1、遗 传 学 实 验（附名词解释） 河南农业大学农学院遗传组二 00 六年七月1目 录实验室工作规程-(2)实验一 有丝分裂与减数分裂的观察-(3)实验二 玉米种子的变异性状及分离规律 -(6)实验三 独立分配规律与基因互作 -(9)实验四 基因的连锁交换与基因定位-(12)实验五 红色面包霉的分离和交换 -(15)实验六 染色体结构变异的观察-(18)实验七 染色体数量变异的观察-(20)实验八 植物多倍体的诱发与鉴定 -(22)实验九 遗传率的估算-(24)实验十 花粉母细胞涂抹制片技术 -(27)实验十一 植物细胞有丝分裂制片技术-(29)附 1：一般细胞学压片药液的配制-(30)附 2：
2、玻片的清洁方法-(30)附 3：卡方值表-(31)附 4：名词解释-(31)2实验室工作规程一、守则为了获得准确的实验结果，避免在工作中发生差错和意外事故，实验室必须严格遵守下列各项规则。1.实验前，预习实验指导书，复习有关内容，带实验报告纸和铅笔。2.按照指导教师的规定进行操作，认真仔细地观察，并随时把实验中出现的情况和最后结果详细记录下来。3.认真写好实验报告，一律用铅笔绘图。4.爱护实验仪器、设备和材料，保持实验用具的洁净，用显微镜观察时，切勿使染料或药剂沾污镜头和镜台，如有沾污须用擦镜纸擦试干净；实验果穗标本一律不准脱粒。5.保持实验室安静整洁，不准高声喧闹、随地吐痰，不得乱扔纸屑和脏
3、物。6.实验完毕，将用过的仪器、用具擦洗干净，并放回原处；关闭电源水源，各小组轮流打扫卫生。二、显微镜的清洁与保养显微镜是遗传学实验中最重要的工具，必须注意防尘、防湿、防高温、防药品腐蚀。1.提取镜箱时，右手提镜箱，左手托箱底，取镜时，右手紧握镜柄，左手托镜底，防止显微镜滑落损坏。2.镜检时，先用低倍镜观察，转换高倍物镜后，只能用细调螺旋调焦距，切勿乱用，以防损坏镜头。3.如果发现镜头被药物或者脏物沾污，应立即用擦镜纸沾少许二甲苯擦掉脏物或药液，并迅速用擦镜纸擦干。4.使用完毕后，转动物镜不要对着聚光镜，并将镜筒降至最低点，放回镜箱，归还原处。5.使用带光源的显微镜时，先把灯光亮度调至最小，然
4、后打开电源开关，观察时调至最适亮度；停止观察时，把亮度调至最小后，再关闭开关。6.显微镜必须与化学药物分开放置，严禁混藏。3实验一 有丝分裂与减数分裂的观察一、实验目的1.观察有丝分裂中染色体的变化，了解有丝分裂全过程。2.观察并熟悉减数分裂的全过程及各个时期染色体的变化，为学习遗传基本规律奠定细胞学基础。二、实验材料大蒜、蚕豆、玉米、洋葱根尖的有丝分裂制片，玉米、小麦和黑麦花粉母细胞的减数分裂制片。三、实验用品显微镜四、实验原理和实验内容1.有丝分裂植物细胞的有丝分裂是植物体细胞增殖的主要方式之一，有丝分裂间期，细胞核内的每个染色体进行复制，分裂开始后染色体发生一系列的变化，可分为紧密衔接的
5、前期、中期、后期和末期。前期：在细胞核中出现丝状染色体，缠绕成团，可见明显的核仁，随后，丝状染色体通过螺旋化逐步变短加粗，分散在核膜的内缘，这时每条染色体由两条染色单体组成，但在着丝点处仍相互连系在一起，随着核仁和核膜的消失而进入中期。中期：进入中期时，染色体向细胞当中集结，排列在赤道面上，这时纺锤丝的一端连着染色体的着丝点，另一端集中于细胞的极处，构成了纺锤体。由于这个时期染色体盘曲、折迭，形成了具有一定形态的染色体，因此，这个时期是染色体计数和观察染色体形态的最适时期。后期：每个染色体上的两条染色单体，随着着丝点的分裂而开始分离，在纺锤丝的牵引下，每条染色单体分别向两极移动，成为独立的染色
6、体。染色体上着丝点位置不同，后期染色体呈现各种不同的形状(J 形、V 形和棒形等)。末期：染色体到达两级，逐渐解螺旋，染色体伸长变细，回复到间期的染色质状态。4核膜开始重新形成，核仁出现，随着纺锤体的解体，在细胞的赤道板处形成膜体，于是，由一个细胞分裂成为两个细胞，完成了细胞有丝分裂的全过程。有丝分裂是染色体复制分裂的过程，染色体一分为二，均等分配，其结果，母细胞与子细胞之间、子细胞与子细胞之间染色体的数目和组成完全相同，生物遗传信息的正确传递正是由于染色体的准确复制和均等分配的结果。2.减数分裂减数分裂是染色体数目减半的有丝分裂，也叫成熟分裂。生物在个体发育过程中，生长发育到一定阶段进入性成
7、熟时，产生胚囊母细胞和花粉母细胞，它们经减数分裂，分别形成染色体数目减半的大、小孢子，再经过若干次有丝分裂，发育为雄配子体(花粉粒)和雌配子体(胚囊) ，通过授粉雄雌配子结合成合子，恢复了 2n 的染色体数目，新的一代就是从合子开始的。可见，减数分裂对于生命的延续和生物的遗传变异均具有十分重要的作用。在减数分裂的全过程中，染色体只复制一次，而细胞则分裂两次，其结果，使每个子细胞的染色体数目比性母细胞减少了一半，即由 2n 变为 n。这两次连续的细胞分裂都可以分为前期、中期、后期和末期。其中以第一次分裂的前期变化最为复杂，可将之细分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期。前期细线期：核内出现明
8、亮空腔，染色体呈细长丝状，首尾难分，相互缠绕，靠近核的一边，在电子显微镜下可以看到染色体成双的状态。偶线期：同源染色体配对，同源染色体首先在端粒处靠拢，然后逐渐扩展到整个染色体，同源染色体的这种相互吸引和纵向靠拢称为联会，这是减数分裂和有丝分裂中染色体行为的主要区别之一。联会时，在两个同源染色体之间形成由蛋白质和 DNA 构成的联会复合体，其作用是使同源染色体的配对更加稳定，利于交换的完成。粗线期：配对的染色体随着螺旋化的加强而逐渐缩短变粗，染色体的个别性逐渐明显，是观察染色体形态的最好时期，这个时间，由于每一对染色体均由四个染色单体所组成，故称四合体，此期间同源染色体各染色单体之间可能发生节
9、段互换，染色体节段的交换是生物变异的重要来源之一。双线期：染色体缩得较粗较短，同源染色体的两个成员之间，相互排斥而彼此分开。但发生过交换的部位仍粘连在一起，形成交叉结，这是交换的直接结果，交叉结的数目一般在 113 个之间，在同种生物中交叉的数目一般与染色体长度成正比，所以双线期联会在一起的染色体好象“麻花”一样。终变期：染色体缩得更短，交叉结逐渐移至端部，各二价体分散在细胞核中，因此是染色体计数的良好时期。终变期末核仁、核膜逐渐消失。中期核仁、模膜完全消失，染色体排列在赤道板上，成对染色体上的着丝点朝向两极，纺锤丝出现。后期二价体的两个成员开始分开，在纺锤丝的牵引下，分别向两极移动，使得所形
10、成的5两个子细胞的染色体数目减少了一半。此时着丝点尚未分裂，每根染色体仍包括两条染色单体。两条同源染色体分向哪一级是随机的，因而非同源染色体之间则以同等机会随机结合，进入不同子细胞中，这是后代变异的另一重要来源。末期分向两极的染色体又聚合起来，核仁、核膜开始形成，中央纺锤丝形成细胞板，于是一个母细胞分成两个子细胞，叫做二分孢子。在豌豆、番茄等双子叶植物中细胞质并不进行分裂，两个新的细胞核仍然留在共同的细胞质中。间期每个子细胞中核仁、核膜形成，染色体慢慢伸长，这个时期很短促，紧接着进入下一次分裂。前期染色体又开始缩短，每个染色体有两条染色单体，这时染色体臂张开，可以观察到每个染色体上具有四个臂。
11、中期染色体明显缩短变粗，排列在两个子细胞的赤道板上。后期染色体的着丝点分裂，每个姊妹染色单体各具一个着丝点，成为独立的染色体。在纺锤丝牵引下，它们分别移向两极。末期分向两极的染色体聚集起来，形成新核，在赤道面上出现膜体，于是由一个母细胞分裂成为四个子细胞，植物花粉母细胞减数分裂刚结束时，这四个子细胞仍联合在一起，叫做四分孢子(简称四分子)。五、实验作业1.认真观察制片，绘有丝分裂和减数分裂图各三个。2.减数分裂和有丝分裂有何不同? 它们的遗传学意义如何? 6实验二 玉米种子的变异性状及分离规律一、实验目的1.识别玉米籽粒各部分的变异性状，并了解其遗传基础。2.通过观察玉米一对相对性状杂种果穗的
12、籽粒和花粉粒的分离现象验证分离规律。二、实验材料玉米各种性状的籽粒，固定的杂交 F1 雄穗( 冰箱存放)及杂交 F2 分离果穗。三、实验用品显微镜、载玻片、解剖刀、弯头针、镊子、碘碘化钾稀溶液、电子计算器。四、实验原理和实验内容1.玉米籽粒构造和花粉直感现象玉米籽粒包括胚、胚乳和果皮三部分，其中胚与胚乳是双受精后发育形成的，其性状表现决定于父母本的遗传基础，杂交当代将表现出具显性基因的亲本性状。当父本的花粉中含有控制胚与胚乳性状的显性基因时，在母本植株所结籽粒的胚及胚乳上就可以表现出父本的这一显性性状来，这种现象称为“花粉直感” 。果皮是由子房壁及珠被发育而成，属于母本的体细胞组织，其性状发育
13、是由母本的基因型决定的，通常不受父本花粉的影响。2.玉米籽粒的变异性状及其遗传基础(1)果皮：有红色、棕色、花斑和无色等颜色变异，一般是由 A1、P 和 BP 等基因互作的结果。(2)胚乳性状：有甜(su)和非甜 (Su)、糯(wx)与非糯(Wx) 、凹陷(sh) 与饱满(Sh)等性状。(3)糊粉层颜色：糊粉层是果皮下面属胚乳部分的最外层细胞，内含糊粉粒，其颜色常见的有无色、紫色、红色三种，颜色的产生涉及 A1、A 2、C 、R、B Z、In 和 Pr 等多对基因。(4)淀粉层颜色：有黄色(Y)及白色(y)两种。(5)胚尖颜色：有紫色(Pu)和无色 (pu)两种。73.性状分离和配子分离(1)
14、性状分离：玉米中，甜玉米和非甜玉米表现为一对基因的差别，以隐性甜玉米为母体，与纯合显性非甜玉米杂交，由于花粉直感作用，当代得到非甜的种子(Susu)。F 1植株在减数分裂时等位基因 Susu 要发生分离，自交产生非甜与甜 3:1 的分离比例，F 1与隐性亲本测交后，得到非甜与甜 1:1 的分离比例。同样，有色糊粉层(AA)玉米与无色糊粉层(aa)玉米杂交，当代得到有色糊粉层种子，F 1 代自交产生有色与无色 3:1 的分离，测交得到 1:1 的分离。紫色糊粉层(PrPr)与红色糊粉层(prpr)玉米杂交，当代得到紫色糊粉层种子，F 1 自交果穗呈 3 紫色:1 红色的分离，测交呈 1:1 的分
15、离。(2)配子分离：杂合非糯玉米植株花粉粒的分离直接证明了配子发生分离，也直接说明了相对基因发生分离。纯合糯玉米(wxwx)产生的花粉粒全部含枝链淀粉，与碘作用呈红棕色；纯合非糯玉米(WxWx)产生的花粉粒含有一部分直链淀粉，与碘作用呈兰黑色；杂合非糯玉米(Wxwx)则产生上述两种数目相等的花粉粒，用碘染色后，半数花粉粒呈红棕色，半数呈兰黑色。4.适合性测定用卡方测验(X 2-test)法测验实际分离比例是否与预期理论值相符，卡方公式如下：C-OX2）（O 为各性状籽粒的实际观察数， C 为各性状籽粒的理论数。自由度(df)=2-1，查 X2值表，如 P0.05 表示实际所得的结果不符合理论分
16、离比例，如果 P0.05 表示实际所得的结果符合理论分离比例。一般自由度=1 的样本，尤其是小样本时，计算 X2 值需作连续性矫正，计算公式如下： C21)-X2 （五、实验步骤1.仔细观察玉米各种不同的胚乳性状，它们的外表有何特征?2.区别果皮、糊粉层及胚乳层和颜色，用刀片逐层剥开若干不同类型的籽粒。3.每人数杂合非甜玉米(Susu)和杂合紫玉米(Aa)的自交和测交果穗各一穗，综合全组结果，将统计数字填入下表，进行适合性测定，检查是否符合一对基因自交 3:1 和测交 1:1 的分离结果。籽粒性状 显 性 隐 性 总 数观察数(O)理论数(C)偏差 d=O-C8d2/C X2=4.每人将杂合非
17、糯玉米的一个花药放在载玻片上，加一滴碘液，将花粉粒压出，盖上盖片，置于低倍镜下观察，各自观察 12 个视野，统计不同颜色的花粉粒数，其比例是否符合 1:1，为什么?六、实验作业1.叙述籽粒性状的观察结果。2.统计 F1 自交和测交籽粒的分离结果，进行适合性测定。3.统计 12 个视野中杂合非糯玉米的花粉粒的分离结果。9实验三 独立分配规律与基因互作一、实验目的1.通过两对相对性状的杂交实验，验证基因的独立分配规律。2.通过对有关玉米糊粉层色泽和胚乳性状的杂种材料的观察，了解几种基因互作方式。二、实验材料玉米各种性状籽粒杂种 F1 的自交及测交果穗。三、实验用品计数器、电子计算器。四、实验原理和
18、实验内容在减数分裂过程中，位于非同源染色体上的基因，随着所在染色体自由组合起来，从而形成各种可能组合的配子。因此将两对相对性状具有差异的亲本杂交，如果这两对性状受两对基因控制，并都有显隐性关系，分别存在于两对染色体上，那么 F1 将产生 4种不同的配子，理论上数量相等，F 2 有 9 种基因型，按表现型归纳为 4 种，比例是9:3:3:1，F 1 与双隐性材料测交，后代分离为 1:1:1:1。但是基因与性状的关系不一定是一对一的关系，比如说植物中有些性状涉及到两对独立遗传的基因，F 2 代的分离比例不是 9:3:3:1，而 9:3:3:1 的变形，这是因为非同源染色体上的各对基因，虽然进行了独
19、立分配，由于各种性状涉及的基因数目和互作方式不同，使杂种后代表现型的种类及其分离比例发生了种种变化。现以玉米籽粒几种性状的基因互作为例说明。1.互补作用玉米糊粉层色素的形成，主要涉及五个基础基因，即位于第三染色体上的 A1、第五染色体上的 A2，第九染色体上的 C，第十染色体上的 R 和第五染色体上的 Pr，这五个座位上都存在显性基因的情况下，糊粉层表现为紫色，如果为 pr 隐性基因，则表现为红色，但无论此座位是显性还是隐性基因，只要 A1、A 2、C、R 中的任一基因座位为隐性10基因，糊粉层将表现无色。因此，当用分别缺少其中任一个色素基因的无色糊粉层亲本相互杂交，如 a1a1A2A2CCR
20、RA1A1A2A2ccRR, F1 的基因型为 A1a1Cc(省去 A2A2RR 两对纯合基因)，由于各座位都存在着显性基因，因而表现为有色，F 1 自交得到的果穗将呈现 9 有色(A 1_C_):7 无色(3a 1a1C_+3A1_cc+1a1a1cc)的籽粒分离比例。2.抑制作用在 C 基因座位上存在着若干个复等位基因：C 、c 和 CI， CI 为显性抑制基因。因此，具有 CICI、CIC 和 CIc 基因型籽粒的糊粉层，都是无色的，其中 CICI 和 CIc 是因为没有色素基因，CIC 则是由于 CI 对 C 发生抑制作用，因此，当以 a1a1CC 与 A1A1CICI 两个无色糊粉层
21、的新本杂交，F 1(A1a1CIC)籽粒的糊粉层表现为无色， F2 将呈 13 无色(9A1_CI_+3a1a1CI_+1a1a1 CC):3 有色(A 1_CC)的分离比例。3.隐性上位作用(1)糊粉层色泽从上述可见，a 1、a 2、c 和 r 任一座位为隐性基因时，对 Pr 基因均具有上位性作用，例如以 CCprpr(红色糊粉层)与 ccPrPr(无色糊粉层) 杂交， F1(CcPrpr)表现为紫色，F 2 呈现9 紫色(C_Pr_):3 红色(C_prpr):4 无色(3ccPr _+1ccprpr)的分离比例。(2)胚乳性状甜质胚乳(su) 对糯性胚乳 (wxwx)具有上位性作用，以甜
22、玉米(susuWxWx)与糯玉米(SuSuwxwx)杂交，F 1(SusuWxwx)表现为正常胚乳，F 2 呈 9 正常(Su_Wx_):3 糯质(Su_wxwx):4 甜质(3susuWx _+1susuwxwx)的分离比例。五、实验步骤1.观察两对基因杂种 A1a1Susu 的 F1 自交及测交果穗的分离结果，将统计结果参照下表加以归纳，并进行卡方(X 2)测定，判断是否符合理论分离比例。项 目 果穗号 有色非甜 A1_Su_有 色 甜A1_susu无色非甜a1a1Su_无 色 甜a1a1susu观察数(o)总 计理论数(C)分别按(9:3:3:3:1 或 1:1:1:1) 偏差(d=OC
23、)差方(d 2)(d2/C)11, 自由度=41=3 C-OX22）（2.观察 a1 测验种(a 1a1CC)与 c 测验种(A 1A1cc)的杂种 F1 自交果穗籽粒糊粉层颜色的类型及分离比例，每组统计 4 穗，参照上表进行 X2 测定。3.观察 a1a1CCA1A1CICI F1 自交果穗籽粒糊粉层颜色的类型及分离比例，每组统计 4 穗，参照上表进行 X2 测定。4.观察 CcPrpr、SusuWxwx 自交果穗的分离情况。六、实验作业将独立分配与基因互作(互补、隐性上位及抑制作用 )实验的果穗分离结果填入表中，并作统计分析。12实验四 基因的连锁交换与基因定位一、实验目的通过三对连锁遗传
24、的相对性状的杂交实验，验证基因的连锁与交换原理。并掌握基因定位的基本方法。二、实验材料当控制糊粉层色素的基因 A1、A 2、C、R 等存在的条件下，有 BZ 基因的糊粉层表现紫色，在隐性基因 bz 的情况下，糊粉层表现褐色。bz 基因与前面几个实验中已遇到过的控制胚乳性状的基因 sh, wx 都位于第九染色体的短臂上，它们的连锁关系如下：Dt C sh hz wx 0 26 29 31 59本实验用玉米紫色糊粉层、饱满、非糯(B Z、Sh、Wx)籽粒自交系与褐色糊粉层、凹陷、糯(bz 、sh 、wx)籽粒自交系的杂种 F1，与褐色、凹陷、糯(bz、sh、wx)亲本测交所得的果穗来计算交换值。三
25、、实验用品计数器、电子计算器。四、实验原理在减数分裂中，位于同源染色体上的连锁基因往往随同所在染色体有保持其原来组合状态遗传的趋势，连锁基因也可能随着非姊妹染色单体的片段交换而交换，从而产生各种可能组合配子，其中，总是亲型配子较多，重组型配子较少，因此将两种相对性状具有差异的亲本杂交，如果这两种性状受两对基因控制，每对都有显隐性关系，共同存在于一对同源染色体上，那么 F1 可能产生 4 种不同的配子，数量不相等，亲型的多，重13组型少，F 2 中将分离出 4 种类型，但不成 9:3:3:1 的比例，而且是亲本型个体数多于按独立分配的理论预期比例，重组型个体数少于按独立分配的理论预期比例。F 1
26、 与双隐性材料测交，后代的分离也不按独立分配 1:1:1:1 的比例，而亲型个体较多，重组型个体较少。形成配子时有关基因交换了多少，可用重组型配子数的百分比表示之，把它叫做交换值，在测交条件下：测 交 后 代 总 个 体 数测 交 后 代 重 组 型 个 体 数 总 配 子 数重 组 型 配 子 数交 换 值 100基因在染色体上相距越近，交换机会越少，交换值也越低，反之越高。经测定，特定基因间的交换值相当恒定，因此交换值的大小可以作为衡量基因间距离的尺度，将 1%的交换值作为一个遗传距离单位。根据交换值可以确定不同基因在染色体上的相对位置。经典遗传学基因定位的方法是作两点测验或三点测验，每次
27、取两对性状研究，包括一次杂交、一次测交(也可自交)，测定有关的两对基因间的交换值叫做两点测验。通过三次两点测验，可以确定三对基因的排列顺序及其相对距离。取三对性状同时进行研究，包括一次杂交、一次测交，同时测定有关的三对基因间的交换值叫做三点测验，通过一次三点测验，即可测定三对基因的位置。连锁基因间的交换是生物变异的来源之一，连锁与交换的试验结果，提供了基因存在于染色体上的证据，并证实了基因在染色体上的线性排列。五、实验步骤1.观察果穗上籽粒的紫色与褐色、饱满与凹陷、非糯性与糯性三对相对性状的分离，杂交 F1 果穗的籽粒全为紫色、饱满、非糯，F 1 测交果穗中，应有 8 种不同的籽粒类型，仔细观
28、察鉴定，准确无误地进行记数，填入下表：测交后代表现型 F1 配子基因型 交换类型 粒 数 交换值 %饱满、紫色、非糯凹陷、褐色、 糯Sh Bz Wxshbz wx 无交换饱满、褐色、 糯凹陷、紫色、非糯Sh bz wxsh Bz Wx 单交换饱满、紫色、 糯凹陷、褐色、非糯Sh Bz wxsh bz Wx 单交换饱满、褐色、非糯凹陷、紫色、 糯Sh bz Wxsh Bz wx 双交换合 计2.分析计算14(1)确定三种性状(基因)的关系：全部独立遗传，或一个独立两个连锁，或三个都连锁。 (2)确定各种交换类型：测交后代中数量最少的类型为双交换型，最多的为无交换型，中间的为单交换型。(3)确定三
29、对基因的排列顺序：在双交换后代中，有两个性状出现了还原为亲本的组合类型，则第三个性状的基因必在中间。例如，双交换类型中，一种表现为饱满非糯，与一个亲本性状相同；另一种表现为凹陷、糯性籽粒，与另一个亲本性状组合相同，则紫色与褐色这对基因必在中间。(4)计算交换值 总 粒 数粒 数 双 交 换 粒 数单 交 换单 交 换 值 10 总 粒 数粒 数 双 交 换 粒 数单 交 换单 交 换 值 3.绘制染色体图按基因排列顺序，以 1%交换值作为 1 个遗传距离单位，依比例绘图。sh bz wx 六、实验作业每人观察两个果穗，综合全班结果求交换值，进行基因定位，并附染色体图。15实验五 红色面包霉的分
30、离和交换一、实验目的通过红色面包霉的杂交实验，观察分析子囊孢子的性状表现，直观地了解基因分离和交换现象，计算出基因与着丝点间的距离，作为其遗传图距。二、实验材料红色面包霉(Neuroxpora crassa)的野生型( 或 Lys )和赖氨酸缺陷型(或 Lys )。三、实验用品普通显微镜、大试管、酒精灯、接种针、镊子、载玻片、恒温培养箱、高压灭菌锅、超净工作台等。5%次氯酸钠、玉米琼脂培养基 (制备方法见附录 )。四、实验原理红色面包霉属于真菌类子囊菌钢，其菌丝体是单倍体(n=7)，每一菌丝细胞中有几十个核。生殖方法有无性和有性两种，孢子或菌丝片段在培养基上可以萌发和生长菌丝发育成菌丝体，这是
31、无性生殖。由两种不同接合型接合产生有性孢子的过程称有性生殖，它们可通过两种方式进行：(1)在一个未受精的营养体菌丝上产生灰白色的原子囊果，若另一接合型分生孢子落在这原子囊果的受精丝上，可形成合子。(2)不同接合型菌丝中的核融合成合子。二倍体的合子经过一次减数分裂，产生四个单倍体核(n)，每个核又进行一次有丝分裂，形成 8 个子囊孢子，并以一定的顺序排列在子囊中，许多子囊又被包在黑色的子囊果中。若两个亲代菌丝有某遗传性状的差异，那么经杂交所形成的每一个子束中，必定有四个子束孢子属于一种类型，其它四个子囊孢子属于另一种类型。成熟的子囊孢子在适合的条件下可发育成菌丝，形成新的一代。子囊孢子的性状分离
32、比例是 1:1，而且在子束中的排列有一定的顺序，因此可以直接观察子囊孢子了解基因的分离和交换。16五、实验步骤1.接种杂交在无菌条件下(至少在酒精灯旁 )取野生型() 和赖氨酸缺陷型( )的少许菌丝接种到同一试管玉米琼脂培养基上，共接两支试管，培养在 28温箱中 1014 天，直到有棕黑色的子囊果出现为止。并非所有子囊果都有用，这是因为未受精的分生孢子也能形成空的子囊壳。2.观察统计将 5%的次氯酸钠倒入小培养血内，约 1/3 左右，用镊子将试管中折迭滤纸小心拿出，浸泡在次氯酸钠中，用镊子挑出大的成熟的子囊果放在载玻片上，然后用另一载玻片压片，置低倍显微镜下观察计数。八个子囊孢子中四个黑色的是
33、野生型() ，四个白色的是赖氨酸缺陷型 ()，它们有六种排列顺序。 非交换型 观察若干个子囊果，记录各种子囊类型的数目。3.计算交换值 观 察 的 子 囊 总 数交 换 型 子 囊 数交 换 值 102六、实验作业1.观察记录杂交后出现的子囊类型，并计算出交换值。2.计算交换值时为什么要除以 2 ?七、注意事项培养和接种要在无菌条件下操作，以防污染。用过的实验材料要经过 5 分钟以上的煮沸后才能倒掉，以免孢子或菌丝体的扩散污染环境，用过的器具包括接种针，载玻片等，可分别经过酒精灯火、5% 次氯酸钠浸泡等方法灭菌。附录(1)杂交培养基(玉米琼脂培养基 )的制备非交换型交换型17取玉米粒若干，最好
34、每粒破碎 34 瓣，在水中浸泡数小时，再煮沸 10 分钟以上，然后分装到大试管中，每管有 23 粒(或 68 瓣) ，加入 2%的琼脂，再放入一小片经多次折迭的滤纸(长度 34cm)，加上棉塞，8 磅压力下灭菌 30 分钟。(2)保存野生菌种用的基本培养基蔗糖 10.0 克，CaCl 0.1 克，NaCl 0.1 克，NH 4NO3 1.0 克，酒石酸铵 5.0 克，MgSO4.7H2O 0.5 克，KH 2PO4 1.0 克，生物素 4 微克，微量元素溶液 1 毫升。以上成分溶于 1000 毫升蒸馏水中，PH 5.56.5，配成固体培养基时，再加总量 2%的琼脂。微量元素溶液：Na2B4O7
35、10H2O 88mg, CuSO45H2O 393mg。Fe2(SO4)36H2O 910mg, ZnSO47H2O 8807mg, 溶于蒸馏水 1000ml。 (3)保存赖氨酸缺陷型菌种用的补充培养基：在 100ml 基本培养基中补加 12mg 赖氨酸。18实验六 染色体结构变异的观察一、实验目的鉴别各种染色体结构变异在减数分裂中的表现特征，了解其遗传学意义。二、实验材料1.玉米染色体结构变异制片。2.玉米倒位、易位杂合体的花粉粒。三、实验用品1.显微镜2.载玻片、盖玻片、培养皿3.碘碘化钾4.镊子、解剖针四、实验原理染色体的结构变异包括缺失、重复、倒位、易位四种，其发生的一般过程都是同源或
36、非同源染色体之间先断裂后错接的结果。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，故可加以鉴别。如缺失或重复杂合体在粗线期形成缺失圈或重复圈；杂倒位体在粗线期形成倒位圈，如果是臂内倒位到后期会出现染色体桥和断片；杂易位体在粗线期形成十字形联会，终变期出现由易位染色体与相应正常染色体联会构成的大环或链，到中期排列成张开式的环或字形环。染色体发生结构变异后，严重的造成个体死亡，一般导致花粉粒和胚珠的部分不孕或半不孕，产生性状变异，如假显性现象、剂量效应、位置效应及改变基因的连锁关系等，使细胞学观察和19遗传学实验结果得以相互印证，染色体结构变异也是物种进化的形式之一。五、实
37、验步骤1.观察玉米染色体结构变异制片及照片(1)缺失观察杂缺失的粗线期，一个正常染色体与一个缺失染色体联会，形成缺失圈，此为中间缺失；或两个染色体成员末端的长度不等，此为顶端缺失。(2)倒位观察第 2 染色体和第 9 染色体臂间倒位杂合体粗线期形成的倒位圈的图形，注意其着丝点部位及倒位段的长短，判断正常与倒位染色体的联会关系。In9 的一个断点在短臂 0.7 处( 距着丝点十分之七的地方 )，另一断点在长臂 0.9 处，而 In2 的倒位段要短得多，观察臂内倒位杂合体后期、后期中出现的“桥”与断片。(3)易位观察第 8 与第 9 染色体相互易位(T8L.2，T9L .4)杂合体在粗线期形成的十
38、字形联会；观察两对染色体相互易位(T8-9a、T9-10a)杂合体在终变期形成一个四价体环(或链) 和另外 8 个二价体(O 4+8或 C4+8) ；观察三对染色体相互易位杂合体的终变期形成一个由 6 条染色体所组成的一个大环和另外 7 个二价体(O 6+7) ；观察易位杂合体在中期的两种排列方式；一种是张开式的环，另一种是字形的环，到后期时前者发生邻近式分离，后者发生交替式分离。2.检查玉米杂易位体(T8-9a) 与杂倒位体(In9 或 In2)的花粉育性取浸泡的雄穗，用解剖针取出一、二个花药置载玻片上，滴上 I-KI 溶液，压出花粉粒，剔除药壁残渣，盖上玻片，置低倍镜下观察，可看到有的花粉
39、粒近似圆形、饱满，内含物充实，染成兰黑色的为可育花粉粒，有的花粉粒形状不规则，皱瘪、缺少内含物、呈棕黄色的为不育花粉粒。对杂易位及杂倒位株花粉各检查 100 粒，综合全班结果，记于下表：杂易位 T8-9a 杂倒位 In9(或 In2)合计粒数兰 黑 色棕 黄 色花粉败育率四、实验作业1.绘出玉米杂易位粗线期和终变期(O 48或 C48)的染色体图以及玉米杂倒位粗线期图。2.列出玉米杂易位与杂倒位株的花粉粒的孕性表现。联系细胞学观察说明杂易位体的半不育及杂倒位体的部分不育的原因。20实验七 染色体数目变异的观察一、实验目的鉴别各种染色体数量变异在减数分裂中的特征，了解其遗传学意义，掌握单体、三体
40、、3X 及 4X 等细胞学鉴定方法。二、实验材料玉米、蚕豆、黑麦及普通小麦的各种染色体数量变异制片。三、实验用品显微镜四、实验原理染色体的数量变异可分为整倍体变异和非整倍体变异，以体细胞中的染色体数(2n)为基础增减了个别染色体就是非整倍体变异，如单体 2n-1、缺体 2n-2(1)、三体 2n+1、双三体 2n+1+1、四体 2n+2(1)等。以染色体组或组内染色体基数(X) 为基础成倍地增减，这是整倍体变异，如一倍体 X、二倍体 2X、三倍体 3X 等。三倍体以上的生物体统称多倍体。非整倍体在减数分裂中染色体的配对、分离不正常，如单体在终变期及中期，除正常配对的二价体外，可见个别单价体遗弃
41、于赤道面之外，到后期，当正常配对的同源染色体的两个成员分向两极时，这个单价体常呈落后状态。三体在减数分裂时，因三条同源染色体联会松驰提前解离，除正常二价体外，可见有个别三价体(n-1)+，或单价体 n+ 存在。在四体中可见四价体(n-1)+，三价体及单价体 (n-1)+ + ,n+ + 或额外二价体(n+1)等形成，非整倍体常有不同程度的不孕性。21在整倍体变异中，多倍体就其染色体来源而言可分为同源多倍体和异源多倍体。同源多倍体大多数在减数分裂中出现染色体分配不平衡现象，造成不同程度的不孕性。如同源四倍体在前期除联会成四价体或二价体外，还有少数三价体和单价体存在，后期染色体分配有一部分是不平衡
42、的。远缘杂交种未经染色体加倍的情况下(相当于单倍体) ，由于染色体不能配对整个分裂过程紊乱，出现各种不规则的细胞学现象，如末期形成许多分散小核等。五、实验步骤观察染色体数量变异制片。1.单体：观察普通小麦单体终变期及中期细胞学制片。2.三体：观察玉米三体终变期、中期和后期的制片。3.多倍体：观察同源四倍体玉米终变期、中期和后期的制片；观察黑麦、蚕豆的多倍体根尖细胞制片。4.(普通小麦黑麦)F 1：观察其花粉母细胞减数分裂时中期的 28 个单价体及末期除了四个较大的核外还有一些分散的小核，观察(普通小麦 黑麦)F 1 和小麦回交后代染色体数目的变异。六、实验作业1.绘制染色体数量变异的观察图五个
43、。2.解释普通小麦黑麦后，其 F1 花粉和胚珠高度不育性的原因。22实验八 植物多倍体的诱发与鉴定（ 设计性实验 ）一、实验目的学生自己查阅资料，学习应用秋水仙素溶液诱发植物多倍体及掌握对多倍体的细胞学鉴定方法，提高独立工作能力。二、实验材料洋葱根尖、蚕豆根尖或其它植物根尖。三、实验用品显微镜、剪子、镊子、载玻片、盖玻片、吸水纸、广口瓶；石炭酸品红染色液、卡诺氏固定液、解离液、0.1% 0.4%秋水仙素溶液。四、实验原理人工诱异多倍体的方法很多，可分为物理的(温度剧变、机械损伤、各种射线处理等) 和化学的( 各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等 )方法。在这些方法中以化学药剂处理最为有效，应用最
44、广泛、效果最好的是秋水仙素。秋水仙素是由百合科秋水仙(Colchicum autumnale)中提取的一种生物碱，其分子式为 C22H25NO6。它具有麻醉作用，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锤体的形成，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，进一步发育为多倍体植株。五、注意事项231.秋水仙素属剧毒药品，操作时要十分小心，不能使药液接触皮肤、溅入眼内。2.药品价格昂贵，一般应先配成 1%母液，便于存放和使用。3.每种处理应设有对照，以便于观察分析。六、实验作业1.写出实验的具体步骤
45、。2.交 12 张好的多倍体根尖制片。3.绘制一个多倍体植物中期染色体图像。实验九 遗传率的估算一、实验目的认识数量性状的特征，了解遗传率的概念；统计分析某些数量性状遗传的试验数据，练习估算遗传率的方法。二、实验材料玉米自交系(P 1、P 2)、杂交种(F 1、F 2)和回交种(BC 1、BC 2)果穗。三、实验用品钢卷尺、米尺、计算器。四、实验原理在生物当中，数量性状是普遍存在的，其变异既受基因型的影响，又受环境因素的影响，他们之间的关系可用下式表示：VP(表现型方差)V G(基因型方差 )V E(环境方差)在表现型方差中，基因型方差所占比例的大小在遗传和育种工作中有一定的意义。如果比例较大，那么根据表现型选出的优良个体的基因型就有较大可能传给后代，从而便于选育出优良品种；但如果环境方差占的比例过大，则该性状传给后代的可能性越小，不利于新品种的选育。这种某数量性状由亲代传递给后代的相对能力，一般称为遗传率，以 h2 表示。更确切地说，把基因型方差(V G)占表现型方差 (VP)的百分率称为广义
