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秋水仙素是從百合科植物秋水仙的鱗莖和種子中提煉出來的一種植物堿。一般商品為淡黃色粉末，味苦，融點(diǎn)155℃，易溶于冷水、酒精、氯仿和甲醛，在熱水中溶解度較差，不易溶于苯和乙醚。1889年佩爾尼切首先發(fā)現(xiàn)了秋水仙素對(duì)有絲分裂產(chǎn)生的影響，他描述 了狗腸胃內(nèi)壁細(xì)胞的分裂中期被秋水仙素所阻抑，紡錘體被破壞，染色體行動(dòng)癱瘓，不正常的有絲分裂細(xì)胞大量停留在中期。這種由秋水仙素引起的不正常的分裂稱秋水仙素有絲分裂(簡稱C有絲分裂)。在核型分析和多倍體的誘變中，
秋水仙素是一種應(yīng)用最廣泛的化學(xué)藥劑。其水溶液的濃度和它的作用效力成正相關(guān)，濃度越高，作用越強(qiáng)。各種植物和不同組織對(duì)秋水仙素有不同的反應(yīng)。概括地說，對(duì)幼嫩而分裂 迅速的組織(如萌動(dòng)種子的胚芽)處理時(shí)間可較短，濃度應(yīng)低些;反之處理時(shí)間可長些，濃度應(yīng)高些。秋水仙素處理的有效濃度為0.01～0.4%，而以0.2%左右的應(yīng)用范圍最廣。如將濃度為 0.2～0.4%的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗生長點(diǎn)上，每日一次，連續(xù)4天，并遮陰保持濕度，即可誘導(dǎo)四倍體西瓜。對(duì)于谷類作物，如水稻，則可將有四片以上真葉的健壯秧苗在根頸處割一切口，以不割傷生長點(diǎn)為度，浸入0.025～0.05%的秋水仙素溶液中，淹沒切口，經(jīng) 8～14天(20℃)也可得四倍體植株。目前秋水仙素廣泛用于花藥(粉)、子房培養(yǎng)的所得單倍體植株的染色體加倍。秋水仙素毒性很大，能引起眼睛的暫時(shí)失明，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹并引起呼吸困難，使用應(yīng)注意安全。
選育玉米自交系的常規(guī)方法，育成一個(gè)自交系至少需要經(jīng)過7代以上的連續(xù)自交，對(duì)于遺傳背景復(fù)雜的材料甚至要10代以上。為了加快自交系的選育速度，縮短育種周期和提高純度，國內(nèi)外通常采用的方法主要有：秋水仙素誘導(dǎo)法。
在玉米吐絲期，用秋水仙素作為染色體加倍處理劑處理花絲，使其不經(jīng)過雙受精而是通過孤雌生殖直接產(chǎn)生純合的二倍體種子。秋水仙素是常用的染色體加倍處理劑，其突出優(yōu)點(diǎn)是誘導(dǎo)率高，因此在教學(xué)和科研中被廣泛使用。然而，盡管秋水仙素誘導(dǎo)玉米孤雌生殖已是一種成熟的玉米自交系選育技術(shù)。但是該方法存在的兩大問題，使其難以在育種上規(guī)模化應(yīng)用：一是安全問題。秋水仙素屬于劇毒試劑，致癌性強(qiáng)。為了盡量避免與人體接觸，現(xiàn)有技術(shù)均采取涂抹花絲或向花絲注射的方法。但涂抹時(shí)極易造成刮碰和藥液滴落，注射時(shí)由于花絲間的空隙很小，用量難以掌握，極易造成藥液溢出和流淌。因此，對(duì)人體健康威脅很大。二是花粉污染問題。處理時(shí)，即使在嚴(yán)格的套袋條件下操作，或遮擋，或避開散粉時(shí)間，但花粉污染問題仍很嚴(yán)重，產(chǎn)生大量假種子，特別是在海南氣候條件下。此外，由于花絲生長緊密，注射時(shí)對(duì)藥液的容納量很少，一部分花絲不容易接觸到藥液；又由于花絲親水性差，涂抹時(shí)不容易附著，難以達(dá)到理想的處理效果；為了保證安全，操作要求極其嚴(yán)格。因此，處理動(dòng)作謹(jǐn)慎，速度慢、效率低，也是造成不能規(guī)?；瘧?yīng)用的原因。
CN201410405142.6采用的技術(shù)方案如下：
1.誘導(dǎo)劑配制
配制常規(guī)的秋水仙素(COL)誘導(dǎo)劑，或以秋水仙素為主與二甲基亞砜(DMSO)、 青鮮素(MH)復(fù)配而成的誘導(dǎo)劑。
2.誘導(dǎo)前果穗處理
在吐絲前對(duì)雌穗套袋；待花絲完全吐出時(shí)摘掉紙袋，在雌穗花苞由頂部向下接近雌穗幼穗的位置橫向切掉部分花苞。呈現(xiàn)中間是花絲，周圍是苞葉的圓形斷面；用弧形刻刀在斷面上切掉一截花絲，切割的深度為8—15mm，做到既切掉花絲又不切漏周圍的苞葉，即在斷面上形成深度為8—15mm的空洞。
3.注入誘導(dǎo)劑
為防止藥劑與人體接觸，將誘導(dǎo)劑裝入封閉嚴(yán)密的器具如移液槍或注射器。之后向空洞內(nèi)注入誘導(dǎo)劑，充滿且藥液覆蓋或潤濕整個(gè)斷面為止。最后將紙袋套回，完成處理過程。
由于花粉遇到處理液后會(huì)因吸收藥液而膨脹死亡，斷面上即使有花粉落入也不會(huì)造成任何污染。因此，徹底解決了花粉污染問題，確保種子真實(shí)可靠。處理時(shí)，不需要密封、遮擋或隔離，整個(gè)過程在完全開放條件下自由操作。
4.收獲與繁殖
種子成熟時(shí)收獲，即得到基因型純合的二倍體種子；下一季播種，套袋自交，根據(jù)表型進(jìn)行真?zhèn)魏蛢?yōu)劣鑒定，選擇優(yōu)良植株，得到單穗。并可以其作父本在此代提前測(cè)配；將收獲的果穗繼續(xù)播種下一代，種成穗行,根據(jù)植株、果穗、籽粒等性狀的一致性鑒別出純合穗行，選擇符合育種目標(biāo)的穗行收獲，即獲得純合的玉米自交系。可在此代進(jìn)行大量測(cè)配。
本方法的積極效果如下：
1.解決了使用秋水仙素的安全問題
采用橫斷面挖洞施藥，避免了現(xiàn)有技術(shù)由于涂抹時(shí)導(dǎo)致的刮碰和藥液滴落，注射時(shí)的藥液溢出、流淌等對(duì)人體健康造成的威脅。
2.解決了現(xiàn)有技術(shù)的花粉污染問題
由于處理液淹沒了全部花絲的頂部及覆蓋整個(gè)切面，即使有花粉飄落也會(huì)由于花粉遇到處理液后吸水而膨脹死亡，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以解決的花粉污染問題。
3.可在完全開放條件下自由操作
誘導(dǎo)處理時(shí)不需要在套袋、遮擋、空間隔離區(qū)或時(shí)間隔離條件，可以在完全開放 條件下和在任何時(shí)間里自由操作。
4.適合規(guī)模化應(yīng)用
由于使用安全、程序簡便、操作簡單容易，并且不受隔離區(qū)限制，因此可規(guī)模化應(yīng)用。
5.誘導(dǎo)率提高
既利用了秋水仙素誘導(dǎo)率高的優(yōu)勢(shì)，又保證所有花絲都能與藥液接觸，還使藥液停留時(shí)間延長，因而誘導(dǎo)率提高。
6.節(jié)省藥液
藥液集中，且不流淌浪費(fèi)?，F(xiàn)有的秋水仙處理技術(shù)一般每穗需藥液2ml左右，而此方法僅需1ml左右，可節(jié)省藥液50％左右，降低了用藥成本。
7.程序簡單
直接形成二倍體種子。與Stock 6誘導(dǎo)單倍體技術(shù)相比，一是不需要染色體加倍過程；二是不需要當(dāng)代種子鑒別；三是不存在種子鑒別困難等問題。
8.選育速度快
比常規(guī)玉米自交系選育方法的選育周期縮短5代以上。由于可確保誘導(dǎo)結(jié)籽的真實(shí)性以及誘導(dǎo)第一代植株能正常散粉，因此從誘導(dǎo)第一代開始就可以其作父本進(jìn)行提前測(cè)配，雜交種選育速度比Stock 6誘導(dǎo)單倍體技術(shù)還要提前1代。
用于培育一種同源四倍體七葉一枝花植株。通過此方法可快速實(shí)現(xiàn)同源四倍體七葉一枝花植株的培育，進(jìn)而有效提高其活性成分的含量，克服七葉一枝花在自然繁殖和人工種植中出現(xiàn)的品種退化問題。步驟如下：
(1)繁育組培苗：取性狀優(yōu)良的七葉一枝花植株的葉芽，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，繁育 出組培苗(該步所涉及的技術(shù)為常規(guī)技術(shù))；
(2)秋水仙素處理：用以下兩種方法之一處理：
①在無菌條件下，選取生長勢(shì)強(qiáng)的組培繼代苗，在莖部造成若干(2～5個(gè))創(chuàng)傷(所述創(chuàng)傷是指用器械輕輕劃傷)，然后用脫脂棉包裹嚴(yán)密，再在脫脂棉上滴入質(zhì)量濃度為0.03％～ 0.05％的秋水仙素溶液浸潤，在分化培養(yǎng)基上培養(yǎng)10～15天后，用無菌水洗凈，切成單芽后 轉(zhuǎn)接到叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基中；
②將組培苗轉(zhuǎn)接至添加質(zhì)量濃度為0.05％～1.0％的秋水仙素的分化培養(yǎng)基中，培養(yǎng)20～30天后，切成單芽轉(zhuǎn)接至叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基中；
所述分化培養(yǎng)基的組份組成為：MS+BA 0.5～0.8mg/L+GA3 0.1～0.5mg/L+NAA 0.1～0.3mg/L+CTK(細(xì)胞分裂素)0.3～0.5mg/L(即：向MS培養(yǎng)基中加入終濃度為0.5～0.8mg/L的BA、0.1～0.5mg/L的GA3、0.1～0.3mg/L的NAA以及0.3～0.5mg/L的CTK而成；該表 述方式為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員慣用的表述方式；下同；所述MS培養(yǎng)基為現(xiàn)有技術(shù)中常用的培養(yǎng)基)；
所述在分化培養(yǎng)基中培養(yǎng)的培養(yǎng)條件為：溫度25～30℃，每天日照8～12h，光照強(qiáng)度 60μmol·m-2·s-1；所述叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基的組分組成為：MS+BA 1.5～2.0mg/L+GA3 0.1～0.5mg/L+NAA 0.1～0.5mg/L+蔗糖20～30g/L；
(3)誘導(dǎo)植株分化培養(yǎng)：在叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)25～35天，誘導(dǎo)產(chǎn)生叢生芽，培養(yǎng)條件為：溫度20～30℃，每天日照8～12h，光照強(qiáng)度120μmol·m-2·s-1；
(4)誘導(dǎo)植株增殖培養(yǎng)：將上述長出的叢生芽轉(zhuǎn)接入增殖培養(yǎng)基中，在溫度20～30℃，每天日照8～12h，光照強(qiáng)度120μmol·m-2·s-1的條件下，培養(yǎng)25～35天，將叢生芽分株培養(yǎng)成完整植株；所述增殖培養(yǎng)基的組分組成為：MS+BA 2.0～3.0mg/L+NAA 0.2～0.5mg/L+蔗糖20～30g/L；
(5)誘導(dǎo)植株染色體檢測(cè)：切取步驟(4)中得到的完整植株，在解剖鏡下剝離莖尖， 經(jīng)過壓片染色，在顯微鏡下進(jìn)行染色體數(shù)目檢測(cè)；
(6)選育同源四倍體植株：通過染色體數(shù)目檢測(cè)，篩選出四倍體植株，轉(zhuǎn)接至生根培養(yǎng)基中，在溫度25～30℃，每天日照8～12h，光照強(qiáng)度120μmol·m-2·s-1的條件下，培養(yǎng)25～35天，即培育出同源四倍體完整植株；
[1] 科學(xué)技術(shù)社會(huì)辭典·生物
[2]CN201410405142.6 一種用秋水仙素誘導(dǎo)玉米孤雌生殖的處理方法
[3]CN201410445856.X 同源四倍體七葉一枝花植株的培育方法