規(guī)范的遺傳學試驗指導(13)

1、 遺 傳 學 實 驗 指 導 書王 娜 編 寫適用專業(yè)：生 物 技 術(shù) 江蘇科技大學生物技術(shù)學院2015年9月前 言根據(jù)生物技術(shù)的學科特點，結(jié)合教學培養(yǎng)方案的要求，編寫了本書。目的是為了使學生更好地掌握遺傳學的基本理論和有關(guān)的研究技術(shù)，因而在內(nèi)容上盡可能配合遺傳學的教學。通過本實驗課程學習，一方面加深學生對普通遺傳學的基本理論和基本規(guī)律的感性認識，另一方面提高學生的動手能力，使其掌握基本的試驗方法與技能，提高學生對實驗結(jié)果的分析能力和動手能力，為今后的學習和科研工作打下扎實基礎(chǔ)。在實驗過程中要求學生養(yǎng)成科研工作的良好作風和工作習慣，逐步培養(yǎng)他們運用所掌握的理論知識解決實際問題的能力。目 錄實驗

2、一 果蠅雜交綜合實驗1實驗二 巴爾小體的觀察及與性別和疾病的關(guān)系分析9實驗三 多倍體的誘發(fā)及根尖細胞有絲分裂標本的制備13實驗四 人類指紋和對苯硫脲嘗味能力的遺傳分析16實驗五 Hardy-Weinberg遺傳平衡定律21實驗一 果蠅雜交綜合實驗實驗學時：8實驗類型：綜合實驗要求：必修果蠅的飼養(yǎng)及基本形狀的觀察一、實驗目的通過本實驗的學習，讓學生掌握果蠅生活史、基本形態(tài)觀察、培養(yǎng)方法、原種保持等等的基本知識，為后述實驗服務(wù)。二、實驗條件1、實驗器材：恒溫培養(yǎng)箱、天平、電爐，等。2、實驗材料：玉米粉、白糖、酵母、瓊脂條三、實驗內(nèi)容果蠅具有生活史短、繁殖率高、飼養(yǎng)簡便等特點，是研究遺傳學的好材料，

3、尤其在基因分離、連鎖、交換等方面，對果蠅的研究更是廣泛而充分。1、果蠅的生活史果蠅屬于昆蟲綱、雙翅目，與家蠅是不同的種。它的生活史包括卵幼蟲蛹成蟲。果蠅的生活史周期長短與溫度關(guān)系密切，30以上的溫度能使果蠅不育和死亡，低溫則使它生活周期延長，同時生活力也減低，果蠅培養(yǎng)的最適溫度2025。10152025卵幼蟲幼蟲成蟲57天18天8天6.3天5天4.2天從表中可以看出25時，從卵到成蟲約10天；在25時成蟲約活15天。果蠅一般是培養(yǎng)在恒溫箱內(nèi)，盛夏時，要注意降溫。果蠅有雌雄之分，幼蟲期區(qū)別較難，成蟲區(qū)別容易。雄性的腹部環(huán)紋5節(jié)，末端鈍而圓，顏色深。第一對腳的跗節(jié)前端表面有黑色鬃毛流蘇，稱性梳(s

4、ex combs)。雌性腹部環(huán)紋7節(jié)，末端尖，顏色淺，跗節(jié)前端無黑色鬃毛流蘇。2、果蠅的繁育果蠅在水果攤或果園里?？梢姷剑⒉皇且运麨樯?，而是食生長在水果上的酵母菌，因此實驗室內(nèi)凡能發(fā)酵的基質(zhì)，均可作為果蠅飼料。目前果蠅飼料較好的配方如下：A：糖6.2克，加瓊脂0.62克，再加水38毫升，煮沸溶解。B：玉米粉8.25克，加水38毫升，加熱攪拌均勻后，再加07克酵母粉。A和B混合加熱成糊狀后，加0.5毫升丙酸，即可分裝到培養(yǎng)瓶中。 除了以上的飼料外，常用的還有米粉飼料和香蕉飼料。1米粉飼料的配制：瓊脂0.92.5克加入100毫升水中，加熱煮沸溶解；再加10克紅糖，待溶解后將8克米粉（或麩皮

5、）倒入正在煮沸的瓊脂紅糖溶液中去，不斷攪拌煮沸數(shù)分鐘，待成稀粥狀后即可分裝使用。2、香蕉飼料配制：將熟透的香蕉搗碎，制成香蕉漿（約50克)。將1.5克瓊脂加到48毫升的水中煮沸，溶解后拌入香蕉漿，再煮沸后即可分裝。以上兩種飼料容易生霉菌，必要時需加少量防霉劑。培養(yǎng)果蠅的飼養(yǎng)瓶，常用的有牛奶瓶，大中型指管，用紗布包裹的棉花球作瓶塞(有條件的地方可改用泡沫塑料作瓶塞)。飼養(yǎng)瓶先消毒，然后倒入飼料(2厘米厚)，待冷卻后，用酒精棉擦瓶壁，然后滴入酵母菌液數(shù)滴，再插入消毒過的吸水紙，作為幼蟲化蛹時的干燥場所。3、果蠅處理對果蠅進行檢查時，可用乙醚麻醉，使它保持靜止狀態(tài)。因果蠅對乙醚很敏感，易麻醉，麻醉的

6、深度看實驗要求而定(作種蠅以輕度麻醉為宜，做觀察可深度麻醉，致死也無妨。果蠅翅膀外展45角表示已死亡)。麻醉后的果蠅放在白瓷板上檢查，完畢后倒入煤油或酒精瓶中(死蠅盛留器)。4、原種培養(yǎng)在作為新的留種培養(yǎng)時，事先檢查一下果蠅有沒有混雜，以防原種丟失。親本的數(shù)目一般每瓶510對，移入新培養(yǎng)瓶時，須將瓶橫臥，然后將果蠅挑入，待果蠅清醒過來后，再把培養(yǎng)瓶豎起，以防果蠅粘在培養(yǎng)基上。原種每24周換一次培養(yǎng)基(按溫度而定)，每一原種培養(yǎng)至少保留兩套。培養(yǎng)瓶上標簽要寫明名稱，培養(yǎng)日期等，作為原種培養(yǎng)，可控制到10一15，培養(yǎng)時避免日光直射。5、實驗交配果蠅雌體生殖器官有受精囊，可保留交配所得的大量精子，能

7、使大量的卵受精，因此在做品系間雜交時，雌體必須選用處女蠅。雌蠅孵出幾小時內(nèi)不會交配，所以把老果蠅除去后，幾小時內(nèi)所收集到的雌體必為處女蠅。由于雌蠅兩天內(nèi)不產(chǎn)卵，所以雄蠅可直接放到處女蠅培養(yǎng)瓶中(也可以放在盛有食物的小瓶中暫養(yǎng)兩天，直到雌蠅將要產(chǎn)卵時放回培養(yǎng)瓶中)。貼好標簽，寫好交配日期，當子蠅即將孵化出來以前，也就是說23培養(yǎng)79天，倒'出親本，以免和親代混淆。另一方面應該注意，雜交的F1代的計數(shù)安全期是自培養(yǎng)開始的20天內(nèi)(因為再晚些時，F(xiàn)2也可能有了)。單因子實驗（分離定律）一、實驗目的1、理解分離定律的原理；2、掌握果蠅的雜交技術(shù)；3、記錄交配結(jié)果和掌握統(tǒng)計處理方法；4、為后述的

8、綜合性實驗做好基礎(chǔ)。二、實驗內(nèi)容在學生掌握培養(yǎng)基制備的基礎(chǔ)上，對果蠅進行挑選，在合適溫度下培養(yǎng)后，進行分析統(tǒng)計。三、實驗原理、方法和手段一對基因在雜合狀態(tài)中保持相對的獨立性，而在配子形成時，又按原樣分離到不同的配子中去。理論上配子分離比是1：l，子二代基因型分離比是1：2：l，若顯性完全，子二代表型分離比是3：1。這就是分離定律。四、實驗條件1、實驗材料：黑腹果蠅品系長翅果蠅（+）和殘翅果蠅（vgvg）。2、用具：麻醉瓶，白瓷板，海綿，放大鏡，毛筆，鑷子，培養(yǎng)瓶。3、藥品：乙醚五、實驗說明1、性狀特征：野生型果蠅的雙翅是長翅 (+)，翅長過尾部。殘翅果蠅(vgvg)的雙翅幾乎沒有，只有少量殘痕

9、，無飛翔能力。長翅對殘翅顯性完全。2、交配方式：用長翅果蠅與殘翅果蠅交配，得到子一代（F1）都是長翅，子一代雌雄個體間相互交配，子二代產(chǎn)生性狀分離，出現(xiàn)兩種表型，呈3：1之比?，F(xiàn)以長翅雌蠅與殘翅雄蠅交配為例，在這個實驗中，子一代基因型為+vg，可以產(chǎn)生兩種配子，+和vg，各占12。雌雄都是這樣。 因為長翅對殘翅顯性， +和vg基因型都表現(xiàn)出長翅性狀。只有vgvg才呈殘翅。所以F2代群體中，長翅與殘翅比為3：l。其中長翅中有23是雜合體vg，l3是純合體+，但在表型上無差別。F2代群體越大，越接近理論比。實得比數(shù)符合理論比數(shù)的程度如何，需要進行X2測驗。六、實驗步驟1、收集處女蠅： 由于雌蠅生殖

10、器官中有貯精囊，一次交配可取留大量精子，供多次排卵受精用，因此做雜交實驗前必須收集未交配過的處女蠅。由于孵化出的幼蠅在12小時內(nèi)(更可靠是8小時)不交尾，因此必須在這段時間內(nèi)把雌雄蠅分開培養(yǎng)，所得的雌蠅即為處女蠅。2、選野生型長翅和殘翅果蠅為親本，做正交和反交組合。雌蠅一定要選處女蠅。處女蠅在實驗前23天陸續(xù)收集，數(shù)目多少根據(jù)需要而定。3、把長翅果蠅和殘翅果蠅進行雜交，正交與反交各一瓶。即：長翅()×殘翅()；長翅() ×殘翅()。 (1)把長翅處女蠅倒出麻醉，挑出56只移到雜交瓶中。(2)其次把殘翅倒出麻醉，在放大鏡下，白瓷板上仔細挑出56只雄蠅，移到上述雜交瓶中。(3)

11、貼好標簽：雜交瓶放到23溫箱中培養(yǎng)。反交與正交方法一樣。4、78天后，倒去親本果蠅。 5、再過45天，F(xiàn)1成蠅出現(xiàn)，觀察Fl翅膀，連續(xù)檢查23天。6、麻醉Fl成蠅，移出56對果蠅，放到另一培養(yǎng)瓶內(nèi)。 這里雌蠅無須處女蠅，在23溫箱中培養(yǎng)(反交同樣做一瓶)。7、78天后，移去Fl親本。8、再過45天，F(xiàn)2成蠅出現(xiàn)，開始觀察。連續(xù)統(tǒng)計78天。七、實驗結(jié)果F1結(jié)果 觀察結(jié)果統(tǒng)計日期長翅()×殘翅()長翅() ×殘翅()長翅數(shù)殘翅數(shù)長翅數(shù)殘翅數(shù)合計F2結(jié)果 觀察結(jié)果統(tǒng)計日期長翅()×殘翅()長翅() ×殘翅()長翅數(shù)殘翅數(shù)長翅數(shù)殘翅數(shù)合計X2測驗長翅（正反交合并

12、）殘翅（正反交合并）合計試驗觀察數(shù)（O）預期數(shù)（C）偏差（OC）（OC）2/C 自由度n1 X2（OC）2/C 查X2表果蠅的伴性遺傳一、實驗目的1、記錄交配結(jié)果和掌握統(tǒng)計處理方法2、正確認識伴性遺傳的正、反交的差別二、實驗內(nèi)容果蠅的伴性遺傳是在學習單因子實驗的基礎(chǔ)上進行的。本實驗綜合了多個遺傳知識點：1、果蠅雌雄的鑒定方法和麻醉方法；2、果蠅培養(yǎng)基的配制方法；3、認識伴性遺傳與常染色體遺傳的異同；4、通過本實驗讓學生正確認識伴性遺傳的正、反交的差別以及記錄交配結(jié)果；5、掌握基本的統(tǒng)計處理方法。三、實驗原理、方法和手段位于性染色體上的基因，其傳遞方式與位于常染色體上的基因不同，它的傳遞方式與雌

13、雄性別有關(guān)，因此稱為伴性遺傳。果蠅的性染色體有X和Y兩種，雌蠅為XX，是同配性別；雄蠅為XY，是異配性別。四、實驗條件1、實驗材料：黑腹果蠅品系野生型（紅眼）和突變型（白眼，在X染色體上）。2、實驗器具和藥品：雙筒解剖鏡，麻醉瓶，白磁板，毛筆，鑷子。五、實驗說明交配方式：A： X+X+×XWY B： XWXW×X+Y F1： X+XW×X+Y F1： X+XW×XWY F2：X+X+ X+XW X+Y XWY F2：X+XW XWXW X+Y XWY若A為正交，F(xiàn)l代、都為野生型，F(xiàn)l相互交配得F2代，則都是野生型，則野生型和白眼各占一半，比例為l：1。

14、B是A的反交，F(xiàn)l代與A不同，為野生型，而為白眼。F1相互交配得F2代，的紅眼與白眼比例為l：1，的紅眼與白眼比例也是1：l。注意：1、常染色體性狀遺傳的正、反交所得子代、性狀相同，而伴性遺傳則有不同。 2、在進行伴性遺傳實驗時，也有例外個體產(chǎn)生，這是由于兩條X不分離造成的(B雜交組合)，F(xiàn)1中出現(xiàn)了不應該出現(xiàn)的性白眼，但這種情況極為罕見，約幾千個體中有一個。六、實驗步驟1、收集處女蠅2、準備好培養(yǎng)基，按正、反交組合，把已麻醉的紅眼、白眼和白眼、紅眼分別放入不同瓶內(nèi)進行雜交，貼上標簽。67天后，見到有Fl幼蟲出現(xiàn)，即除去親本果蠅(一定要除干凈!)。3、再過34天，觀察Fl成蠅的性狀。(正、反交

15、有什么不同?眼色和性別的關(guān)系如何?)4、所出現(xiàn)的Fl、麻醉后，挑35對果蠅換入新的培養(yǎng)基繼續(xù)飼養(yǎng)(此處無需處女蠅，為什么?)。兩組合后代不能混合，應分別培養(yǎng)。5、67天后又需除干凈Fl代親本果蠅。6、再過34天，F(xiàn)2代成蠅出現(xiàn)，麻醉后倒在白瓷板上觀察眼色和性別，進行統(tǒng)計。7、每隔12天統(tǒng)計一次，累積67天數(shù)據(jù)。七、實驗結(jié)果A組合：（正交）紅眼×白眼 F1代 觀察結(jié)果統(tǒng)計日期各類果蠅的數(shù)目紅眼紅眼B組合：（反交）白眼×紅眼 F1代 觀察結(jié)果統(tǒng)計日期各類果蠅的數(shù)目紅眼白眼A組合：（正交）紅眼×白眼 F2代 觀察結(jié)果統(tǒng)計日期各類果蠅的數(shù)目紅眼白眼紅眼白眼合計百分比B組合

16、：（反交）白眼×紅眼 F2代 觀察結(jié)果統(tǒng)計日期各類果蠅的數(shù)目紅眼白眼白眼白眼合計百分比X2測定： X2（觀察值理論值）2/理論值根據(jù)X2測定，查X2表，若P5，說明觀察值與理論值之間的偏差是沒有意義的，也就是說，可以認為觀察值是符合假設(shè)的。具體對這個試驗來說，所得到的試驗結(jié)果應該是符合伴性遺傳的架設(shè)，也就是說眼色的這對性狀是由于位于性染色體上X上的一對等位基因控制的。附錄一：學生實驗報告基本內(nèi)容要求用學校統(tǒng)一規(guī)定的實驗報告簿，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。1、實驗預習在實驗前每位同學都需要對本次實驗進行認真的預習，并寫好預習報告，在預習報告中

17、要寫出實驗目的、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料以及簡要的實驗步驟，形成一個操作提綱。對實驗中的安全注意事項及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預習報告中。設(shè)計性實驗要求進入實驗室前寫出實驗方案。2、實驗記錄開始實驗時，應將記錄本放在近旁，將實驗中所做的每一步操作、觀察到的現(xiàn)象和所測得的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件如實地記錄下來。實驗結(jié)束后，實驗記錄應有指導教師的簽名。3、實驗報告主要內(nèi)容包括對實驗數(shù)據(jù)、實驗中的特殊現(xiàn)象、實驗操作的成敗、實驗的關(guān)鍵點等內(nèi)容進行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實驗結(jié)論或提出自己的看法等。實驗二 巴爾小體的觀察及與性別和疾病的關(guān)系分析實驗學時：4實驗類型：綜

18、合實驗要求：必修一、實驗目的通過實驗掌握鑒定人類X染色質(zhì)的方法，在顯微鏡下正確識別Barr小體的特征及其所在的位置。了解X染色體失活的有關(guān)理論假說以及失活染色體上的基因所控制的遺傳性狀的特點。二、實驗內(nèi)容生物學的很多解析停留在假說或機理等方面，沒有完全的定論，但都有一定的道理和值得懷疑的地方，需要后人繼續(xù)探索。本實驗就是在此基礎(chǔ)上確定起來的。1、了解X染色質(zhì)的有關(guān)知識。2、掌握鑒定人類X染色質(zhì)的方法。3、在顯微鏡下正確識別Barr小體的特征及其所在的位置。4、了解X染色體失活的有關(guān)理論假說及失活染色體上的基因所控制的遺傳性狀的特點。5、提出自己的觀點和疑問。6、利用X染色質(zhì)的鑒別技術(shù)，可以對性

19、染色體畸形、胎兒早期診斷等提供有益的參考。三、實驗原理、方法和手段Barr等人在1949年首先發(fā)現(xiàn)在雌性貓的神經(jīng)細胞核內(nèi)有一個濃縮的深染色體，但是在雄性貓中幾乎檢測不到。以后通過研究發(fā)現(xiàn)，在有袋類、偶蹄類、翼手類、食肉類和靈長類動物的多種組織的細胞中都存在這種二態(tài)性(dimorphism)特點。雌性個體的細胞中2條X染色體中，有一條在間期是處在不活動的異固縮狀態(tài)，從而形成了X染色質(zhì)又稱Barr小體。后來人們知道，這種情況在哺乳類動物的雌性個體都存在，即雌性哺乳類動物細胞內(nèi)的X染色體在間期內(nèi)僅有一條呈松散狀態(tài)，參加細胞生理活動，另一條則保持異固縮狀態(tài)。Barr小體出現(xiàn)在哺乳動物雌性個體細胞的細胞

20、核邊緣，這主要是因為這條染色體處在失活狀態(tài)所致。Morishima等利用放射性標記的方法證實了失活狀態(tài)的性染色體與其他異染色質(zhì)(heterochromatin)一樣，在DNA復制時總落后于其他常染色質(zhì)，且大多出現(xiàn)在核膜邊緣。性染色質(zhì)在人類中，正常男性個體不可能出現(xiàn)Barr小體，正常女性的細胞只可能出現(xiàn)一個Barr小體。對于具有性染色體畸變的個體來說，Barr小體出現(xiàn)的數(shù)目等于細胞內(nèi)X染色體的數(shù)目減1。下表為性染色體組成與X小體數(shù)目的關(guān)系。劑量補償效應(dosage compensation effect)是指XY型性別決定的生物，由X性染色體上的基因決定的性狀在兩性的表現(xiàn)幾乎相同。也就是說X染

21、色體上的基因表達產(chǎn)物在雌雄細胞中是等量的。這種劑量補償效應可以通過兩種途徑實現(xiàn)：一是X染色體的轉(zhuǎn)錄速率的差異，即雌性細胞中的兩條X染色體的轉(zhuǎn)錄速率低于雄性細胞中單條X染色體的轉(zhuǎn)錄速率，因而造成雌性和雄性細胞的總體表達水平接近；二是雌性細胞中有一條X染色體在功能上是失活的。性染色體組成與X小體數(shù)目的關(guān)系性染色體組成 性別 X小體的數(shù)目XY 男 0XO 女 0XX 女 1XXY 男 1XXX 女 2XXXX 女 31966年，MFLyon根據(jù)許多研究結(jié)果提出了X染色體失活的假說(1yonhypothesis)。其主要內(nèi)容為：在正常的雌性哺乳動物的體細胞中，一條X染色體在遺傳上有活性，而另一條處于失

22、活狀態(tài)。這種失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期，失活是隨機的。但是一旦發(fā)生了失活，這個細胞的后代將處于失活狀態(tài)。X染色體上的雜合基因?qū)⒊霈F(xiàn)嵌合(mosaic)現(xiàn)象。 Lyon假說雖然可以解釋一些問題但不是全部，如人類中的44AXO型個體表現(xiàn)為Turner綜合癥、44AXXY表現(xiàn)為Klinefeher綜合癥。隨著生物學和醫(yī)學的發(fā)展現(xiàn)在人們已經(jīng)認識到單條X染色體失活現(xiàn)象是普遍存在的，但失活的染色體上存在失活區(qū)和非失活區(qū)。如人類中位于失活X染色體上的基因，G6PD(葡萄糖6磷酸脫氫酶)、AHF(抗溶血第因子)等是非失活的，而Xg血型基因是失活的。 利用X染色質(zhì)的鑒別技術(shù)，可以對性染色體畸形、胎兒早期診斷等提供

23、有益的參考。四、實驗條件 顯微鏡、載玻片、蓋玻片、牙簽、吸水紙、離心機、吸管、固定液(甲醇與冰醋酸二者體積比為3：1)、2gL甲苯胺藍染色液、生理鹽水等2 gL甲苯胺藍染色液的配制：稱取甲苯胺藍0.2g，先用少量的丙酮溶液使之溶解，然后再加入雙蒸水至100mL即可。五、實驗方法及步驟1、取材：先漱口三次，將口腔內(nèi)雜物漱出。然后用牙簽的鈍面刮取口腔頰部粘膜細胞，將其放人盛有3mL生理鹽水的離心管中，輕輕搖動使細胞分散于生理鹽水中。2、離心收集細胞：以8001000rrain進行離心10min。3、固定：離心結(jié)束后，輕輕將上清液除去。留下的沉淀物用固定液固定10min。4、離心：1000rmin離

24、心10min。5、制備細胞懸液：去掉上清液，根據(jù)細胞沉淀的多少適量加入幾滴新配制的固定液，用吸管吹打成細胞懸液。6、滴片：用吸管將細胞懸液滴在載玻片上，在空氣中干燥。7、酸解：當載玻片上的固定液全部揮發(fā)以后，在載玻片上滴加5M HCl，處理10min。然后用清水漂洗幾遍。8、染色：在2 gL甲苯胺藍染色液中染色30min。染色結(jié)束后，用清水漂洗以去掉浮色，在空氣中自然干燥。9、鏡檢：在油鏡下依次觀察細胞核著色均勻、核膜完整的細胞80100個，計數(shù)具有靠近核膜邊緣的半月形X小體的細胞數(shù)。Barr小體的辨認：首先在低倍鏡下檢出細胞分散且染色均勻的視野，然后轉(zhuǎn)用高倍鏡和油鏡進行仔細觀察。良好的標本應

25、該具備以下條件：核質(zhì)呈網(wǎng)狀或細顆粒狀分布核膜清晰，染色適度，細胞周圍無雜菌。Barr小體在鏡下觀察呈一濃染小體，其輪廓清楚，大小為1左右，常附在核膜邊緣或靠近內(nèi)側(cè)。形狀有微凸形、三角形、卵形、短棒形等。若Barr小體不在核膜的內(nèi)緣，就不容易與其他染色質(zhì)塊相區(qū)別了，一般以在核膜內(nèi)緣檢測到為陽性（圖1）。圖1 巴爾小體 （a）正常女人的細胞，在核膜附近存在巴爾小體（箭頭所指）；（b）正常男人的細胞，在核膜附近無巴爾小體。六、作業(yè)及思考題1、什么是劑量補償效應?2、Barr小體分析技術(shù)在人類遺傳學工作中有什么用途?3、在制片過程中使用HCl酸解的目的是什么?4、描繪所觀察到的Barr小體的形態(tài)特征和

26、在細胞中的分布狀況5、為什么Barr小體一般出現(xiàn)在核膜邊緣?實驗三 多倍體的誘發(fā)及根尖細胞有絲分裂標本的制備實驗學時：4實驗類型：綜合實驗要求：必修一、實驗目的通過實驗讓學生了解人工誘發(fā)多倍體植物的原理，初步掌握用秋水仙素誘發(fā)多倍體的方法。了解植物多倍體細胞染色體加倍的特點。并且通過對植物根尖的制片和觀察，要求學生初步學會對植物組織、細胞的固定、離析和壓片方法，了解有絲分裂的全過程及其染色體的動態(tài)變化情況，掌握有絲分裂各時期的特征。二、實驗原理、方法和手段自然界各種生物的染色體數(shù)目是相對恒定的，這是物種的重要特征。例如玉米體細胞染色體有20個，配成10對。遺傳學上把一個配子的染色體數(shù)，稱為染色

27、體組(或稱基因組)用n表示。如玉米染色體組內(nèi)包含10個染色體，它的基數(shù)n10。一個染色體組內(nèi)每個染色體的形態(tài)和功能各不相同，但又互相協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長和發(fā)育、遺傳和變異。 由于各種生物的來源不同，細胞核內(nèi)可能具有一個或一個以上的染色體組，凡是細胞核中含有一套完整染色體組的就叫做單倍體，也用n表示。具有兩套染色體組的生物體稱為二倍體，以2n表示。細胞內(nèi)多于兩套染色體組的生物體稱為多倍體。例如三倍體(3n)、四倍體(4n)、六倍體(6n)等，這類染色體數(shù)的變化是以染色體組為單位的增減，所以稱作整倍體。 在整倍體中，又可按染色體組的來源，區(qū)分為同源多倍體和異源多倍體。凡增加的染色體組來自同物種

28、或者是原來的染色體組加倍的結(jié)果，稱為同源多倍體。如果增加的染色體組來自不同的物種，則稱為異源多倍體。多倍體普遍存在于植物界， 目前已知道被子植物中有13或更多的物種是多倍體，如小麥屬染色體基數(shù)是7，屬二倍體的有一粒小麥，四倍體的有二粒小麥，六倍體的有普通小麥。除了自然界存在的多倍體物種之外，又可采用高溫、低溫、X射線照射、嫁接和切斷等物理方法人工誘發(fā)多倍體植物。在誘發(fā)倍體方法中，以應用化學藥劑更為有效。如秋水仙素、萘嵌戊烷，異生長素、富民農(nóng)等，都可誘發(fā)多倍體，其中以秋水仙素效果最好，使用最為廣泛。秋水仙素是由百合科植物秋種番紅花秋水仙的種子及器官中提煉出來的一種生物堿。具有麻醉作用，對植物種子

29、、幼芽、花蕾、花粉，嫩枝等可產(chǎn)生誘變作用。它的主要作用是抑制細胞分裂時紡錘體的形成，使染色體不走向兩極而被阻止在分裂中期，這樣細胞不能繼續(xù)分裂，從而產(chǎn)生染色體數(shù)目加倍的核。若染色體加倍的細胞繼續(xù)分裂，就形成多倍性的組織，由多倍性組織分化產(chǎn)生的性細胞，所產(chǎn)生的配子是多倍性的，因而也可通過有性繁殖方法把多倍體繁殖下去。多倍體己成功地應用于植物育種，用人工方法誘導的多倍體，可以得到一般二倍體所沒有的優(yōu)良經(jīng)濟性狀，如粒大、穗長、抗病性強等。三倍體西瓜、三倍體甜菜、八倍體小黑麥已在生產(chǎn)上應用。有絲分裂是細胞均等增殖的過程，是體細胞分裂的主要方式。在有絲分裂過程中，細胞內(nèi)每條染色體都能復制一份，然后分配到

30、子細胞中，因此兩個子細胞與母細胞所含的染色體在數(shù)目、形態(tài)和性質(zhì)上均是相同的，在各種生長旺盛的植物組織中均存在著有絲分裂。植物根尖的分生細胞的有絲分裂，每天都有分裂高峰時間，此時把根尖固定，經(jīng)過染色和壓片，再置放在顯微鏡下觀察，可以看到大量處于有絲分裂各時期的細胞和染色體。三、實驗條件1、材料：洋蔥或大蒜2、器具：載玻片，蓋玻片，滴瓶，鑷子，解剖針，水浴鍋，顯微鏡，吸水紙。3、試劑：無水酒精，70酒精，冰醋酸，秋水仙素，堿性品紅，石碳酸、甲醛、山梨醇4、卡諾固定液的配制：用3份無水酒精，加入1份冰醋酸（現(xiàn)配現(xiàn)用）。5、染色液的配制：配方I石碳酸品紅(Carbolfuchsin)，先配母液A和B。

31、母液A：稱取3克堿性品紅，溶解于100毫升的70酒精中（此液可長期保存)。母液B：取母液A10毫升，加入90毫升的5石碳酸水溶溶液，2周內(nèi)使用)石碳酸品紅染色液：取母液B45毫升，加入6毫升冰醋酸和6毫升37的甲醛。配方II：改良石碳酸品紅取配方I石碳酸品紅染色液2-10毫升，加入90-98毫升45%的醋酸和18克山梨醇(sorbitol)。此染色液初配好時顏色較淺，放置二周后，染色能力顯著增強，在室溫下不產(chǎn)生沉淀而穩(wěn)定。6、0.2秋水仙素溶液7、1molL HCl溶液四、實驗步驟1、將大蒜或洋蔥的鱗基，置于盛水的小燒杯上，放在25溫箱中，待根長到1.5-2cm左右時，移到盛有0.2%秋水仙素

32、溶液的小燒杯中，直到根尖膨大為止。以正常的水生長為對照。2、取下根尖放到卡諾固定液中，固定24小時。固定材料可以轉(zhuǎn)入70酒精中，在4冰箱中保存，保存時間最好不超過二個月。3、解離：采用酸解的方法。從固定液中取出大蒜或洋蔥根尖，用蒸餾水漂洗，再放到1molL HCl中，在60水浴中解離8-10分鐘，用蒸餾水漂洗后，放在小瓶中，加上幾滴改良石碳酸品紅染色液，根尖著色后即可壓片觀察。4、壓片：把染色后的根尖放在清潔的載玻片上，用解剖針把根冠及延長區(qū)部分截去，加上少量染色液，并蓋上蓋玻片。一個解離良好的材料，只要用鑷子尖輕輕的敲打蓋玻片，分生組織細胞就可鋪展成薄薄的一層，再用毛邊紙把多余的染色液吸干，

33、經(jīng)顯微鏡檢查后，選擇理想的分裂細胞，再在這個細胞附近輕輕敲打，使重疊的染色體漸漸分散，就能得到理想的分裂相，要達到這個目的，必需掌握以下幾點：（1）、壓片材料要少，避免細胞緊貼在一起，致使細胞和染色體沒有伸展的余地。（2）、用鑷子敲打蓋玻片時，用力要均勻，若在壓片時稍不留意，使個別染色體丟失，而被迫放棄一個良好的分裂相的細胞。5、觀察：多倍體細胞染色體的形態(tài)并統(tǒng)計其染色體數(shù)目。五、作業(yè)及思考題1、描繪四倍體和二倍體根尖染色體有絲分裂各時期的染色體圖像。2、將鏡檢觀察結(jié)果列成一表，并分析記載結(jié)果。實驗四 人類指紋和對苯硫脲嘗味能力的遺傳分析實驗學時：4實驗類型：驗證實驗要求：必修人類指紋的遺傳分

34、析一、實驗目的1、 掌握人類指紋分析的基本方法；2、 掌握數(shù)量性狀遺傳的原理；3、 學會基本的統(tǒng)計方法。二、實驗原理、方法和手段在人類的手指、掌面、足趾、腳掌等器官的皮膚表面，分布著許多纖細的紋線。這些紋線可分兩種：凸起的嵴紋及兩條嵴紋之間凹陷的溝紋。由不同的嵴紋和溝紋形成了各種皮膚紋理，總稱皮紋。皮紋具有一定的特征，可以分類識別。在手指端部的皮膚紋理稱為指紋(fingerprint)。每個人都有一套特定的指紋，且這套指紋的紋理終生不變。因而早在1890年Galton就提出用指紋做為識別一個人的標志。至今人們還利用指紋確認嫌疑犯、死者、失蹤的兒童或進出某些重要部門的成員等。· 指紋有

35、三種基本類型：弓形紋、箕形紋和渦形紋(又稱螺紋或斗形紋)。在后兩種指紋中有三組紋線經(jīng)過的三叉點，計算三叉點與指紋中心的連線上的紋嵴數(shù)即得一個手指的紋嵴數(shù)。將十指的紋嵴數(shù)相加得總指嵴數(shù)(有關(guān)概念在“結(jié)果辨析”中詳細介紹)。有人研究了親屬間總指嵴數(shù)的相關(guān)，發(fā)現(xiàn)同卵雙生子與異卵雙生子間的相關(guān)系數(shù)分別為095±007(理論相關(guān)100)、049±008(050)(這個結(jié)果也為鑒定雙生兒究竟是同卵還是異卵雙生提供了一種方法)，而父母與子女間為048±003(050)(Chen，1988)。這個結(jié)果說明，總指嵴數(shù)是一種遺傳的性狀，且遺傳基因是加性的。目前認為這個性狀是多基因控制

36、的數(shù)量性狀，但究竟由哪些基因控制、其遺傳方式是什么至今尚未弄清。據(jù)研究，指紋在胚胎發(fā)育第13周開始形成，在第19周完成(Nora，et d1981)。自然，如果有某種遺傳或生理的因素造成嵴紋發(fā)育不良，就能在指紋上反映出來。許多研究證實了這個推論。如Down氏綜合征患者的10個指頭都是正箕紋的比例增加，食指和小指上的出現(xiàn)反箕的比例較正常人高；Klinefelter氏綜合征患者弓形紋正常人多，從而使總指嵴數(shù)降低。因而指紋又可作為診斷某些先天畸形的一種輔助工具。除指紋外，掌、趾、足等處的皮紋也用于遺傳分析或臨床診斷。在本次實驗中，諸位將獲取并分析自己的指紋，計算總指嵴數(shù)，最后分析全班同學總指嵴數(shù)的分

37、布情況。三、實驗條件1、實驗材料和器具2B以上的軟鉛(B是鉛筆硬度的標記，B前面的數(shù)字越大，筆芯越軟)；白紙(一小片即可)；透明膠帶(膠帶的寬度應與第一指節(jié)長度相當，不宜太窄)；放大鏡；直尺(10cm左右)。這個實驗中所用的取手印的方法是Mertens(1998)的方法。本書作者認為用這種方法獲取手印很方便，同時得到的指紋也很清晰。也可用印泥或油墨等獲取指印。用印泥或油墨取指印時，要注意各個手指在紙上滾壓時，用力要均勻，同時不能太重，否則很難得到清晰的指紋。四、實驗步驟學生根據(jù)實際情況，自行設(shè)計。五、結(jié)果分析及統(tǒng)計分析1、指紋的類型 人類的指紋主要有三種類型：(1)、弓形紋(arch) 由幾條

38、平行的弧形嵴紋組成。紋線由指的一側(cè)延伸到另一側(cè)，中間隆起成弓形。弓形紋又可分成兩種。一種中央隆起很高形成帳篷狀，稱帳形弓(tentedarch)；另一種是中間隆起較平緩的則稱弧形弓(simplearch)。(2)、箕形紋(100p) 幾條嵴紋從手指一側(cè)發(fā)出后向指尖方向彎曲，再折回發(fā)出的一 側(cè)，形成一組簸箕狀的紋線?；诘拈_口方向有兩種：一種朝著本手尺骨一側(cè)(即小指方向)，這種箕形紋稱尺箕(ulnarloop)或正箕；而開口朝著橈骨一側(cè)(即拇指方向)的稱橈箕(radialloop)或反箕。(3)、斗形紋(whorl) 又稱螺紋或渦形紋，由幾條環(huán)形或螺線形的嵴紋繞著一個中心點組成。根據(jù)構(gòu)成斗形紋的

39、嵴紋的形態(tài)，又可將斗形紋分成環(huán)形斗、螺形斗、囊形斗、等類型。環(huán)形斗由幾條呈同心圓環(huán)狀的嵴紋組成；螺形斗則由螺線形嵴紋組成。如果在斗形紋的中心，有一條閉合的曲線形嵴紋與其內(nèi)部的幾條弧形線共同組成一個囊狀結(jié)構(gòu)，則此斗形紋為囊形斗。除了這三種基本類型的指紋外，還有其他類型。它們有的由這三種指紋混合而成(如箕、斗混合，箕、箕并列等)，有的形狀奇特，無法歸類。在總指嵴數(shù)的計數(shù)中，無法歸類的不做統(tǒng)計。2、總指嵴數(shù)統(tǒng)計 皮紋中凡有3組不同走向的嵴紋匯聚的區(qū)域稱為三叉點(tritadius)。用鉛筆從指紋中心點到距中心最遠的1個三叉點之間劃一條連線，連線所經(jīng)過的紋嵴數(shù)目(連線起止點處的嵴線數(shù)不計算在內(nèi))稱紋嵴

40、數(shù)(riagecount)。具體方法參見圖。弓形紋沒有圓心和三叉點，紋嵴數(shù)為零。斗形紋有兩個甚至更多的三叉點，則取數(shù)值較大的一個作為其紋嵴數(shù)。雙箕斗嵴線計數(shù)時，分別將兩圓心與各自的軸作連線，計算出兩條連線的嵴線數(shù)。兩條嵴線數(shù)之和除以2，其得數(shù)為該指紋的嵴線數(shù)。將10個手指的嵴紋數(shù)相加，總和稱為總指嵴數(shù)。不同的種族間及不同和性別間總指嵴數(shù)存在差異。歐洲人平均男性約145，女性約127。有研究表明，中國人的總指嵴數(shù)比歐美人高，男約162.7，女約153.1(馬慰國，1981)。另外，指紋類型的分布也存在著民族、種族的差異。統(tǒng)計表明，中國人弓、箕、斗三種紋出現(xiàn)的比例分別為25、475、50(劉少聰，

41、1984)。3、學生根據(jù)自己的設(shè)計，自行設(shè)計表格，統(tǒng)計個人、班級其他同學以及父母等的指紋數(shù)。苯硫脲嘗味的遺傳學調(diào)查一、實驗原理苯硫脲（phenylthiocarbamide，PTC）是硫脲的苯基衍生物，為白色結(jié)晶粉末，因含有硫代酰胺基（N-C=S）官能團而有苦澀味。能嘗出 1/750,000-1/50,000 PTC 濃度溶液味道 的人（苦澀味，少數(shù)人感到甜味）稱為苯硫脲“嘗味者”；只能嘗出 PTC 濃度大于 1/24,000 溶液的味道（甚至對 PTC 的結(jié)晶物也嘗不出苦味）的人稱為苯硫脲“味盲者”。 PTC 嘗味能力是受單基因控制的孟德爾遺傳性狀，是由位于 7 號染色體上 、的一種苦味味覺感受器基因 TAS2R38 決定的，屬于常染色體不完全顯性遺傳。嘗味者中顯性基因T 的純合子(TT)能嘗出 1750,000-16,000,000 的 PTC 溶液的苦味，雜合子(Tt) 只能嘗出 1480,000l380,000 的 PTC 溶液的苦味。因此可以利用對 PTC 的嘗味能力測定家族中的基因傳遞和人群中的基因頻率。二、實驗準備原液：稱取 PTC 結(jié)晶 0.65 g，加純凈水