实验一  树木染色体组型分析

一、实验目的

掌握鉴定染色体的方法

二、实验用具

显微镜、载玻片、盖玻片、酒精灯、解剖用具、刀片、秋水仙素8—羟基喹啉、醋酸洋红（或醋酸地衣红）、盐酸法莫氏固定液等。

三、实验材料

松类和杉木种子

四、实验方法步骤

1、  根类收集

（1）             发芽前先把松树或杉木的种子放在自来水中浸泡24小时。

（2）             用发芽皿进行发芽，在温度25度下，一般种子在5～7天就能发芽。

（3）             当胚根长达5～15毫米时，将发芽的种子取出备用。

2、  预备处理

细胞分裂时由于纺锤体的牵引及染色体不一定都缩到最短，故在制片时染色体易相互缠绕、重叠，所以，材料在固定前必须经理化因素预先处理，目的是改变细胞质粘度，破坏或抑制纺锤体的形成，使染色体缩短，并促使染色体分散等。常用的药物浓度，处理如下：

0.04%～0.2%秋水仙碱水溶液处理2～5小时，a—溴代萘饱和水溶液处理0.5～4小时；对二氯苯饱和水溶液处理2～4小时；0.002M—0.2M 8羟基喹啉2～4小时，上述处理在室温下即可，若低温处理则用蒸馏水在1～4度下处理24小时。

这些药物对植物细胞都有不同程度的毒害作用，高温或长时间的处理，往往会产生多倍体或使染色体发生粘结、聚缩和解体现象，因此处理时间一般以4小时以内为适宜，温度以10～16℃效果较好。

3、    固定

目的是将细胞迅速杀死，并使染色体的结构尽可能保持不变和便于染色。常用的固定液为法曼氏固定液，即用95%酒精：醋酸=3：1固定1—2小时，在固定前经预处理的材料，水洗几次后可固定，必要时，可放入低温冰箱中保存，也可换至70%酒精中保存。

4、    离解

根类分生组织的细胞必须经分离和软化后方可压片，常用的试剂是盐酸，把固定过的材料装入盛有1N盐酸的小瓶中在60度下离解10—20分钟，最高不超过30分钟。

1N盐酸是用蒸馏水将比重为1.18的盐酸82.5ml稀释至1升时即为1N盐酸（克当量溶液），也可用等量的95%酒精和浓盐酸达到离解目的。处理时间同上。

5、    染色 

在洁净的载玻片上，滴上一滴醋酸洋红或醋酸地衣红溶液，而后把选定的材料（长1—2毫米的根尖）放在滴液内染色，盖上盖玻片。

染液，醋酸洋红的配制，冰醋酸45毫升，蒸馏水55毫升加热煮沸，加2克洋红继煮，使溶液达到饱和状态，在煮沸1—5分钟，并悬入一个生锈的小铁钉至染色体液中，约1分钟后取出，冷却过滤即可，醋酸地衣红配法相同，不必加铁质。

6、    压片

盖上盖玻片后用数层吸水纸放在盖玻片上面，用左手手指按住，然后右手用解剖针柄或细玻璃棒对准根尖所在位置轻轻敲击数下，移去吸水纸，将片子对光观看，成为均匀一薄层即可进行镜检。

7、    核型分析

根据实验要求，对所获得染色体制片要进行细致地观察研究：比如要测定一个物种的染色体组型，必须要在相当数量的个体上取材制片，以选择足够多的，分散良好的染色体图象，体细胞的有丝分裂中期，性细胞减数分裂的粗线、终变期及中期、后期的染色体比较稳定，粗短、清晰，是通常观察、计数的适宜时期。

要识别某一物种的染色体，需要对细胞中的染色体进行计数以及一些测量与计算，首先选择10—40个染色体收缩适度、染色体均较平直、清晰的细胞，进行显微照相及测量，需测量项目计有：

（1）数染色体数目

（2）染色体的绝对长度：测量每一染色体从一端至另一端的长度，因染色体的绝对长度随细胞分裂时期的不同其长度有所不同。同时因预处理作用时间长短对其长度也有影响，故染色体的绝对长度变化较大，其数据只有相对意义，而无绝对意义。

（3）染色体的相对长度：每一染色体的绝对长度和单倍体组的总长度之比。以百分数表示，染色体的相对长度数据比较稳定。

（4）着丝点的定位

a)长短臂比值：长臂与短臂之比，简称臂比或臂率

    臂比=染色体长臂/染色体短臂

b)着丝点指数：染色体的短臂绝对长度与染色体绝对全长之比（%）。着丝点位置一般臂比是1.0—1.7为中间着丝点（M）；1.7—3.0为近中着丝点（SM）；3.0—7.0为近端着丝点（ST）；7.0—  为端着丝点（T）。

臂指数（N.F值）=（中部着丝粒染色体+次中部着丝粒染色体数目）×2+（端部着丝粒染色体+次端部着丝粒染色体数）×1

（5）若有次缢痕和随体，并标明位置。

上述测量计算取平均值

若染色体均为同一着丝点类型，则一细胞内的染色体按其长短顺序配对排列，编号及分组。

五、实验要求

1、  在显微镜下对已经制备好的片子进行染色体观察，并计数。

2、  根据照片进行染色体的测量，包括染色体绝对长度、相对长度、臂比、着丝点指数以及次缢痕和随体。

3、  绘制染色体立线图和模式图。

染色体形态测量数据

实验二  木材纤维性状的测定

一、实验目的

掌握测定木纤维长度的方法和了解这项工作对选种的意义。

二、实验意义

木材纤维特性对木材的性质（如木材的力学性质）和用途都有很大影响。如用它造纸，那么纤维的长度影响纸张的韧度，而其宽度则影响纸张的光洁度。同时，木材纤维特性在遗传上又是一个比较稳定的特性，因此它是选择亲本及优良类型的依据之一。由于这一特性在幼年时期的表现和成年时期的表现有一致的关系（幼年好则成年更好）。因此，在幼苗（一年生苗）时期即可着手这方面的优良类型的选种工作。

三、用具

试管、吸管、水浴锅、载玻片、盖玻片、显微镜、接目测微尺、硝酸和铬酸溶液、酒精灯、刀片、玻璃棒等。

四、材料

各种杨树杂种或无性系的一年生枝条。

五、方法和步骤

测定木纤维长度的原则：首先利用稀酸溶液将木材中的木质素、木栓质、果胶质及其它易被稀酸氧化的物质除去。保留全部木纤维细胞，洗去药液后用显微量尺测定其长和宽。

1 把欲测枝条木质部劈成火柴杆的四分之一粗细，并切成0.5厘米左右的小木段。

2 在试管内装入5mL蒸馏水并放入10段小木段，加热煮沸，以排出木段中的空气，至木段下沉为止。

3去掉试管中的水，加入10%的稀硝酸5mL再加入等量的以10%的稀硝酸为溶剂配成的5%铬酸钾（硝酸）溶液（或加入等量的10%铬酸溶液）。

4将上述试管放入水浴锅中加热至木段膨松为止（保持90℃的温度25～30分钟左右即可达到此程度）。

5用清水洗涤几次，最后两次可用蒸馏水，在洗涤过程中不要把木段弄碎。然后将木段倒入表面皿或其他开口的玻璃皿内，加少量蒸馏水，最后用玻璃棒捣碎木段，制成木纤维悬浮液。

6制片：用吸管吸取少量悬浮液滴在玻璃片上，盖上盖玻片，并用滤纸从一旁慢慢地将多余水吸去。

7显微量尺的应用：显微量尺在显微镜下来测定微细物体的一种量尺，有接目尺及载台量尺两部分。

①节目量尺：为一直径约为18～20mm的圆形玻片，玻片中央部分刻有极为精确的平行线刻度，为50或100格。

②载台量尺：为一特制的载物玻片，其中央胶粘一小型圆片，片上刻有精细的尺度，通常为1mm，每1mm精确等分成100格，每一小格为0.01mm，即10μm。

③测算法

（1）计算节目量尺每一小格的数值，取载台量尺放置在高倍接物镜下，将量尺的刻度调节到视野的中央，再将接目量尺小心放入接目镜内（也有已将接目量尺固定在接目镜内的）适当移动接目镜或载台量尺，使接目量尺的刻度与载台量尺的刻度重合，根据刻度的两条重合线小格的比值计算出接目尺每一小格的数值。例如根据两者重合线的距离，可知接目量尺的77小格与载台量尺的30小格相当，亦即接目量尺的77小格相当于300（已知载台量尺1小格=10μm）则接目量尺的每一小格为300÷77=3.8μm。

（2）测量细微物体的方法：将载台量尺取下，换以待测物体的载玻片，以接目量尺测量目的物的小格数，以上述每一小格的微米数即得。例测得显微长为25小格，即为25×3.8=95。

如果显微镜的放大倍数不变，则这一数值也不变。

附表  在各种放大倍率下（显微镜）接目量尺分度读值（μm）

六、作业要求

1 描绘杨树木纤维的形态。

2 没人至少测量10个纤维细胞的长和宽并求出其平均值和长与宽之比。

3 简述此项工作对选种的意义，并就此次实验进行分析，哪种杨树木材纤维性质较好？

注意：本实验中所用的硝酸、铬酸钾和铬酸都是很强的氧化剂，不要接触皮肤及衣物，也不要洒到实验台上，废液倒入废液缸中。

实验三  染色体变异的观察

一、实验目的

加深对染色体结构变异和染色体数目变异的理解，并了解它们在遗传上的意义。

二、实验材料

有关植物的染色体结构和数目变异的幻灯片等。

三、实验内容

通过幻灯片、照片，了解染色体结构变异和数目变异的细胞学特征，各种结构变异的杂合体，在减数分裂过程中，常表现不同的不正常的细胞学行为。例如，染色体的顶端缺失、缺失圈、重复圈、倒位圈、染色体桥、“+”字形联会或“0”“∞”环等。

四、实验作业

1.       染色体结构变异产生的原因；

2.       绘制所观察到的各种结构变异图像。

实验四  选择

一、目的

通过实验使同学们初步掌握选择的原理和方法

二、意义

选择是创造新品种的方法之一。用人工方法动摇遗传性，产生变异植株，都必须连续地进行选择、培育。才能产生一个遗传性相对稳定的优良性状的新品种。任何树种在其原始群体中或大量播种的苗圃中经常可以观察到个别单株生长显著地优于一般的植株。也可以发现多种变异的植株，这些优良植株和变异的植株很可能是其遗传特性的表现。通过选择、培育可以固定其优良遗传性状，成为新的类型或品种。

三、用具

米尺、高枝剪、剪枝剪、铅笔、标牌。

四、材料

各种杨树及实生苗木。

五、实验内容

1、   选择方法：接选择对象（原始群体）变异情况选择方法不同，林木选种的选择方法有三种：

①        混合选择：从一个原始群体中，比如一大群树苗中，按一定变异的性状。选出许多类似的植株。把它们的繁殖材料放在一起，混合繁殖。这就是混合选择法。这个方法可进行一至多次。

②        单株选择：在原始群体中，发现有生长特别好的单株（优势）和苗木（超级苗）或有特殊变异的植株。就可单株选择。单株采取材料进行单独繁殖。（关于优树和超级苗的标准待讲课时讲）

③        集团选择：在原始群体中，有许多植株发生不同方向的变异，把相同变异的植株选在一起。叫做一个集团。每个集团的繁殖材料放在一起，单独保存，单独繁殖。同样，集团选择也可以进行一至多次。达到遗传性相对稳定，具有满意的优良性状时，这个集团即可作为一个优良品种用到生产中去。

2、   实习内容：

①        观察原始群体各植株性状变异的情况；

②        用文字或图表示变异植株的性状；

③        阐明用何种方法选择变异植株；

④        进行分析研究后，写出以下三项内容的实习报告.

选  择  记  录  表

树种名称                选择地点           选择时间               栽培情况

实验五  引种

一、目的

这次实习是通过现场参观实习，来了解引种工作是如何做的。通过具体实例的了解。学习引种的原理和方法。

二、意义

引种是指引进外地的优良品种，经引种试验，确认为优良的适合本地栽培的品种，可以推广到生产中去。所以引种工作是在生产上良种化的手段之一，简单易行。即经济又收效快。引种分两种情况：一种是简单的引种工作，它是引种之原产地的气候土壤条将和本地区相近似即没有大的变化。树木到新地区不必改变其遗传性而能适应下来。而且生长的很好。凡属这种情况叫自然驯化。另一种是复杂的引种工作。引进种的原产地和本地条将相差很大，树木必须改变其遗传性。才能慢慢适应。凡属这种情况叫风土驯化。

三、现场参观情况介绍

从1954年以来，北京植物园、中国林科院从东德、波兰等国家引进一批杨树，1960年我们把它引导我校试验林场，目的是选出一批适合我省我区栽培的优良品种。我校杨树引种属简单引种。即自然驯化。

1、了解引进品种之起源、品种特点、适生条件。这些品种多属黑杨派，经多年的杂交选育而成的优良品种。这些品种由于其亲缘相近，有时在形态上不好区别。国际杨树委员会决定以欧美杨表示这些杂交种。并在命名时将其类型加以注明：如迟芽杨还有些是人工选育的优良无性系，以编号表示，如K158。引进个品种的名称：（1）健杨、（2）萨克劳79、（3）格尔里杨、（4）念珠杨、（5）杂种277、（6）K₁₅₄、（7）K₁₅₈。

从文献资料了解，这些品种需要温暖的气候，充足的阳光和水分，喜欢多营养透气性好的土壤，河滩沙地，地下水1米左右最适宜。

2、引进品种之自然历史条件及其与本地条件相比

这些品种已经长期在欧洲广泛栽培了。他所适宜生长的气候土壤条件如何呢？和本地的气候土壤条件有何差别呢？这是引种时应研究的问题。

欧洲大部分地处北纬50～55°之间，直接引种的北京在北纬40°。如果从地理纬度上看，气候条件应差异很大。北纬50°以上是相当我黑龙江北部边缘寒冷地区，好像温带与寒带之差，但细分析则不然。原产地虽纬度很高，但其受海洋气候的影响很大，形成很好的气候条件，实际相当温带气候条件，和北京以南我省的气候条件是相似的。

按植物带来看，中欧属混交林和阔叶林。土壤属阔叶林的褐色石灰质土壤，这些条件也和我省差异不大。

3、引种养培试验过程中生长、物候、抗性的观察。

下边是主要气象因子的比较

引种地点设在我校原黄村试验林场。试验地地势平坦，沙壤土，肥沃程度一般，水分条件较好。

1961年春用插条法繁殖，苗木生长良好。第二年春定植成比较鉴定林，株行距为1.5×2米。三年后林冠郁闭，在1964年春进行隔行稀疏，距离为3×2米，长2年后距离仍然太小，形象其生长量，继续采取了疏伐措施。

每年进行行高和直径的生长测量，按季节进行抗性和物候的观察记载。通过观测以便鉴定出生长优良、抗性强、适合本地栽培的优良品种。各品种观测的详细情况见下边附表。

引种各品种生长情况（五年生）

4、根据引种试验情况，提出关于推广优良品种的意见。

经过9年的引种栽培试验，证明健杨、萨克劳79、波兰杂种277、欧美杨154、158、格尔里、念珠杨适应北京地区的自然条件，表现生长良好，干形通直，生长迅速，很少病虫害。它们的优良综合特性胜过我区原有的一些杨树品种，特别是萨克劳、杂种277、K₁₅₄更好。我们从欧美杨中选出一个无性系K₁₅A。生长最优单株，在其九年生时，高16.6米，胸径34.5公分，地径40公分。这样的生长速度之快是很少见的。

由上面的情况分析来，这几个黑杨类杨树品种，在北京地区、在我省中部、南部都有推广价值。其自然条件也是适合的。在北部山区和坝上高原高寒区，则需要进一步引种试验，才能确定能否推广到生产上去。

在我省中南部、中部推广，气候方面是适合的，一般的土壤水分条件也能适应。但是在特殊地区，也需要继续试验。比如地下水过深的干旱地区，地下水过浅的低湿地、盐碱过重地区都要通过少量试验。其综合优点确定比本地种表现优良时，才有推广意义。

四、思考作业题

1、      根据你所在地区的生态条件，在参观引种的杨树品种，哪些适于你所在的地区生长？理由何在？

2、      你所在的地区，生产上曾引进过什么树种，表现如何？那些是成功的？哪些是失败的？试分析原因。

引种各品种物候情况