种植物中，多倍体植物尤为神奇：多倍体花卉植物，可以开出比二倍体植物大而鲜艳的花朵；多倍体作物，可以结出比二倍体作物更加丰硕的果实；多倍体的瓜果，还常常产生无籽的果实。

多倍体的神奇

西瓜，是夏季消暑解渴佳品。从有籽西瓜变为无籽的西瓜，正是多倍体神奇的一个侧面。

普通西瓜为二倍体，细胞内有两组染色体，共22条。用0.2～0.4%的秋水仙素溶液处理普通西瓜，可使染色体数加倍，成为具有44条染色体的四倍体。将四倍体的西瓜与二倍体的西瓜杂交，就能得到有33条染色体的三倍体，无耔西瓜的33条染色体分为3组，每组11条。性细胞在减数分裂时一分为二，即每一半应有16.5条染色体，但实际上3组染色体并不均匀分配，而是有两组以整组各转移到一方，剩下的一组染色体自由的各加入一组，这样就导致染色体数目有多有少，致使不能形成正常配子。所以三倍体西瓜雄株的花粉发育不好，空瘪的多，不能给雌花正常授粉，自然也就结不了籽。

▲西　瓜

香蕉的情况也很类似，不过它是由野生香蕉自然演变而形成的三倍体。野生香蕉为二倍体，细胞内有22条染色体。野生香蕉进行有性繁殖时，它的卵细胞内的22条染色体同时跑到了一极，形成了没有减数的二倍体卵细胞。当这种卵细胞和一倍体的精子结合后，也就成了三倍体，所以结出的是无籽果实。

三倍体的植物一般不能结籽，对植物本身来说，于传宗接代、发展进化是不利的，但对人类则常常是极好的优良性状。在自然进化和人工培养的情况下，现已形成了不少优良的三倍体作物新品种，如大而鲜嫩的三倍体甜菜、生长迅速的三倍体杨树及无核蜜桔、巨型葡萄，等等。它们都是通过巧用染色体数目变化而获得的。

多倍体植物

由于多倍体植物细胞内的染色体数目增多，它的细胞体积也明显增大。如四倍体萝卜叶片上的气孔就比二倍体的几乎大一倍；三倍体西瓜的花粉也大约比二倍体的大15%。多倍体植物除了细胞增大之外，生理活动也很活跃，新陈代谢旺盛，这些均为植物的生长发育提供了更多的物质基础。所以，多倍体植物常常比二倍体植物要高大，花朵更大更艳，果实更加饱满。例如，世界闻名的郁金香，大约经历了近400年的栽培过程，由二倍体演变为三倍体以后，才以它大而艳丽的花朵赢得了人们的赞誉，水仙在19世纪80年代以前还是其貌不扬的“丑小鸭”，直到它由二倍体变成了四倍体以后，才飘飘欲仙一跃而成了“凌波仙子”。

多倍体作物在经济性状上也往往发生飞跃改变。如四倍体“巨峰”葡萄，单果重增加到15～20克；四倍体黑麦、大麦、水稻，其个粒重比二倍体的分别增加38.4%、51.2%和66.8%；三倍体甜菜不但比二倍体甜菜生长发育快，而且可增产15%以上。

在地球上现存的20多万种被子植物中，有不少种类是多倍体植物。像智利草莓、麝香草莓、深红草莓以及巨型芋艿、欧洲李、华北野红菊、湖北海棠等，都是大自然慷慨奉献给人类的宝贵礼物。

▲湖北海棠

▲玉　米

人工创造多倍体

多倍体的植物是怎样形成的呢？经过科学家们长期的研究发现，主要是由于地质、光照、气候，特别是温度等坏境因素的急剧变化所造成的。在骤变的外界条件下，引起植物性细胞减数分裂发生异变，使有的配子失去染色体，有的配子则含有未减数的双倍染色体。特别是在后一种情况，只要未减数的精子和卵细胞结合，就很容易形成多倍体。正因为如此，所以冰川边缘地区、沙漠和高山地带的多倍体植物明显地增多。像帕米尔高原，多倍体植物的比例达85%；在北极的柯尔古耶夫岛上，多倍体植物竟占92.4%大自然的启示，为人类提供了打开多倍体秘密之门的金钥匙。科学工作者模仿大自然的规律，采用各种物理方法来诱导产生多倍体。如模仿大自然变温的作用，把授粉时的玉米放在25℃的条件下，20小时以后，把温度突然升高到43～45℃，经20～30分钟后，再将温度降至25℃。这样，可促使玉米受精卵细胞的染色体加倍形成四倍体玉米。又如，用切割或嫁接的方法，从产生的愈伤组织上分化出小苗，再从小苗中也可选出多倍体。再如，对番茄进行反复摘心，在伤口处产生的愈伤组织上也可以分化出四倍体的番茄来。而采用化学药剂诱导多倍体的方法则更为有效。秋水仙素是使用最为普遍和效果最佳的药物。用秋水仙素溶液（0.5～1%左右）浸种、涂抹芽、喷雾或注射于植物体内，都可以有效地获得多倍体。前边谈到的无籽西瓜就是最好的例子。

八倍体小黑麦，是典型的人工合成的多倍体新种。我国的农业科学工作者，经过20多年的努力，将优质的六倍体小麦与抗性强的黑麦杂交，得到杂种一代，再将杂种一代染色体加倍，终于育成了体细胞具有56条染色体的八倍体小黑麦。八倍体小黑麦适合我国西南、西北等高寒地区栽培，产量分别比“阿波”、“778”等小麦品种提高了24%和61%。

多倍体育种，是大有希望的一种技术。虽然，在用化学药剂诱导多倍体成功以后，人工创造多倍体已完全成为可能。但如何更有意识、更有目的地去控制多倍体植物的大量形成，仍有很多理论和技术问题有待于我们去探索。在生产中，由于多倍体植物具有优质、抗逆性强、丰产性好等许多优点，在农、林、园艺上的应用是前程似锦，大有可为的。