1、1遗 传 学 教 案实验一 植物细胞减数分裂一、实验目的(1)掌握制备植物细胞减数分裂玻片标本的技术和方法。(2)了解高等植物细胞减数分裂过程，观察染色体的动态变化。二、实验原理 分裂是生物在形成性细胞过程中的一种特殊方式的细胞分裂，在此过程中先由有性组织(花药或胚珠)中的某些细胞分化为二倍性的小孢子母细胞或大孢子母细胞，这些细胞连续进行两次细胞分裂即减数第一次分裂和减数第二次分裂。结果一个小孢子母细胞形成 4个小孢子一个大孢子母细胞形成一个大孢子，它们都只具有单倍的染色体。减数分裂在遗传上具有重要意义。性母细胞(2n)经过减数分裂形成染色体数目减半的配子(n)。经过受精作用雌雄配子融合为合子
2、，染色体数目恢复 2n。这样在物种延续的过程中确保了染色体数目的恒定，从而使物种在遗传上具有相对的稳定性。另外在减数分裂过程中包含有同源染色体的配对、交换、分离和非同源染色体的自由组合，这些都是遗传学分离自由组合和连锁互换规律的细胞学基础。在这些基本规律的作用之下，导致了各种遗传重组的发生，而遗传重组又是生物变异的重要源泉。在适当的时候采集植物的花蕾制备染色体标本就可在显微镜下观察到植物细胞的减数分裂。 三、实验材料蚕豆(Viciafaba，2n=12)花药、玉米(Zea mays，2n=20)花药、小麦(Triticum spp2n=42) 花药、大葱(Allium fistulosum 2
3、n=16)花药、桔(Citrus sinensis 2n=18)花药、洋葱(Allium cepa 2n =16)花药、番茄(Lycopersicum escuSentum 2n=24)花药。四、实验器具和药品1器具 显微镜、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、大培养皿、酒精灯、吸水纸。2药品 无水乙醇、醋酸洋红染液、石蜡、二甲苯、固定液(甲醇：冰醋酸：3：1) 、加拿大树胶、正丁醇或叔丁醇。五、实验步骤1取材 在一朵花的减数分裂的全过程中能观察染色体的时间是很短的，一般在终变期，中期 I，后期 I。因此，选取刚现蕾的花序是观察花粉母细胞减数分裂的关键步骤 ,要注2意花蕾的形态和大小，适时选材。(1
4、)玉米 北方的玉米 5 月份取材，时间以上午 8:30 为好，夏玉米一般在 7 月份取材，以上午 7:00 一 8:00 为好,在玉米雌穗未抽出前的 710 天手摸植株上部 (喇叭口下部)有松软感觉，表明雄花序即将抽出。用刀在顶叶近喇叭口处纵向划一刀，切口长 10 一 15cm，剥出雄花序，顶端花药长 35mm，花药尚未变黄时取材。(2)蚕豆：从现蕾开始，上午 10:0011:00 可选取 23mm 大小的花莆或一小段花序。蚕豆开花的次序是由下而上，由外而内。(3)小麦：在植株开始挑旗，旗叶与下一叶片的叶耳间距约为 3 一 4Cm,花药长度大致在 1.52.0mm,黄绿色时取材最好。如花药为绿
5、色时取材则为时过早 ,花药为黄色，则已过时。上午 7:00 一 8:00 为取材最佳时间。(4)大葱：在北方地里越冬的大葱，第二年春季 34 月长出花序，待花序长出，颜色呈绿色，花蕾长度在 34mm，花药长度为 11.1mm 时取材。上午 9:00 一 10:00 为最佳取材时机。 (5)洋葱：45 月长出花序，同上。(6)番茄：59 月均可取材，时间以上午 8:309:30 为好，花蕾以 34mm 为宜( 番茄花期持续时间长，可随时取材)。(7)桔：桔花吐蕾时,在上午 8:00 一 12:00 取 39mm 的花蕾为宜。2固定 通常制作幼小花药压片时，可不经固定，直接放在醋酸洋红染液中，同时
6、进行固定和染色，但是先经固定的材料容易着色、分色及便于保存。固定时将采集的材料置于卡诺氏固定液 1224 小时，若不及时制片，可将固定后的材料用 70%的乙醇冲洗直至闻不到醋酸味为止，后放入 70%乙醇中存于 4冰箱内，可随时取用。3染色制片 用蒸馏水将从固定液或从 70酒精保存液中取出的花蕾冲洗数遍，然后剥开花雷，放在载玻片上，用解剖针及虹膜刀将花药横切成 34 段(或纵切) ，加一滴醋酸洋红染液于材料上，用解剖针轻压花药使花粉母细胞从切口出来，静止染色 510 分钟，除去花药壁。加上盖玻片使染液刚好布满载玻片与盖玻片之间成一薄层(不可过多，过多花粉母细胞会逸出盖玻片边缘)，加上盖玻片后，在
7、酒精灯上轻微加热，以利于进一步着色和染色体的分散。在盖玻片上覆以吸水纸用拇指适当加压把周围的染液吸干(勿使盖片移动) ，若细胞质染色过深，可在盖玻片的一边滴加 45的醋酸，在另一边用吸水纸吸，让醋酸从盖玻片下流过，减轻细胞质的着色程度。4镜检 在显微镜下查找花粉母细胞，二分体、四分体，花粉粒以及各个时期的细胞。35永久片的制作 较好的临时压片，可制成永久玻片标本。(1)将已制好的玻片浸入副盛有 95乙醇和 45 G 醋酸各半的培养皿中，有盖玻片的一面朝下，载玻片的一端架在玻片棒上使其倾斜，盖玻片脱落后立即把盖玻片和载玻片转入盛有 95乙醇的培养皿中 35 分钟，再转入盛有 95乙醇和叔丁醇各半
8、的培养皿中 35分钟，最后纯叔丁醇中 3 一 5 分钟进行脱水、透明，脱水后用溶于叔丁醇的加拿大树胶封片。(2)由于正丁醇价格较便宜，因此也可用正丁醇代替叔丁醇。操作过程是将制好的临时玻片以同样的方法浸入盛有 95乙醇和 45X 醋酸各半的培养皿中 5 一 6 分钟，并滴加几滴正丁醇，依次再移入 95%乙醇中 1 一 2 分钟；95% 乙醇和正丁醇各半的培养皿中 25 分钟；纯正丁醇 12 分钟，最后吸去多余的正丁醇，用溶于正丁醇的加拿大树胶封片。六、实验结果细胞的减数分裂包括减数第一次分裂(减数分裂 I)和减数第二次分裂(减数分裂)。1减数分裂 I(1)前期 I：细线期：染色体很细很长，呈细
9、线状在核内交织成网。每一染色体含两个染色单体，但显微镜下看不到双线结构染色体呈丝状结构。偶线期：染色体的形态与细线期差别不大，同源染色体配对，形成二价体，每个二价体有两个着丝点，染色丝比细线期粗。粗线期：染色体螺旋化，进一步缩短变粗，显微镜下可明显看到每个染色体的两个姊妹染色单体。二价体由四个姊妹染色单体和两个着丝粒组成，这时非姊妹染色单体间可能有交换的发生。双线期：染色体进一步螺旋化，变得更为粗短，更为清晰可见，二价体中的两条同源染色体相互分开出现交叉现象，呈“X”“V”“”“O”等形状。终变期：染色体高度浓缩，染色体均匀分散在核膜附近。此时是检查染色体数的最好时期，这时核内有多少个二价体，
10、说明有多少对同源染色体。 核仁和核膜在前期 I 始终存在，在终变期时核仁、核膜开始消失。(2)中期 I：核仁、核膜消失，二价体均匀排列在赤道面上，纺缍体形成，从纺缍体的侧面看，一个个二价体就像一列横队排列在细胞中，从纺锤体的极面看，一个个二价体分散在细胞质中。这时也是染色体计数的好时期。4(3)后期 I：二价体的两个同源染色体分开，由纺锤丝拉向两极。染色体又变成了染色丝状。(4)末期 I：同源染色体分别到达细胞两极染色体变成了染色质状，核膜，核仁重新出现，形成两个子核，每个子核染色体数目减半为 n。同时细胞质分开形成两个子细胞叫二分体。2减数分裂 (1)前期：染色体呈线状，每个染色体具两个姊妹
11、染色单体，共用一个着丝粒二者间有明显互斥作用(分开趋势 )。前期快结束时核膜消失。(2)中期：染色体排列在赤道面上，每条染色体有两个染色单体和一个着丝粒。(3)后期：每个染色体从着丝粒处分裂为二，分别向两极移动。(4)末期：移到两极的染色体解螺旋，出现核仁、核膜，形成单倍的子核，这时减数分裂 I 形成的两个单倍核形成四个单倍核，最后形成四个子细胞叫四分体。 理想的植物细胞减数分裂玻片标本在显微镜下可观察到减数分裂各个时期的典型细胞。七、作业绘制观察到的植物细胞减数分裂不同时期的典型细胞(示染色体动态特征) 。5实验二 根尖有丝分裂制片和观察一、实验目的1.实验目的：理解植物有丝分裂各个时期规律
12、性的变化；掌握植物细胞有丝分裂的制片技术；学会用显微镜观察植物细胞染色体在不同分裂时期的分裂相及其特点。2.实验要求：必做实验。二、实验原理生物在体细胞产生体细胞的过程中，主要采用有丝分裂方式。母细胞将核内的染色体均等地分配给子细胞，母细胞的染色体数目与子细胞一致，因为分裂过程中可形成纺锤丝，故称为有丝分裂。染色体在细胞分裂的间期、前期、中期、后期、末期具有不同的行为。在此过程中，细胞核和细胞膜也呈规律性变化。各种分裂旺盛的组织经过适当的取材处理，加以固定、离析、染色、压片，可以迅速将细胞分散在载片和盖片之间，进行有丝分裂和染色体观察。三、实验材料洋葱或大蒜根尖四、实验用品用具：眼科镊子，刀片
13、，广口瓶，解剖针，盖玻片，大培养皿，小培养皿，立式染缸，染色板，酒精灯，量筒 100 毫升、10 毫升。所需药品及配制 ：无水乙醇，二甲苯，醋酸洋红。五、实验内容和步骤1.材料准备：将洋葱去皮后，放在盛满水的烧杯中 25左右培养，每天换水一次，待长出根尖 3-5 厘米后，在上午 10：50 和下午 5：20，细胞处于分裂高峰期，用刀片取下，放在广口瓶中，进行预处理。2.预处理：用 0.05-0.2%秋水仙素处理根尖，2-4h 。3.固定：用 Carnoy 固定液( 卡诺固定液 ，冰醋酸：95%酒精=1：3）固定 2-24 h，再放在 95%、85% 、 75%酒精中各 0.5 h，最后在 70
14、%的酒精中保存 2 个月。一般是新固定的材料为好。保存在乙醇里的材料，在观察前最好用 Carnoy 固定液再固定 1-2 h。4.水解：将固定材料加一滴离析液（95%乙醇：浓盐酸=1：1）离析 10 min，然后用水反复冲洗，材料为白色，用针易压碎。5.染色：在载片上滴一滴醋酸洋红染色 15 min 左右，待根尖为暗红色时，将染色后的根尖放在一清洁的载片上，去除根冠和伸长区，再加少量染液染色。66.分色：在染好的根尖上加一滴 45%的醋酸分色，使细胞质变浅，染色体清晰。7.压片：以双层吸水纸覆在盖片上，左手按住按住盖片，右手拇指用力压片；或用一个双面刀片插到载片和盖片之间的一角，然后用解剖针柄
15、轻敲盖片，然后将刀片撤出，再用针柄种敲盖片，细胞很容易散开（注：用力适当、均匀，防止盖片破坏、滑动） 。然后在酒精灯上过 3-4 次。加盖片附以吸水纸压片。8.镜检和烤片：先用低倍镜显微镜下检查有丝分裂四个时期典型特征的细胞，再转到高倍镜进行观察。若染色过深，片子不请，可以烤片。方法是让片子在火焰上过几次，以盖片上的水气刚消失为止，不可沸腾。烤片时应将片子不断在手背上试温，以不烫手为宜，反复镜检。六、实验结果1.通过实验观察绘制植物有丝分裂各个时期的分裂图象。2.总结各个时期的特点：（1）间期：细胞核看不到染色体结构， DNA 在间期进行复制合成。 （2）前期：染色体开始缩短变粗。在动物和低等
16、植物细胞中，核旁的两个中心粒向相反方向移动而形成纺锤体。高等植物细胞内看不到中心粒，但仍可看到纺锤体的出现。前期快结束时，核仁逐渐消失，最后核膜也崩解。（3）中期：染色体排列在赤道面上，染色体的两臂分布在细胞的空间内。染色体纺锤丝连接起来。（4）后期：每一染色体的着丝粒分裂为二，被纺锤丝拉向两极，染色单体也跟向两极移动，形成两条单染色体。（5）末期：染色体到达两极，染色体的螺旋结构逐渐消失，出现核的重建过程，两个子核的膜重新形成，核仁重新出现，纺锤体消失。（6）胞质分割：两个子核形成后，植物细胞由两个子核中间残留的纺锤丝先形成细胞板，最后成为细胞膜，把母细胞分隔成两个子细胞，到此一次细胞分裂结
17、束。（注意事项）1.根尖解离的时间适宜。2.取材部位要准确，只有分生区才有分裂相。3.取材要少，有利于着色和细胞分散。七、作业1.复习有丝分裂各个时期的特征。2.（1）观察植物细胞有丝分裂时，取材应注意什么问题？（2）固定液的作用是什么？在使用固定液时应注意什么问题？（3）绘制洋葱根尖有丝分裂各个时期的图象。（4）根据你的实验操作情况，谈谈如何制备一张优良的片子。7实验三 染花粉母细胞涂抹制片一、实验目的学 习 花 粉 母 细 胞 涂 抹 制 片 的 基 本 方 法 ； 熟 悉 玉 米 花 粉 母 细 胞 的 减 数 分 裂 过 程。二、实验材料经过固定的减数分裂时的玉米雄穗。三、仪器药品显微
18、镜、弯头解剖针、载玻片、盖玻片、镊子、酒精灯、醋酸洋红、45%醋酸溶液、卡宝品红等。四、实验说明1、材料的采集和存放本实验材料从玉米雄穗上取得。在田间，玉米雄穗尖端露出以前 7-10 日，先以手指挤摸外部，觉得松软时，以刀片划开茎叶，取下幼穗分枝 3-4 条，固定于当时配成的 3:1的纯酒精和冰醋酸溶液中，一直保存于冰箱内。如在固定 24 小时后换以 70%的酒精存放，在普通室下即可保存相当时侯。2、玉米雄穗上的分裂时期最老的部位在每一分枝中部靠上端，由此向上向下，小穗逐渐幼嫩。除非分枝太老，通常在一枝上由嫩的部位向老的部位寻找，可以依次连续获得减数分裂的各个时期由细线期到刚刚分开有小孢子。玉
19、米小穗是成对的，无柄小穗的发育时期比邻近的有柄小穗为早，每小穗内有两朵小花，各具花药 3 个，第一小花远比第二小花为幼嫩。第一小花的分裂时期依各小穗着生部位有一定的顺序性。同一小花的三个花药，则几乎处于同一分裂时期。五、实验步骤先将雄穗分枝置于培养皿内，加进少许固定液，以防干去。然后用弯头解剖针从适当大小的小花内挑出花药 2 个，置于载玻片上，加上一滴醋酸洋红或卡宝品红，以两针相交叉切断花药，再用针头轻压，挤出花粉母细胞，尽量挤净，然后降去空药及渣子，微微捣开成堆的花粉母细胞，立刻置于低倍镜下观察。如有需要时期的细胞，立刻加上盖玻片，静置 5-6 分钟（醋酸洋红的）或 2-3 分钟（卡宝品红的
20、）后再镜检一下，立刻置酒精灯火焰上烘烤。否则可用纱布擦去。盖上玻片时不必施加压力，有多余的染液时，可用吸水纸吸去，但盖上玻片后不能来回移动。8烘烤可使细胞质退色而染色体颜色加深，从而增加对比度；还可使细胞明显膨大，染色体也随之增大。烘烤涂抹片是一项很重要的技术，关键是“火侯”。要使细胞质染色尽量退去，染色体充分着色而鲜明，细胞充分膨大而又不变形。通常使片子在酒精灯火焰上来回移动。切忌加热过猛，突然产生大量气泡或使细胞灼伤折皱。开始烘烤时，离火焰上方远一点，然后逐渐加强烘烤，离火焰越近，来回移动要越快。每当有小气泡出现时，立刻将片子移开火焰，冷却一会再烘烤。每烘烤一会，镜检一次以把握烘烤效果，直
21、至满意为止。注意两种染色液的染色及烘烤效果的差异；注意用卡宝品红染色烘烤前后核仁着色的变化。涂抹片着色能否达到清晰而有深浅对比的程度，须视（1）染液的浓度（醋酸洋红中还决定于氧化铁的含量），（2）烘烤的程度。对醋酸洋红，如染色过深，可以从盖玻片的一边加入一滴 45%醋酸溶液再从另一边吸去，然后进行烘烤。经染色和烘烤颜色深浅合适时，即用石腊（溶入 1/3 松香）粘胶把盖玻片四周密封起来，写上材料的号码和分裂的时期，作为临时保存和观察用。如材料比较理想，还可制成永久片以长期保存。六、实验结果要求能识别图像清晰的装片下的各个时期。七、作业每人独自练习制片技术，至少作出两张图像清晰的临时片，并镜下绘图
22、。9实验四 果蝇唾液腺染色体观察一、实验目的 (1)练习剖取果蝇三龄幼虫唾液腺的方法。 (2)掌握制作果蝇唾液腺染色体标本的技术。(3)观察果蝇唾液腺染色体的形态特征。二、实验原理 1881 年意大利的细胞学家巴尔比尼(Balbiani)在双翅目昆虫摇蚊(chironmus)幼虫的唾液腺细胞间期核中发现了一种巨大染色体，由于存在于唾液腺细胞。所以又称为唾液腺染色体。1933 年美国学者贝特恩(Painter)等又在果蝇和其它双翅目昆虫的幼虫唾液腺细胞间期核中发现了巨大染色体。果蝇三龄幼虫的唾液腺细胞处于永久早期，染色体解旋呈伸展状态。在幼虫发育过程中细胞核中的 DNA 多次复制，但细胞、细胞核
23、不分裂、复制后的染色单体 DNA 也不分开，这种现象叫做核内有丝分裂，从而形成了多线染色体。加之唾液腺细胞中同源染色体互相靠拢在一起呈现一种联会状态，而使其比一般体细胞中的染色体粗 1000-2000 倍，长100200 倍。 由于在唾液腺细胞中 8 条染色体之间以着丝粒互相连结在一起形成染色盘或异染中心和同源染色体之间的假联会，经碱性染料染色后，可以观察到一个染色较深的染色盘和以染色盘为中心向外辐射出的 5 条染色体臂。在这些染色体臂上可以看到染色深浅不同，被称做明带、暗带的横纹，这些横纹的位置，宽窄、数目都具有物种的特异性，不同物种，不同染色体的不同部位形态位置是固定的，因此根据染色体各条
24、臂带纹特征和各条臂端部带纹特征能准确识别各条染色体。在染色体臂上还可看到某些带纹通过染色体的解旋、膨大形成的疏松区和巴尔比尼氏环，其富含转录出来的 RNA，因此不着色，是基因活动的区域。在个体发育的不同阶段，疏松区或巴尔比尼氏环在染色体上出现的部位不同，据此可以研究基因的表达，开展各种染色体变异的研究等等。 三、实验材料普通果蝇(Drosophila melanogaster)的三龄幼虫。10四、实验器具和药品1器具 双筒解剖镜、显微镜、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、滤纸、培养皿、酒精灯。 2药品 醋酸洋红染液、生理盐水(O.7NaCl)蒸馏水、固定液 (冰醋酸：乙醇=3:1)、1m01L H
25、Cl、乙醇(100、 95) 、二甲苯、加拿大树胶。五、实验步骤 1材料准备 发育充足、肥大的三龄幼虫，唾液腺和唾液腺细胞发育良好。利用这样的唾液腺细胞才能制备出理想的染色体玻片标本。因此要求培养基营养丰富，含水量较高，比较松软，发酵良好。 将果蝇放人培养瓶(果蝇不应过多，半磅牛奶瓶 10 对左右) ，于 15 一 l6的稍低温度条件下培养，接种 1 2 小时后，将成虫移出，控制成虫的排卵持续时间以免产生过多的卵( 要求每 cm。培养基表面 2040 只幼虫) ，一龄幼虫出现后，每天在培养基表面滴加 2一 4.5的酵母液(或鲜酵母)。23 龄幼虫期应滴加 10左右的酵母液，滴加的量以复盖在培养
26、基表面薄薄一层为宜。待三龄幼虫大量爬出培养基时，也可将培养瓶移至 3 一 5中放置 12 或 24 小时，进行低温处理，以获得染色体分散良好的制片。2剥离唾液腺 在一干净载玻片上滴一滴生理盐水，选择行 动迟缓、肥大、爬在管壁上即将化蛹的三龄幼虫，或者选择经低温处理的果蝇三龄幼虫置于载玻片上。由于果蝇的唾液腺位于幼虫体前 1314 处，所以在解剖镜下左手持解剖针按压住幼虫后端13 处，固定幼虫，右手持解剖针扎住幼虫头部口器处，适当用力向后拉，把头部与身体拉开，唾液腺腺体随之而出。把载玻片移到显微镜下查找唾液腺。果蝇的唾液腺是位于口器后端神经节两侧的一对透明而微白的类似香蕉形的长形小囊，由单层细胞
27、构成，细胞大，细胞核大，细胞轮廓清晰。用解剖针先将含有腺体的一团组织与其它组织分开，然后再将腺体与脂肪等组织分开。剖离腺体也可在解剖镜下进行。3解离 将唾液腺在载玻片上滴一滴 1molL HCl，让唾液腺在 1molL HCl 中解离23 分钟，以松软组织，利于染色体分散。4染色 解离后的腺体可用水冲洗 23 次后滴加醋酸洋红染液染色 1 520 分钟(解剖和染色过程勿使腺体干燥) 。在酒精灯上加热以增强染色效果。可以不经解离一步而直接染色，也可以在将幼虫头部与身体拉开后马上加染液染色，然后慢慢剖离腺体。5滴片 当腺体被染成红色后，用滤纸擦去染液周围一圈的黑色沉淀物，然后加上盖玻片，在盖玻片上
28、方再覆盖一层滤纸，用镊子在盖玻片上轻轻敲击几下，再用拇指按住盖11玻片用力下压，把腺体细胞压破，把染色体压散开。压片时放载玻片的桌面要平，不要使盖片滑动。制好的玻片标本用蜡封住盖玻片四周以防干燥。经低温冷冻处理的材料经解离，染色，加盖片后不必敲击，镜检即可看到分散良好的染色体。6观察 将制好的片子先用低倍显微镜观察，找到好的染色体图像于视野中心，再用高倍镜观察之。如果制片理想，可做成永久制片，即先剔除封蜡，将玻片放入固定液(冰蜡酸：乙醇=3:1)中待盖片脱落后，再经 分 钟分 钟分 钟分 钟 乙 醇乙 醇乙 醇 53)2(53)1(5353 %0%09%70。加 拿 大 树 胶 封 片 等 程
29、 序二 甲 苯二 甲 苯 分 钟分 钟 )2()1(六、实验结果一般实验用的普通果蝇(Drosophila melanogaster 2n=8)，其中一对为性染色体(XY 或XX)，XX 染色体为端着丝粒染色体，呈杆状，Y 染色体为“J” 形；第二对、第三对染色体均为中央着丝粒染色体，呈“V” 形；第四对染色体短小，为端着丝粒染色体，呈点状，附在染色盘边缘。由于唾液腺染色体的假联会，X 染色体的一端在异染中心上，另一端游离；而第二，第三对染色体着丝粒在中央，可以从异染中心呈“V”字形向外伸展出四条臀(2L、2R 、3L 、 3R)，Y 染色体着丝粒附近的异染色质参与了染色中心的形成，所以理想的
30、片子，不管雌雄果蝇的唾液腺细胞在显微镜下均可见五条长臂(X、2L、2R、3L、3R)和一条短臂( 第四条染色体臂不易观察 )。雄果蝇唾液腺细胞。中的 X 染色体臂比雌果蝇的稍细。在染色体臂上可观察到许多明暗相间的带。七、作业 绘制你所观察到的果蝇唾液腺染色体图，示各臂末端 510 条带纹，并注明是第几条染色体和臂的左右。 12实验五 染色体组型分析一、实验目的1.熟悉染色体的结构特征。2.初步掌握染色体核型分析的方法。二、实验原理染色体核型分析是阐明生物染色体组的构成，从而为物种的起源和进化的研究提供客观根据，为调查异源染色体的附加、代换乃至易位提供细胞学证明。植物染色体的核型分析,往往从细胞
31、的形态学特点来分析。它所依靠的形态学指标是：1.染色体长度；2.着丝粒位置；3.副缢痕的有无和位置；4.随体的有无、形状和大小。三、实验用品细胞染色体照片，眼科剪刀，测量工具，胶水等。四、实验步骤1.剪贴：用眼科剪刀，沿染色体边缘将每一条染色体剪下来，存放在小培养皿内。2.配对：首先目测配对，根据染色体长短和形态特征，进行同源染色体配对。3.排列：按一定顺序将一个细胞内的染色体进行排队、编号。排列方式有多种，一般从大到小排列，如玉米、草棉核型；相同长度的染色体，按短臂长度排列，短臂长的在前；有特殊标记的染色体（如随体）可特殊排列，如栽培大麦核型；性染色体单独另排或放在最后。也可将形态相同的染色
32、体归为一组，分成若干组，按组排列，如山羊草属植物染色体核型；异源多倍体要根据不同染色体组排列，如普通小麦核型要按 A、B、D 三个染色体组排列。4.测量：利用测量工具，测量染色体的如下数据：（1） 绝对长度照片长度/放大倍数（2） 每对染色体短臂绝对长度；（3） 每对染色体长臂绝对长度；（4） 染色体短臂总长度；（5） 染色体长臂总长度；13（6） 相对长度；a、每对同源染色体短臂相对长度：短臂相对长度染色体短臂绝对长度染色体短臂总长度b、每对同源染色体长臂相对长度：长臂相对长度染色体长臂绝对长度染色体长臂总长度c、每对同源染色体相对长度：染色体相对长度每对同源染色体绝对长度染色体总长度（7）
33、 臂比:臂比染色体长臂染色体短臂（8）臂指数:着丝点指数短臂长染色体全长将上列数字填入下表染色体测量数据 序号 相对长度()长臂短臂全长 臂比（长短） 类型5.校正：根据测量数据校正目测同源染色体配对和染色体排列顺序是否正确，再进行重新排列。6.分类：依据臂比，将染色体分类。染色体分类标准染色体类型 臂比（长臂短臂） (1).正中部着丝点类型（M） 1.0(2).中部着丝点类型（m） 1.011.7(3).近中部着丝点类型（Sm） 1.713.0 (4).近端着丝点类型（St） 3.017.0(5).端着丝点类型（t ） 7.01-(6).顶端着丝点类型（T） 7.公式：根据染色体类型，可以将
34、一种生物的染色体核型书写成一定公式。14如：芍药核型为：K(2n)=2X=10=6m+2Sm+2St(SAT)。K 代表基本核型，SAT 代表具随体染色体，写在括号内，符号前的数字代表该类染色体数目。五、作业做出核型，写出核型公式；绘制模式图实验六 植物多倍体的诱发与鉴定一、实验目的(1)了解人工诱发多倍体植物的原理、方法及其在植物育种上的意义。(2)初步掌握用秋水仙素诱发多倍体的实验技术和多倍体的鉴定方法。 二、实验原理多倍体广泛地存在于植物界，目前已知被子植物中有三分之一以上的物种是多倍体，如普通小麦是异源六倍体，棉花是四倍体，此外还有烟草等，这些部是自然界存在的多倍体。多倍体产生的途径除
35、自然发生外。也可以采用高温、低温、嫁接、切断和射线处理等物理方法和化学药剂处理方法，在这些方法中以化学药剂处理最为有效，如秋水仙素，萘嵌戊烷、异生长素、植物激素、富民隆等，都可诱发多倍体，其中应用最广泛、效果最好的是秋水仙素。秋水仙素是由百合科秋水仙属的秋种番红花一一秋水仙素(Colchicum autumnale)的种子和器官中提炼出来的一种生物碱。化学分子式为 。它具有麻醉作OHNC26251用，对植物的种子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等可产生诱变作用，它的作用机理是抑制细胞分裂时纺缍体的形成，使复制后的染色体不能拉向两极，细胞不能继续分裂形成两个子细胞，从而导致染色体加倍，形成多倍体细胞，在
36、此基础上进一步发育成多倍体植物，多倍体植物可以通过有性繁殖进行繁殖下去。用人工方法诱导的多倍体，可以得到一般二倍体没有的优良性状，如大粒、大穗、内含物量增加、抗病性强等。人工培育的三倍体西瓜、三倍体甜菜、八倍体小黑麦已在生严上厂泛应用。对多倍体的鉴定，除了检查染色体数目变化外，形态特征的变异也是一个重要方面。多倍体植物的气孔、花器、花粉粒、种子、果实等部分明显变大，气孔数目减少而密度变稀，同源多倍体育性有一定的降低，所以同源多倍体中有部分畸形的不育花粉粒。三、实验材料(1)洋葱(Allium cepa 2n=16)、大麦(Hordeum spp. 2n=14)、大蒜(Allium sativu
37、m 2n=16)、15西瓜(Citrullus vulgaris 2n=22)、玉米(Zea mays 2n=20)、蚕豆(Vicia faba 2n=12)等的种子、鳞茎。(2)葡萄植株、插条或其它果树植株。四、实验器具和药品1. 器具 显微镜、剪刀、培养皿、载玻片、盖玻片、吸水纸、培养箱、镊子、纱布、脱脂棉、酒精灯、测微尺。 2. 药品 秋水仙索(0.1和 0.025) 、HCl (molL)、硝酸银(O.1一 0.2) 、碘化钾(1)、固定液、醋酸洋红或卡宝品红染色液。五、实验步骤1.植物根尖多倍体的诱发 将玉米、大麦等植物种子洗净后用水浸泡 12 天，然后摆放在铺有湿润滤纸(或纱布)的
38、培养皿中置于 25 一 28条件下发芽，当根长到 1cm 时取出洗净，把水吸干后移到 0.01一 0.1的秋水仙素溶液中，使植物根部浸在药液中，根尖朝下，25条件下处理直到根尖明显膨大为止。另外设加入清水的作为对照，然后取出材料洗净，用卡诺氏固定液固定 1 小时，以备镜检。若用洋葱作材料时，必须先剪去老根，然后置于盛满水的瓶口上。当长出新的不定根后，再用秋水仙素处理。2多倍体植物的诱发(1)处理种子：将植物的种子放在 0.1秋水仙素溶液中浸种 24 小时，取出种子用自来水冲洗 23 次，然后将种子移到放有被 0.025秋水仙素溶液润湿了的吸水纸的培养皿中，为避免蒸发，加上盖放入 20培养箱内发
39、芽，一般处理两天就可长出幼苗。对干燥种子比浸过种的种子要多处理 1 天，种皮厚发芽慢的种子应先催芽后进行处理。用秋水仙素能阻碍根系发育，所以对已发芽的种子应用较低的秋水仙素溶液处理较短的时间。处理后取出幼苗，用自来水缓缓冲洗以免损伤，然后将幼苗移栽到大田或盆钵内，同时播种未经处理的种子幼苗作为对照。(2)处理幼苗：对于发芽慢的种子在出苗后处理效果更好。以西瓜为例：先将二倍体西瓜籽浸种催芽。当胚根长到 11.5cm 时，将胚根倒置于 0.2一 0.4秋水仙素溶液的培养皿中置 25温度下浸渍 20 一 24 小时，注意处理时需要用湿滤纸将根盖好，避免失水。处理后的幼苗，经水洗进行栽种或砂培。另外也
40、可以采用田间处理幼苗的方法，即当幼苗子叶展平时。每天早晚用 0.25%或 0.4秋水仙素溶液滴浸生长点各一次，每次 12 滴，连续处理 4 天，遮阴保持湿度。以上两种方法如果成功可获得四倍体西瓜，再用它和二倍体西瓜杂交就可育成三倍体无籽西瓜。16(3)处理芽：选用葡萄植株或插条等果树的顶芽或腋芽生长点进行处理。将芽部固定一个蘸有 0.5一 0.7的秋水仙素棉球(最好外罩一塑料袋防止蒸发) 连续处理 23 天后，去掉棉球，反复用清水冲洗生长点。也可将蘸有秋水仙素的棉球涂抹生长点，待进一步生长后，再进行观察和鉴定。3多倍体的鉴定(1)细胞学鉴定：对已经加倍和未加倍( 对照)的植株根尖或茎尖制成临时
41、片，观察有丝分裂中期的染色体数目。对收获的可能为同源多倍体的大粒种子发芽制成根尖压片，进行检查染色体数目。(2)形态鉴定：观察植物多倍体植株，分别比较鉴定二倍体和多倍体在形态上的主要区别。(3)气孔鉴定：在同源多倍体植物叶片背面中部划一切口用尖头镊子夹住切口部分，撕下一薄层下表皮，放在载玻片上，加一滴蒸馏水铺平，盖上盖玻片，制成表皮装片，用同样方法，制作一张二倍体植物的表皮装片作为对照，镜检比较多倍体和二倍体气孔和保卫细胞的大小，各测定 30 个计算出平均值。统计气孔数目，各观察 10 个视野，计算气孔密度。气孔保卫细胞的大小测定用测微尺测量： 目 镜 测 微 尺 格 数镜 台 测 微 尺 格
42、 数目 镜 测 微 尺 每 格 长 度 10)(m气孔密度测定方法：将叶片表皮制片于显微镜下检查，计算每个视野气孔数，移动制片重复 10 次，求出平均值。视野面积的计算，用目镜测微尺量出视野直径，按公式 求2rS视野面积。得每平方毫米叶面积的气孔数。 (4)保卫细胞内叶绿体数目测定：取叶下表皮于载玻片上，滴加 0.1一 0.2AgNO 3 溶液数秒后，加盖玻片，在显微镜下观察保卫细胞内的叶绿体数目。(5)花粉粒的鉴定：从同源多倍体和二倍体植株上采集花粉放入 45醋酸中，用滴管各吸取一滴花粉粒悬浮液分别放到载玻片上，加上碘化钾溶液，盖上盖玻片制成花粉粒制片，然后镜检，观察同源多倍体和二倍体花粉形
43、态大小是否整齐、有无畸形，若大小差异不明显时，可用测微尺各测定 30 个花粉粒大小，求平均值。六、实验结果将镜检结果填入表 26.1。七、作业17(1)对实验结果进行分析。(2)交 12 张好的多倍体根尖制片。实验七 遗传规律的验证一、实验目的通过一对相对性状的遗传杂交实验，分析杂种后代的性状表现，验证分离规律。通过两对相对性状的遗传杂交实验，分析杂种后代的性状表现，验证独立分配规律。并了解基因互作的现象。二、实验原理在减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因，随所在染色体的分离而分离。将具有一对相对性状差异的两个亲本杂交，其 F1 产生的雌雄配子各有两种，其比例为1：1，F2 的表现型也是
44、两种，其比例为 3：1。玉米的籽粒黄色和白色及种子胚乳糯性和非糯性为一对相对性状，一般由单基因控制。例如玉米籽粒的非糯性(WxWx)品种与糯性(wxwx) 品种杂交，其 F1 的种子表现为非糯性的杂合体(Wxwx)，当其花粉母细胞减数分裂形成配子时，这对等位基因分离，形成含有基因Wx 或 wx 的花粉粒，具有非糯性基因 Wx，产生直链淀粉，遇碘液呈蓝色；具有糯性基因wx，产生支链淀粉，遇碘液呈棕色。这两种花粉粒在数量上的理论比例为 1：1。F1 的雌雄配子相互受精结合，形成 F2 种子的非糯性对糯性比例为 3：1。 同时，在减数分裂过程中，位于非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时，每对等位
45、基因既随同源染色体的分离而分离，又随非同源染色体的重组而自由组合，形成四种基因型的配子，其比例相等。因此，两对基因的杂合体在完全显性的条件下，其自交子代的表现型分离比例为 9：3：3：1，测交子代的表现型分离比例为 1：1：1：1。如果基因间发生互作，则随着互作方式的不同，产生的表现型分离比例有所不同。玉米籽粒是由果皮、胚乳和胚三部分组成，其中胚乳包括糊粉层和淀粉层。如图：已知控制玉米籽粒各种性状的基因，具有下列的遗传表现。果皮颜色性状有红色、棕色和无色。在基本色素基因 A1 存在时，果皮颜色的表现一般是由 P 和 BP 两对基因互作的结果。18胚乳性状有非甜粒和甜粒，非甜粒外形饱满，甜籽粒外
46、形皱缩。已知皱缩性状是受位于第 6 染色体上的隐性基因 su 所控制。糊粉层颜色性状有紫色、红色和无色。它主要由 7 对基因 (花青素基因：Alal、A2a2、A3a3 ；糊粉粒色基因：Cc、Rr、PrPr；色素抑制基因：Ii) 所控制。只有当显性基因 Al、A2、A3、C、R 同时存在、而抑制基因又呈隐性纯合 ii 时，色素才能形成。而色素形成的类别是由 Prpr 决定的，当显性基因 Pr 存在时，呈现为紫色，当隐性基因纯合prpr 存在时则表现为红色。当显性基因 A1、A2、A3、C、R 中缺少任何一个或所有这些色素基因均为显性，但当显性抑制基因 I 存在时，均表现为无色。由于控制玉米籽粒
47、、果皮和糊粉层颜色，以及胚乳性状的基因分别位于非同源染色体上，故这些性状的遗传表现为独立分配和基因互作现象。三、实验材料玉米(Zeamays)：（黄色，非糯） 、 （白色，糯）自交的果穗。(黄色、非糯性、硬粒) x( 白色、糯性、硬粒) F1 植株的自交果穗；四、实验用具多媒体演示系统、显微镜、培养皿、载玻片、盖玻片、镊子、解剖针、玻棒、培养箱、计算器、计数器。五、药品试剂 碘、碘化钾、酒精、冰醋酸。六、实验步骤(一)分离规律验证玉米籽粒黄色和白色的分离及种子胚乳糯性和非糯性：玉米籽粒黄色对白色为显性，胚乳非糯性对糯性为显性。每人取玉米杂合体 F1 植株上自交的果穗，按籽粒颜色及糯性计数各果穗
48、上黄色粒数和白色数，非糯性粒数和糯性粒数。最后按各小组观察的数据汇总进行统计分析。为了验证分离规律，对所观察的资料须按下式进行 X2(卡方 )测验。X2=(O-E)2 E上式中，O：为实际观察数， E：为预期理论数，为各项总和。求得 X2 值后，根据自由度 df (即分离类型组数 N 减去 1)，查 X2 值表(附录) ，求出概率值 P。再根据 P 值决定实得结果与理论数是否有显著差异。PO05，则表示差异不显著，19即说明实际观察数符合预期理论数。(二)自由组合规律验证玉米自交系)杂交，产生杂交 F1 植株的自交果穗，观察果穗上籽粒性状的分离现象。每一果穗的籽粒表现是：有色、非糯，有色、糯性
49、，白色、非糯，白色、糯性，四种表现型。每位(或两位)同学统计一果穗，各组统计实验结果，最后全班汇总，进行 X2 测验。 (三)观察基因互作现象1 互补作用：1）玉米果穗：由于 A、C、R 中缺少任何一个色素显性基因，籽粒均为无色。因而将籽粒无色、基因型分别为 aaCCRR、AAccRR 或 AACCrr 亲本间杂交，例如 aaCCRRAAccRR产生 F1 为 AaCcRR，由于显性基因 A 和 C 的互补作用，其 F1 籽粒表现有色。让 F1 植株自交产生果穗，观察果穗上 F2 籽粒的分离现象，按有色和无色两种表现型记数，其 F2 籽粒色的分离比例为 9 有色(9A C RR)：7 无色(3aaCcRR+3AaccRR
