多倍體，是指體細(xì)胞中含有3組以上染色體數(shù)目的生物體。像三倍體、四倍體……統(tǒng)稱(chēng)為多倍體。絢麗多彩的各種植物中，多倍體植物尤為神奇：多倍體花卉植物，可以開(kāi)出比二倍體植物大而鮮艷的花朵；多倍體作物，可以結(jié)出比二倍體作物更加豐碩的果實(shí)；多倍體的瓜果，還常常產(chǎn)生無(wú)籽的果實(shí)。

多倍體的神奇

西瓜，是夏季消暑解渴佳品。從有籽西瓜變?yōu)闊o(wú)籽的西瓜，正是多倍體神奇的一個(gè)側(cè)面。

普通西瓜為二倍體，細(xì)胞內(nèi)有兩組染色體，共22條。用0.2～0.4%的秋水仙素溶液處理普通西瓜，可使染色體數(shù)加倍，成為具有44條染色體的四倍體。將四倍體的西瓜與二倍體的西瓜雜交，就能得到有33條染色體的三倍體，無(wú)耔西瓜的33條染色體分為3組，每組11條。性細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)一分為二，即每一半應(yīng)有16.5條染色體，但實(shí)際上3組染色體并不均勻分配，而是有兩組以整組各轉(zhuǎn)移到一方，剩下的一組染色體自由的各加入一組，這樣就導(dǎo)致染色體數(shù)目有多有少，致使不能形成正常配子。所以三倍體西瓜雄株的花粉發(fā)育不好，空癟的多，不能給雌花正常授粉，自然也就結(jié)不了籽。

▲西　瓜

香蕉的情況也很類(lèi)似，不過(guò)它是由野生香蕉自然演變而形成的三倍體。野生香蕉為二倍體，細(xì)胞內(nèi)有22條染色體。野生香蕉進(jìn)行有性繁殖時(shí)，它的卵細(xì)胞內(nèi)的22條染色體同時(shí)跑到了一極，形成了沒(méi)有減數(shù)的二倍體卵細(xì)胞。當(dāng)這種卵細(xì)胞和一倍體的精子結(jié)合后，也就成了三倍體，所以結(jié)出的是無(wú)籽果實(shí)。

三倍體的植物一般不能結(jié)籽，對(duì)植物本身來(lái)說(shuō)，于傳宗接代、發(fā)展進(jìn)化是不利的，但對(duì)人類(lèi)則常常是極好的優(yōu)良性狀。在自然進(jìn)化和人工培養(yǎng)的情況下，現(xiàn)已形成了不少優(yōu)良的三倍體作物新品種，如大而鮮嫩的三倍體甜菜、生長(zhǎng)迅速的三倍體楊樹(shù)及無(wú)核蜜桔、巨型葡萄，等等。它們都是通過(guò)巧用染色體數(shù)目變化而獲得的。

多倍體植物

由于多倍體植物細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目增多，它的細(xì)胞體積也明顯增大。如四倍體蘿卜葉片上的氣孔就比二倍體的幾乎大一倍；三倍體西瓜的花粉也大約比二倍體的大15%。多倍體植物除了細(xì)胞增大之外，生理活動(dòng)也很活躍，新陳代謝旺盛，這些均為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。所以，多倍體植物常常比二倍體植物要高大，花朵更大更艷，果實(shí)更加飽滿(mǎn)。例如，世界聞名的郁金香，大約經(jīng)歷了近400年的栽培過(guò)程，由二倍體演變?yōu)槿扼w以后，才以它大而艷麗的花朵贏得了人們的贊譽(yù)，水仙在19世紀(jì)80年代以前還是其貌不揚(yáng)的“丑小鴨”，直到它由二倍體變成了四倍體以后，才飄飄欲仙一躍而成了“凌波仙子”。

多倍體作物在經(jīng)濟(jì)性狀上也往往發(fā)生飛躍改變。如四倍體“巨峰”葡萄，單果重增加到15～20克；四倍體黑麥、大麥、水稻，其個(gè)粒重比二倍體的分別增加38.4%、51.2%和66.8%；三倍體甜菜不但比二倍體甜菜生長(zhǎng)發(fā)育快，而且可增產(chǎn)15%以上。

在地球上現(xiàn)存的20多萬(wàn)種被子植物中，有不少種類(lèi)是多倍體植物。像智利草莓、麝香草莓、深紅草莓以及巨型芋艿、歐洲李、華北野紅菊、湖北海棠等，都是大自然慷慨奉獻(xiàn)給人類(lèi)的寶貴禮物。

▲湖北海棠

▲玉　米

人工創(chuàng)造多倍體

多倍體的植物是怎樣形成的呢？經(jīng)過(guò)科學(xué)家們長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，主要是由于地質(zhì)、光照、氣候，特別是溫度等壞境因素的急劇變化所造成的。在驟變的外界條件下，引起植物性細(xì)胞減數(shù)分裂發(fā)生異變，使有的配子失去染色體，有的配子則含有未減數(shù)的雙倍染色體。特別是在后一種情況，只要未減數(shù)的精子和卵細(xì)胞結(jié)合，就很容易形成多倍體。正因?yàn)槿绱?，所以冰川邊緣地區(qū)、沙漠和高山地帶的多倍體植物明顯地增多。像帕米爾高原，多倍體植物的比例達(dá)85%；在北極的柯?tīng)柟乓驆u上，多倍體植物竟占92.4%大自然的啟示，為人類(lèi)提供了打開(kāi)多倍體秘密之門(mén)的金鑰匙。科學(xué)工作者模仿大自然的規(guī)律，采用各種物理方法來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體。如模仿大自然變溫的作用，把授粉時(shí)的玉米放在25℃的條件下，20小時(shí)以后，把溫度突然升高到43～45℃，經(jīng)20～30分鐘后，再將溫度降至25℃。這樣，可促使玉米受精卵細(xì)胞的染色體加倍形成四倍體玉米。又如，用切割或嫁接的方法，從產(chǎn)生的愈傷組織上分化出小苗，再?gòu)男∶缰幸部蛇x出多倍體。再如，對(duì)番茄進(jìn)行反復(fù)摘心，在傷口處產(chǎn)生的愈傷組織上也可以分化出四倍體的番茄來(lái)。而采用化學(xué)藥劑誘導(dǎo)多倍體的方法則更為有效。秋水仙素是使用最為普遍和效果最佳的藥物。用秋水仙素溶液（0.5～1%左右）浸種、涂抹芽、噴霧或注射于植物體內(nèi)，都可以有效地獲得多倍體。前邊談到的無(wú)籽西瓜就是最好的例子。

八倍體小黑麥，是典型的人工合成的多倍體新種。我國(guó)的農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者，經(jīng)過(guò)20多年的努力，將優(yōu)質(zhì)的六倍體小麥與抗性強(qiáng)的黑麥雜交，得到雜種一代，再將雜種一代染色體加倍，終于育成了體細(xì)胞具有56條染色體的八倍體小黑麥。八倍體小黑麥適合我國(guó)西南、西北等高寒地區(qū)栽培，產(chǎn)量分別比“阿波”、“778”等小麥品種提高了24%和61%。

多倍體育種，是大有希望的一種技術(shù)。雖然，在用化學(xué)藥劑誘導(dǎo)多倍體成功以后，人工創(chuàng)造多倍體已完全成為可能。但如何更有意識(shí)、更有目的地去控制多倍體植物的大量形成，仍有很多理論和技術(shù)問(wèn)題有待于我們?nèi)ヌ剿?。在生產(chǎn)中，由于多倍體植物具有優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)、豐產(chǎn)性好等許多優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)、林、園藝上的應(yīng)用是前程似錦，大有可為的。