《遺傳學(xué)》試驗(yàn)指導(dǎo)

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福建農(nóng)林大學(xué)作物科學(xué)學(xué)院遺傳育種教研室

前言

遺傳學(xué)誕生至今，已有一百多年的歷史，已是當(dāng)今生命科學(xué)中發(fā)展最快的一門前沿學(xué)科，它涉及生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，引領(lǐng)生命科學(xué)從各個水平探討生命的奧秘。而且，遺傳學(xué)與農(nóng)、林、牧、漁、工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥、優(yōu)生優(yōu)育等密切相關(guān)，是動物、植物、微生物育種實(shí)踐的理論基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，因此，遺傳學(xué)試驗(yàn)課是遺傳學(xué)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。通過試驗(yàn)驗(yàn)證遺傳學(xué)基本規(guī)律、把握遺傳學(xué)試驗(yàn)技術(shù)、分析遺傳學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，從而加深理解遺傳學(xué)理論知識，初步把握遺傳學(xué)研究的基本試驗(yàn)技能。

本試驗(yàn)教材適合本科生物技術(shù)、生物科學(xué)專業(yè)和農(nóng)業(yè)院校的農(nóng)學(xué)、植物保護(hù)等專業(yè)。隨著生命科學(xué)的發(fā)展，在基本遺傳學(xué)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加群體遺傳學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容。試驗(yàn)共分為五大部分：第一部分：遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)其次部分：染色體變異第三部分：驗(yàn)證遺傳規(guī)律第四部分：數(shù)量遺傳第五部分：群體遺傳

生物技術(shù)專業(yè)和生物科學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)試驗(yàn)課為18學(xué)時，開設(shè)6次試驗(yàn)，每一部分內(nèi)容為1-2次試驗(yàn)，并結(jié)合多媒體示范試驗(yàn)。

農(nóng)學(xué)專業(yè)遺傳試驗(yàn)課為15學(xué)時，開設(shè)5次試驗(yàn)，內(nèi)容為第一，三、四、五部分，同時也結(jié)合多媒體示范試驗(yàn)。

植物保護(hù)專業(yè)遺傳試驗(yàn)為9學(xué)時，開設(shè)了3次試驗(yàn)，內(nèi)容為第一、三、四個部分。試驗(yàn)分組進(jìn)行，每組30－40人。

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目錄

前言

一、遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)

試驗(yàn)一：有絲分裂制片技術(shù)及顯微觀測????????????????????3試驗(yàn)二：染色體核型分析??????????????????????????5試驗(yàn)三：染色體顯帶技術(shù)和帶型分析?????????????????????8試驗(yàn)四：減數(shù)分裂制片技術(shù)及顯微觀測????????????????????二、染色體變異

試驗(yàn)五：染色體結(jié)構(gòu)變異??????????????????????????試驗(yàn)六：染色體數(shù)目變異??????????????????????????三、驗(yàn)證遺傳規(guī)律

試驗(yàn)七：分開規(guī)律的驗(yàn)證??????????????????????????試驗(yàn)八：獨(dú)立分派規(guī)律的驗(yàn)證????????????????????????四、數(shù)量遺傳

試驗(yàn)九：概率和統(tǒng)計(jì)原理在遺傳研究中的應(yīng)用?????????????????試驗(yàn)十：數(shù)量性狀的遺傳分析????????????????????????試驗(yàn)十一：雜種優(yōu)勢表現(xiàn)的觀測分析?????????????????????五、群體遺傳：

試驗(yàn)十二：人類ABO血型的測定與分析???????????????????試驗(yàn)十三：同工酶遺傳標(biāo)記分析???????????????????????試驗(yàn)十四：人類性狀的遺傳分析???????????????????????

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試驗(yàn)一有絲分裂制片技術(shù)和顯微觀測

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過對植物組織的取材、預(yù)處理、解離、染色、壓片等制片步驟的學(xué)習(xí)，把握植物制片技術(shù)，奠定細(xì)胞遺傳學(xué)的研究技術(shù)；通過對植物根尖細(xì)胞的觀測，把握有絲分裂過程中染色體的形態(tài)特征和動態(tài)變化。二、試驗(yàn)原理

有絲分裂是植物細(xì)胞分裂的主要方式，細(xì)胞分裂過程中，核內(nèi)染色體確鑿地復(fù)制，并有規(guī)律地、均勻地分派到兩個子細(xì)胞中去，使子細(xì)胞和母細(xì)胞的遺傳組成一樣，保證了植物細(xì)胞的遺傳性狀的一致。各種生長旺盛的植物組織中，如根尖組織、莖尖組織、居間分生組織、愈傷組織等，常進(jìn)行著猛烈的細(xì)胞有絲分裂。在細(xì)胞分裂的適當(dāng)（分裂旺盛期）時候取材，進(jìn)行預(yù)處理，固定、解離、染色和涂抹壓片等方法，使細(xì)胞、染色體分散，便于在顯微鏡下觀測染色體的形態(tài)特征和變化特點(diǎn)及進(jìn)行染色體計(jì)數(shù)。三、試驗(yàn)材料

蠶豆（Viciafaba,2n=12）干種子洋蔥（Alliumcepa,2n=16）鱗莖四、試驗(yàn)儀器及用具

多媒體顯微演示系統(tǒng)、顯微鏡、培養(yǎng)箱、分析天平、水浴鍋、酒精燈、剪刀（或刀片）、鑷子、解剖針、載玻片、蓋玻片、濾紙、鉛筆、標(biāo)簽紙、膠水、棕色瓶等。五、藥品和試劑

秋水仙堿、8－羥基喹啉、蘇木精、水合三氯乙醛、鐵礬［鐵鉀礬KFe(SO4)2?12H2O或鐵銨礬NH4Fe(SO4)2·12H2O］、無水酒精、冰醋酸、1N鹽酸、50％丙酸六、試驗(yàn)步驟（一）材料準(zhǔn)備：

1.蠶豆根尖：選取新鮮無病斑的蠶豆干種子，經(jīng)日曬后，放在燒杯內(nèi)，室溫下清水浸泡一晝夜。種子吸水膨脹后，放在搪瓷盤上20℃左右保濕培養(yǎng)（雙層紗布覆蓋），待根長1~2cm時，于上午9:00~10:30或下午14:00~16:00進(jìn)剪下根尖備用。

2.洋蔥根尖：通過休眠的洋蔥鱗莖，經(jīng)日曬后，置于盛有清水的小燒杯上，根部與水接觸，20~25℃光照條件下培養(yǎng)2~3天，待根長1~2cm時，于上午9:00~11:00剪下根尖備用。（二）預(yù)處理

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為了獲得較多中期分裂相的細(xì)胞，同時使染色體縮短和分散，可對根尖進(jìn)行預(yù)處理，處理方法如下：

1.0.05％~0.2％的秋水仙堿水溶液處理2~4小時。2.0.002M的8~羥基喹啉溶液處理3~4小時。3.根尖浸在蒸餾水中于在1~4℃低溫下處理24小時。（三）固定：

用蒸餾水洗凈材料，再用卡諾氏（冰醋酸:無水酒精=1:3）固定液（用量應(yīng)為材料體積的15倍以上）室溫下固定30~60分鐘。固定的材料如暫不制片，可經(jīng)90％酒精→80％酒精→70％酒精（各半小時）浸泡進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終置于70％酒精內(nèi)放入0~4℃冰箱，約可保存半年。如保存時間太長，需重新固定后再用。（四）解離：

根尖、莖尖等體細(xì)胞需經(jīng)處理，除去細(xì)胞間的果膠層，并使細(xì)胞壁軟化，才便于壓片。這種處理過程稱為解離，解離時間的長短依植物材料和解離液的不同而不同。時間短細(xì)胞不易壓散，時間過長，細(xì)胞被壓破，且影響染色效果。

方法1：固定的材料（洋蔥或蠶豆根尖）用蒸餾水沖洗2遍，然后放入預(yù)熱的60℃的1N鹽酸中，60℃恒溫處理5分鐘左右，倒去鹽酸，用蒸餾水沖洗3遍后，將材料浸泡在蒸餾水中2小時。

方法2：固定的材料用蒸餾水沖洗清白后，置1N的鹽酸中，蠶豆根尖在室溫（約28~30℃）處理30分鐘左右，洋蔥根尖室溫處理15分鐘左右。然后倒去鹽酸，蒸餾水洗3遍后，置于蒸餾水中浸泡2個小時以上。將材料中的酸洗凈。

方法3：取材料的根尖，在生長點(diǎn)處切取1毫米左右（一般一個根尖可取4~5段），放入1NHCl酸解10分鐘左右，取出，用水漂洗三遍。

注：1NHCl由36%~38%濃鹽酸取83ml定容至1升配置而成。

（五）染色液和制片

1.染色液：

（1）丙酸－鐵礬蘇木精

貯存組：A液：蘇木精2克，溶于100ml50％丙酸，B液：鐵鉀礬0.5克溶于100ml50％丙酸。

染色液：A液和B液等量混合，每5ml的A液和B液的混合液中參與2克水合三氯乙醛，充分溶解搖勻，存放一天后使用。貯存液可較長久保存，染色液只能保存一個月，在兩周內(nèi)使用效果最好。

（2）改良卡寶品紅

甲液：3克堿性品紅，溶于70％酒精100ml（可長期保存），

乙液：甲液10ml，參與5％苯酚（石炭酸）水溶液90ml（限2周內(nèi)使用），

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染色液母液：B液45ml，

37％甲醛6ml，

冰醋酸6ml。

改良卡寶品紅染色液：染色液母液10ml，45％醋酸90ml，

山梨醇1克

配制后馬上使用著色能力差，兩周后著色能力加強(qiáng)。2.制片：

選（挑）取已處理過的根（莖）尖一枚，放在清白載玻片中央，除去非分生組織的部分，并吸去多余水分。另取一張清白載玻片，呈十字形交織蓋在有根尖的載玻片上，用大拇指按壓在載玻片的中央，使根（莖）尖壓成一簿層，然后將兩載玻片分開，各滴一小滴上述染色液進(jìn)行染色，稍等片刻，取一蓋玻片，蓋玻片一邊靠在離材料不遠(yuǎn)的載玻片上，左手握鑷子頂著蓋玻片，右手握解剖針托住蓋玻片徐徐放下，若染色液不能布滿蓋玻片時，可在蓋玻片邊緣稍加染色液，然后用一張大小適合的濾紙覆蓋在蓋玻片上，一手固定蓋玻片，另一手持鉛筆橡皮頭，對準(zhǔn)材料輕敲，使根尖細(xì)胞分散均勻。制好的片子若不能及時進(jìn)行顯微鏡觀測，可用礬士林臨時封住蓋玻片四周。（六）顯微觀測

制備好的細(xì)胞學(xué)片子，置于顯微鏡的載物臺上，先用低倍鏡（10×10）調(diào)焦觀測，尋覓具有分裂相的細(xì)胞后，再轉(zhuǎn)換到高倍鏡（10×40）下觀測。（七）試驗(yàn)作業(yè)

1.制作細(xì)胞有絲分裂各時期圖象片子1－2張

2.描繪所觀測到的細(xì)胞有絲分裂過程中各時期的圖象，并簡要說明染色體的行為特征。

試驗(yàn)二染色體組型分析

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

分析植物細(xì)胞有絲分裂中期染色體數(shù)目、大小、著絲粒位置和隨體等形態(tài)特征，學(xué)習(xí)染色體組型分析的方法。為物種起源和進(jìn)化提供依據(jù)，為遺傳育種研究提供細(xì)胞學(xué)證據(jù)。二、試驗(yàn)原理

各種生物染色體的形態(tài)，結(jié)構(gòu)和數(shù)目都是相對穩(wěn)定的。每一生物細(xì)胞內(nèi)特定的染色體組成叫染色體組型。染色體組型分析也稱核型分析。通過一定的方法制得染色體有絲分裂的玻片標(biāo)本，經(jīng)顯微照相，沖洗放大等步驟獲得染色體照片。從染色體玻片標(biāo)本和染色體照片的對比分析，進(jìn)行染色體分組，并對組內(nèi)各染色體的長度，著絲點(diǎn)位置，臂比和隨體有無等形態(tài)特征進(jìn)行觀測和描述，從

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三、試驗(yàn)材料

以班級的每一位同學(xué)的8種性狀作為研究小群體。四、試驗(yàn)用具：筆