《普通遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》

普通遺傳學(xué)

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

PUTONGYICHUANXUESHIYANZHIDAO

鄭茂波編著

哈爾濱學(xué)院

刖s

遺傳與變異問題是生命科學(xué)研究的核心。隨著其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，遺傳學(xué)逐步實(shí)現(xiàn)

從對生物個(gè)體的表現(xiàn)型描述向較為精密的實(shí)驗(yàn)科學(xué)的飛躍，從而成為生命科學(xué)研究的前沿

領(lǐng)域。遺傳學(xué)與許多學(xué)科相結(jié)合形成許多交叉學(xué)科，如遺傳學(xué)與細(xì)胞學(xué)結(jié)合形成細(xì)胞遺傳

學(xué)；遺傳學(xué)與生物化學(xué)相結(jié)合形成分子遺傳學(xué)；遺傳學(xué)與數(shù)學(xué)相結(jié)合形成數(shù)量遺傳學(xué)；遺

傳學(xué)與物理學(xué)相結(jié)合形成輻射遺傳學(xué)等，反映在實(shí)驗(yàn)手段上比遺傳學(xué)發(fā)展的早期更為多元

化。20世紀(jì)50年代，DNA雙螺旋模型的建立標(biāo)志著分子遺傳學(xué)的誕生，是生物學(xué)發(fā)展史上

的里程碑。

普通遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是配合遺傳學(xué)理論教學(xué)而設(shè)置的一門基礎(chǔ)課程，通過實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，

力求使同學(xué)們能夠?qū)z傳學(xué)的基本理論和概念有更加深刻的認(rèn)識，激發(fā)同學(xué)們對探索遺傳

學(xué)規(guī)律的濃厚興趣。更為重要的是，在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)同學(xué)們觀察問題、分析問題和解決

問題的能力，鍛煉同學(xué)們實(shí)際操作能力。

哈爾濱學(xué)院遺傳學(xué)教研室通過多年的教學(xué)實(shí)踐，在綜合考慮到培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)時(shí)設(shè)置、

本門課程與其他課程教學(xué)內(nèi)容重疊情況等因素的情況下，選用了本書所包括的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，

其中有經(jīng)典遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、微生物遺傳實(shí)驗(yàn)和分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)。通過這些

實(shí)驗(yàn)，可以使同學(xué)們對遺傳學(xué)的主要研究方法和手段有一概括的了解，并在實(shí)驗(yàn)課中得到

一定的訓(xùn)練。初步具備進(jìn)行遺傳學(xué)研究的基本實(shí)驗(yàn)方法和手段。由于課程設(shè)置的變化，現(xiàn)

已經(jīng)把原來遺傳實(shí)驗(yàn)中有關(guān)質(zhì)粒DNA的提取和分子雜交等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容列入到分子生物學(xué)實(shí)

驗(yàn)教學(xué)之中，因此，請同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中注意參考有關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而對遺傳學(xué)

的實(shí)驗(yàn)方法有較為全面的認(rèn)識。教師可以根據(jù)課時(shí)安排和學(xué)生情況對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作適當(dāng)調(diào)整。

書中采用的圖片除特殊說明外，均為本實(shí)驗(yàn)室在遺傳學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中所拍攝

和制作的。許多教師和工作人員在教學(xué)實(shí)踐中對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法提出過許多寶貴的意

見和建議，使得遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)得到不斷完善。學(xué)院多屆同學(xué)參與了大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的

操作和改革，并編寫和提供了部分實(shí)瞼素材，對此我們深表謝意！

由于時(shí)間倉促以及我們的水平有限，教材之中可能會有不妥之處，希望各位同仁給予

批評指導(dǎo)，我們將不勝感激。

作者

2010年9月于哈爾濱

目錄

實(shí)驗(yàn)1植物染色體標(biāo)本制備....................................................1

實(shí)驗(yàn)2小鼠骨髓細(xì)胞染色體標(biāo)本的制備和觀察...................................4

實(shí)驗(yàn)3孚爾根核反應(yīng)染色法....................................................6

實(shí)驗(yàn)4減數(shù)分裂與配子形成...................................................11

實(shí)驗(yàn)5果蠅的培養(yǎng)與性狀觀察..................................................29

實(shí)驗(yàn)6果蠅唾腺染色體的制備和觀察...........................................32

實(shí)驗(yàn)7果蠅雜交實(shí)驗(yàn)..........................................................36

實(shí)驗(yàn)8高等植物有性雜交......................................................39

實(shí)驗(yàn)9四分子遺傳分析：粗糙鏈抱霉的分離和交換...............................43

實(shí)驗(yàn)10染色體組型分析........................................................47

實(shí)驗(yàn)11去壁低滲法制備植物染色體標(biāo)本.........................................52

實(shí)驗(yàn)12人類染色體分析：外周血培養(yǎng)及制備染色體標(biāo)本..........................59

實(shí)驗(yàn)13植物染色體分帶技術(shù)....................................................66

實(shí)驗(yàn)14姐妹染色單體差別染色..................................................69

實(shí)驗(yàn)15植物多倍體誘導(dǎo)及其細(xì)胞學(xué)鑒定.........................................85

實(shí)驗(yàn)16性染色質(zhì)：人體X染色質(zhì)觀察.........................................90

實(shí)驗(yàn)17細(xì)胞微核(micronucleus)檢測技術(shù)......................................96

實(shí)驗(yàn)18植物總DNA的提取....................................................100

實(shí)驗(yàn)19細(xì)菌基因組DNA的提取.......................................106

實(shí)驗(yàn)20質(zhì)粒的提取...........................................109

實(shí)驗(yàn)21細(xì)菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)...................................................90

實(shí)驗(yàn)22細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo).................................................96

實(shí)驗(yàn)23基因突變分析與檢測...............................100

實(shí)驗(yàn)24熒光原位雜交實(shí)驗(yàn)..................................................106

實(shí)驗(yàn)25數(shù)量性狀的遺傳分析................................109

實(shí)驗(yàn)26遺傳平衡定律......................................................113

附錄1實(shí)驗(yàn)室常用試劑的配制..............................................116

附錄2不同的x值及自由度時(shí)的P值表.....................................119

實(shí)驗(yàn)一植物染色體標(biāo)本制備

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、學(xué)習(xí)植物根尖壓片標(biāo)本制備方法的基本技術(shù)。

2、熟悉細(xì)胞有絲分裂各個(gè)時(shí)期的形態(tài)特征及染色體形態(tài)和結(jié)構(gòu)上的動(dòng)態(tài)變化，并學(xué)會染色

體簡易永久片的制片技術(shù)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

有絲分裂是高等動(dòng)植物體細(xì)胞分裂的主要方式，高等植物有絲分裂主要發(fā)生在根尖、莖

生長點(diǎn)、幼葉等部位的分生組織。在有絲分裂時(shí)，細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)有很大的變化，但以細(xì)胞

核內(nèi)染色體的變化最為明顯，而且是有規(guī)律地進(jìn)行。在有絲分裂過程中，真核細(xì)胞的染色質(zhì)

凝集成染色體，每個(gè)染色體能復(fù)制一份，復(fù)制的姐妹染色單體在紡錘絲的牽拉下分向兩極，

精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去，從而使產(chǎn)生得兩個(gè)子細(xì)胞及與其母細(xì)胞所含的染色體在

數(shù)目、形態(tài)和性質(zhì)上都是相同的。由于染色體上有遺傳物質(zhì)DNA,因而在生物的親代和子

代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。染色體的這種特異性、恒定性、連續(xù)性和在細(xì)胞分裂過程

中的正確復(fù)制及分配被確認(rèn)為是遺傳物質(zhì)的載體，是遺傳傳遞規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)?？梢姡?xì)

胞的有絲分裂對于生物的遺傳有重要意義。

三、實(shí)驗(yàn)材料

洋蔥(Aillu/ncepa)根尖，蠶豆(Viciafaba)根尖。

四、實(shí)驗(yàn)器具和藥品試劑

顯微鏡、培養(yǎng)箱、恒溫水浴鍋、溫度計(jì)、鏡子、解剖針、刀片；Camoy固定液、改良

苯酚品紅染色液、0.002M8-羥基喳琳水溶液、0.05~0.2%秋水仙素溶液、對二氯苯飽和水

溶液、1MHC1、加拿大樹膠。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

(-)材料準(zhǔn)備

1、培養(yǎng)洋蔥根尖選取底盤大的洋蔥做生根材料，剝?nèi)ネ鈱永掀?，用刀削去老根，?/p>

意不要削掉四周的根芽，將洋蔥的鱗基置于盛水的小燒杯(或廣口瓶)上，讓洋蔥的底部接

觸杯內(nèi)的水面。把小燒杯放進(jìn)20?25℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。培養(yǎng)時(shí)注意每天換水1?2次，防止

爛根。待根長約1.5cm時(shí)，在上午九時(shí)取健壯的根尖進(jìn)行預(yù)處理。

2、種子培養(yǎng)根尖選取蠶豆(或小麥、玉米等)種子放在燒杯中，放清水浸泡過夜，

使種子吸水脹大后倒出，再用清水洗幾次，用多層紗布包好種子，放進(jìn)20?25℃培養(yǎng)箱內(nèi)

培養(yǎng)。當(dāng)根尖長1?1.5cm時(shí)，即可以在上午九時(shí)取生長旺盛的根尖進(jìn)行預(yù)處理。

(-)預(yù)處理目的，使獲得中期分裂相較多的細(xì)胞，使染色體縮短，分散，形態(tài)結(jié)構(gòu)

穩(wěn)定，便于壓片，有利于對有絲分裂中染色體的觀察和計(jì)數(shù)。預(yù)處理機(jī)理：阻止或破壞紡

紡錘體微管的形成，使有絲分裂過程被抑制在分裂中期階段，以便累積較多的處于分裂中期

的分裂相；改變細(xì)胞質(zhì)的粘度；導(dǎo)致染色體高度濃縮、變短，利于染色體的分散。

在固定之前應(yīng)用理化因素進(jìn)行預(yù)處理，這樣可以，抑制或破壞紡錘絲的形成，促使染色

體縮短和分散等。一般是在分裂高峰前處理1.5小時(shí)以上。處理的方法如下：

1.秋水仙素水溶液常用濃度為0.05?0.2%,室溫下處理3?4小時(shí)。對抑制紡錘體活

動(dòng)的效果明顯，易于獲得較多的中期分裂相，并且染色體收縮較直，有利于對染色體結(jié)構(gòu)的

研究。

2.對二氯苯飽和水溶液室溫下處理3?5小時(shí)，對阻止紡錘體活動(dòng)和縮短染色體效果

也較好，對染色體小而多的植物中，計(jì)數(shù)染色體制片效果最好。

3.8-羥基喳琳水溶液使用濃度為0.002?0.004M,一般認(rèn)為它將引起細(xì)胞粘滯度的改

變，進(jìn)而導(dǎo)致紡錘體活動(dòng)受阻。通常處理2?4小時(shí)，可使中期染色體在赤道面上保持其相

應(yīng)的排列位置，另一優(yōu)點(diǎn)是處理后的縊痕區(qū)較為清晰。

4.低溫處理將材料如小麥，浸入蒸鐲水內(nèi)，放置到1?4℃冰箱中（玉米及水稻6?8℃）

處理20?24小時(shí)，也起到良好的效果。

（三）固定通常采用的是Carnoy固定液。固定的目的是用化學(xué)的方法把細(xì)胞迅速殺

死，使蛋白質(zhì)變性，并盡量保持原來的分裂狀態(tài)，同時(shí)更易于著色。固定時(shí)，將根尖投入固

定液中室溫處理3?24小時(shí)。材料若不及時(shí)用，可經(jīng)過90%酒精和70%酒精浸洗一次，再

換入新的70%酒精中，置于冰箱內(nèi)0?4℃保存?zhèn)溆?。?jīng)過較長時(shí)間保存的材料，在進(jìn)行觀

察前可用固定液再處理一次，效果較好。

（四）解離目的是使分生組織細(xì)胞之間的果膠質(zhì)層解掉，并使細(xì)胞壁軟化，便于壓片。

解離的時(shí)間視根尖的粗細(xì)老嫩不同而有差異。方法是：將固定后（或保存后）的根尖分裝到

小燒杯內(nèi)，用蒸儲水漂洗，再加入INHC1溶液，在60C下水解8?20分鐘（洋蔥用8分鐘，

蠶豆側(cè)根用10分鐘，玉米用20分鐘），解離成功的根尖，分生組織發(fā)白，伸長區(qū)已呈半透

明，似爛狀。

（五）漂洗解離后的根尖用蒸譙水漂洗3?4次，用吸管吸干水。漂洗時(shí)間和次數(shù)一定

要足夠，否則影響染色效果或染不上色

（六）染色、壓片將解離漂洗后的根尖放在小培養(yǎng)皿里，滴加改良苯酚品紅染色液染

色10分鐘左右。制片時(shí)，取一根尖放在潔凈的載玻片上，用刀片切取hnm左右的生長區(qū)，

其余部分棄掉，加1滴染色液，加蓋玻片。用鑲子在材料的地方輕壓幾下，使生長區(qū)的細(xì)胞

分散開來，再在蓋玻片上覆蓋一層吸水紙用拇指適當(dāng)用力下壓，用解剖針（或竹簽）敲擊根

尖部位，重復(fù)幾次，力一次比一次大，使材料分散成薄薄的一層，以蓋玻片不破裂為準(zhǔn)。

（七）觀察將制好的標(biāo)本片，置于顯微鏡下先作低倍觀察，選取不同分裂時(shí)期的典型

細(xì)胞，換高倍鏡觀察，注意核及染色體的動(dòng)態(tài)變化。

（A）永久裝片由臨時(shí)壓片材料制做成永久玻片標(biāo)本，可以將玻片放在CO2干冰或

生物切片半導(dǎo)體冰凍機(jī)上，待玻片結(jié)冰后，取出玻片，用刀片迅速揭開蓋玻片，放在空氣中

干燥后，用封臧劑（加拿大樹膠）封固。

六、作業(yè)

1、每人制作兩張洋蔥根尖細(xì)胞分裂的臨時(shí)裝片。

2、根據(jù)自己在實(shí)驗(yàn)中觀察到的各時(shí)期的細(xì)胞特點(diǎn)，繪制有絲分裂前期、中期、后期的簡

圖，并能區(qū)分各時(shí)期細(xì)胞的特點(diǎn)。

3、解釋什么是染色單體？什么是子染色體？子細(xì)胞中的染色體與母細(xì)胞中的染色體是否

相同，為什么？有什么生物學(xué)意義？

七、學(xué)習(xí)資料

有絲分裂，又稱為間接分裂，由W.Fleming（1882）年首次發(fā)現(xiàn)于動(dòng)物及E.Strasburger

（1880）年發(fā)現(xiàn)于植物。特點(diǎn)是有紡錘體染色體出現(xiàn)，子染色體被平均分配到子細(xì)胞，這種

分裂方式普遍見于（動(dòng)物和高等植物）。是真核細(xì)胞分裂產(chǎn)生體細(xì)胞的過程。

通過有絲分裂，每條染色體精確復(fù)制成的兩條染色單體并均等地分到兩個(gè)子細(xì)胞，使子

細(xì)胞含有同母細(xì)胞相同的遺傳信息。有絲分裂過程是一個(gè)連續(xù)的過程，為了便于描述人為的

劃分為六個(gè)時(shí)期：間期(interphase)、前期(prophase)、前中期(premetaphase)、中期(metaphase)、

后期(anaphase)和末期(telophase)。不同時(shí)期的染色體的形態(tài)和行為是各不相同的。

間期是DNA合成和細(xì)胞生理代謝活動(dòng)旺盛的時(shí)期，占細(xì)胞周期的大部分時(shí)間。根據(jù)細(xì)

胞內(nèi)染色體的形態(tài)和DNA合成情況，又可將間期劃分成：G1期——此時(shí)沒有DNA復(fù)制，

但有RNA和蛋白質(zhì)合成。S期——此時(shí)細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行DNA合成，將DNA總量增加一倍。G2

期一此時(shí)細(xì)胞里含有兩套完整的二倍體染色體，不再進(jìn)行DNA合成。M期(分裂期)—

此時(shí)染色體真正開始分裂。

在間期結(jié)束時(shí)，DNA以染色質(zhì)的狀態(tài)存在于細(xì)胞核中，細(xì)胞運(yùn)作正常。

前期：染色質(zhì)絲螺旋纏繞，縮短變粗，高度螺旋化成染色體。每條染色體包括兩條并列

的姐妹染色單體，這兩條染色單體有一個(gè)共同的著絲點(diǎn)連接著。并從細(xì)胞的兩極發(fā)出紡錘絲。

梭形的紡錘體出現(xiàn)，染色體散亂分布在紡錘體的中央,細(xì)胞核分解，核仁消失，核膜逐漸解

體。

中期：細(xì)胞分裂的中期，紡錘體清晰可見。這時(shí)候，每條染色體的著絲點(diǎn)的兩側(cè)，都有

紡錘絲附著在上面，紡錘絲牽引著染色體運(yùn)動(dòng)，使每條染色體的著絲點(diǎn)排列在細(xì)胞中央的一

個(gè)平面上。這個(gè)平面與紡錘體的中軸相垂直，類似于地球上赤道的位置，所以叫做赤道板。

分裂中期的細(xì)胞，染色體的形態(tài)比較固定，數(shù)目比較清晰，便于觀察清楚。

在細(xì)胞遺傳學(xué)研究中，人們常常需要了解某一物種的染色體數(shù)目，而最有效的方法就是

觀察細(xì)胞有絲分裂的中期，這樣能得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。各種生物染色體在數(shù)目上和形態(tài)上

是相對恒定的，并隨科屬種的不同而具有一定的特征。

后期：由于紡錘絲蛋白收縮，著絲?？v向分裂，每個(gè)染色體的二個(gè)染色單體分別向兩極

移動(dòng)。由于著絲粒在每個(gè)染色體上位置的不同，可呈現(xiàn)不同的形狀。染色單體就成為子染色

體。

末期：分裂后的兩套染色體到達(dá)兩極后開始在兩極聚集并解螺旋形成染色質(zhì)絲，逐漸變

細(xì)變長，紡錘絲消失，核仁、核膜重新重建，細(xì)胞扳在細(xì)胞中央赤道扳形成，一個(gè)細(xì)胞分裂

形成了二個(gè)子細(xì)胞。

動(dòng)、植物細(xì)胞有絲分裂的過程的不同點(diǎn)是：

1、動(dòng)物細(xì)胞有中心體，在細(xì)胞分裂的間期，中心體的兩個(gè)中心粒各自產(chǎn)生了一個(gè)新的中心粒,

因而細(xì)胞中有兩組中心粒.在細(xì)胞分裂的過程中，兩組中心粒分別移向細(xì)胞的兩極.在這兩組

中心粒的周圍，發(fā)出無數(shù)條放射線，兩組中心粒之間的星射線形成了紡錘體.

2、動(dòng)物細(xì)胞分裂末期,細(xì)胞的中部并不形成細(xì)胞板,而是細(xì)胞膜從細(xì)胞的中部向

內(nèi)凹陷,最后把細(xì)胞縊裂成兩部分,每部分都含有一個(gè)細(xì)胞核.這樣,一個(gè)細(xì)胞就

分裂成了兩個(gè)子細(xì)胞

表不同材料采用不同預(yù)處理方法獲得的效果(供參考)

植物名稱染色體數(shù)(2n)處理因素處理時(shí)間溫度效果*

小麥420.2%秋水仙素水溶液9:00-11:0025℃+++

小麥42對二氯苯飽和水溶液10:00-14:00室溫+++

小麥421?4C冰箱20-24小時(shí)1?4℃+++

小黑麥56對二氯苯飽和水溶液10:00-14:00室溫+++

豌豆14對二氯苯飽和水溶液10:00-11:30室溫+++

煙草48對二氯苯飽和水溶液8:30-11:30室溫+++

蠶豆120.05?0.1%秋水仙素水溶液20:00-23:00室溫+++

蠶豆120.05?0.現(xiàn)秋水仙素水溶液14:30-17:308℃+++

洋蔥160.05?0.1%秋水仙素水溶液7:30-11:3015c+++

茄子240.002M8-羥基喳琳9:00-13:0015℃+++

大麥140.05?0.1%秋水仙素水溶液8:00-11:0025℃++

*+++優(yōu)++良。

根尖細(xì)胞的有絲分裂

圖片資料

(f)E-rtvIciopha^e(c)AIMOKAVC

實(shí)驗(yàn)二動(dòng)物染色體標(biāo)本制備

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握動(dòng)物骨髓細(xì)胞染色體標(biāo)本制備的基本原理及技術(shù)。

2、觀察動(dòng)物骨髓細(xì)胞分裂中期染色體形態(tài)及數(shù)目特征.

二、實(shí)驗(yàn)原理

染色體是基因的載體。真核細(xì)胞染色體的數(shù)目和結(jié)構(gòu)是重要的遺傳指標(biāo)之一。制備染色

體標(biāo)本無疑是細(xì)胞遺傳學(xué)最基本的技術(shù)，優(yōu)良的染色體制片是進(jìn)行染色體顯帶、組型分析、

原位雜交等的先決條件。

染色體的制備在原則上可以從所有發(fā)生有絲分裂的組織和細(xì)胞懸浮液中得到。最常用的

途徑是從骨髓細(xì)胞、血淋巴細(xì)胞和組織培養(yǎng)的細(xì)胞中制備染色體。

小型動(dòng)物的染色體制片最好最有效的材料就是骨髓組織。利用骨髓的制片技術(shù)雖然需要

離心以及細(xì)致的操作，但其基本程序是簡便的。另外，在骨髓細(xì)胞中，有絲分裂指數(shù)相當(dāng)高,

因此可以直接得到中期細(xì)胞而不必象淋巴細(xì)胞或其它組織那樣要經(jīng)過體外培養(yǎng)。主要的中期

相來自成紅細(xì)胞系統(tǒng)，也來自各種骨髓母細(xì)胞，單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的分裂相是較少的。不

過，在染色體制片上已無法區(qū)別上述來源。多倍體的中期相（4n、8n和16n）往往來自于巨

核細(xì)胞。

對大型動(dòng)物通常采用對骼骨、脊或胸骨穿刺術(shù)吸取紅骨髓，小型動(dòng)物多采用剝離術(shù)取股

骨以獲得骨髓細(xì)胞。通過骨髓得到的染色體是比較簡便的，一般也無需無菌操作。在臨床上

多用于白血病的研究。在實(shí)驗(yàn)條件下，這種染色體是機(jī)體內(nèi)真實(shí)情況的反映，因此在藥品檢

驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測、食品檢驗(yàn)等工作以及致畸、致癌、致突變等研究中，利用骨髓制片的方法易

于觀察毒性物質(zhì)在體內(nèi)對細(xì)胞和染色體的影響。

為了提高有絲分裂的指數(shù)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，可在取材前經(jīng)腹腔注射有絲分裂抑制劑，'

般采用秋水仙素。這些方法對于動(dòng)物的核型分析是非常有用的。

三、實(shí)驗(yàn)材料

小白鼠sLinnaeus）,無尾兩棲類蛙屬（Rana）或蟾蛛（Bufo）。

四、實(shí)驗(yàn)器具和藥品試劑

解剖器具、2ml注射器、5號針頭、10ml刻度離心管、吸管、試管、載玻片、離心機(jī)、

顯微鏡、水浴鍋；肝素、秋水仙素（0.01%）,檸檬酸鈉溶液（2%）、KC1、甲醇、冰醋酸、

磷酸緩沖液（pH6.8）,Giemsa原液。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

1、取成年健康小鼠，每只腹腔注射0.01%秋水仙素0.3?0.4ml。（見圖A）

2、3?4小時(shí)后，以脫頸椎法處死（見圖B、C）,立即用剪刀剪去大腿處的皮膚和肌肉，連

同關(guān)節(jié)頭一起取下兩側(cè)股骨和脛骨，剔凈其上肌肉，用2%檸檬酸鈉溶液洗凈（見圖D、E）。

剪去關(guān)節(jié)頭，使其露出骨髓腔，用吸有適量2%檸檬酸鈉溶液的注射器，將針頭插入骨髓腔,

將骨髓用檸檬酸鈉溶液吹洗入刻度離心管，反復(fù)吹洗直至骨腔變白。用剪刀將骨充分剪碎，

并用吸管吹打，使骨髓細(xì)胞全部釋放出來（見圖F）。

3、將所得的骨髓細(xì)胞懸液lOOOrpm離心10分鐘，吸去上清液，加0.075mol/LKC15?8ml,

立即用吸管吹打均勻，室溫下靜置低滲25分鐘。

4、低滲后立即lOOOrpm離心10分鐘，去上清，沿管壁加5?8ml甲醇-冰醋酸（3：1）固

定液，立即吹散打勻，靜置30分鐘。重復(fù)一次固定，第三次改用甲醇-冰醋酸（1：1）固定

液再固定20分鐘，然后離心去上清，留約01?0.2ml的沉淀細(xì)胞和上清液，視細(xì)胞多少可

再加甲醇-冰醋酸（1：1）固定液2?3滴，搖勻制成細(xì)胞懸液（見圖G、H、I）?

5、滴片：取潔凈冰水中預(yù)冷的載玻片，稍作傾斜，用吸管吸取?滴上述細(xì)胞懸液，于載玻

片上適當(dāng)高度滴在載玻片上，立即吹散吹勻載玻片上細(xì)胞，空氣中自然干燥（所得制片可留

作顯帶實(shí)驗(yàn)）（見圖J）。

6、染色:載玻片充分干燥后，用pH6.8的磷酸緩沖液按1份Giemsa原液9份磷酸緩沖液混

勻后染色。將玻片平放在支架上，材料面（即細(xì)胞面）朝上，用染液覆蓋載玻片，染色10?

15分鐘（見圖K）。染色亦可在載玻片上用醋酸洋紅染色數(shù)分鐘即可。

7、沖洗干燥：在自來水下細(xì)流沖洗8T0秒，去掉多余的Giemsa染色液，自然干燥（或用

吸水紙吸干多余水分）。

8、鏡檢觀察：玻片干躁后，先用低倍鏡找分裂細(xì)胞區(qū)，在分裂細(xì)胞區(qū)內(nèi)尋找典型分裂相細(xì)

胞。當(dāng)找到含有紅色條狀物質(zhì)的細(xì)胞輪郭圖象后，再用高倍鏡觀察染色體，把染色體數(shù)目齊

全、分散度高、重疊很少的圖象，記錄其染色體數(shù)目、坐標(biāo)及圖象，作實(shí)驗(yàn)報(bào)告。正常情況

下，常規(guī)染色時(shí)雄性小鼠有3個(gè)最短的染色體，1對19號染色體和1個(gè)Y染色體，而雌性

小鼠只有2個(gè)最短的染色體（見圖L）。在顯微鏡下觀察動(dòng)物骨髓細(xì)胞分裂中期染色體形態(tài)

特征，盡可能地尋找典型的中期染色體，觀察到染色體的長臂、短臂、著絲點(diǎn)位置及某些染

色體次縊痕、隨體。

9、永久片的制作：理想的制片如欲制成永久片，可以直接在載玻片上滴一滴DAMAR樹脂，

選用合適大小的蓋玻片封片，晾干后，貼上標(biāo)簽注明有關(guān)內(nèi)容（如材料名稱，制片時(shí)間，工

作者姓名）即可。

六、作業(yè)

1、找出分散適度的中期染色體圖象，在油鏡下進(jìn)行仔細(xì)觀察，熟悉小鼠染色體的形態(tài)，

統(tǒng)計(jì)2n的染色體數(shù)目。

2、繪制一個(gè)你所觀察到的小鼠骨髓細(xì)胞染色體中期分裂相。

3、本實(shí)驗(yàn)中秋水仙素、低滲液、固定液各起什么作用？

4、骨髓細(xì)胞染色體制片與植物細(xì)胞染色體制片有何不同？

七、學(xué)習(xí)資料

1、小鼠骨髓細(xì)胞有絲分裂

染色體制片過程（如圖2-1）。

2、染色體標(biāo)本片質(zhì)量評價(jià)：

（1）細(xì)胞密度合適、均勻；

（2）背景干凈，細(xì)胞核和

染色體清晰；

（3）有較多分裂相；

（4）染色體分散較好。

圖27小鼠骨髓細(xì)胞有絲分裂染色體制片過程

A、取材前3?4h,向腹腔內(nèi)注射秋水仙素：B、腹腔內(nèi)注射秋水仙素3~4小時(shí)后，斷頭處死小鼠；C、取

出小鼠的后肢骨，注意不要將股骨剪斷，否則容易造成骨髓細(xì)胞的流失；DE、滴加適量生理鹽水進(jìn)行沖洗,

并仔細(xì)地將皮膚、肌肉等組織清除干凈；F、加入適量低滲液，用剪刀將骨充分剪碎，并用吸管吹打，使骨

髓細(xì)胞全部釋放出來；GH、用濾網(wǎng)將獲得的液體過濾到離心管中，加低滲液至8ml左右，室溫下靜置20~30

分鐘，進(jìn)行低滲。低滲結(jié)束后，加入1ml左右的Carnoy's固定液進(jìn)行預(yù)固定，輕輕混勻后，離心；I、1200

轉(zhuǎn)/分，離心5分鐘，棄上清，加入固定液，混勻后，室溫放置30分鐘，再次離心去上清，重復(fù)固定一次，

離心后，向沉淀中加入1ml預(yù)冷的固定液，將細(xì)胞重懸：J、滴片；K、滴片后，將片子晾干，滴加適量Giemsa

染液染色10-15分鐘，棄去?染液，水洗，鏡檢：L、顯微鏡下觀察結(jié)果顯示。

實(shí)驗(yàn)三孚爾根（Feulgen）核反應(yīng)染色法

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)和掌握孚爾根（Feulgen）反應(yīng)染色方法，鑒定植物組織及細(xì)胞中DNA的存在與分

布，以及染色體在有絲分裂中的行為。

二、實(shí)驗(yàn)原理

DNA是主要的遺傳物質(zhì)，集中于染色體上。1924年孚爾根首先用席夫試劑（Schiff）作試

驗(yàn)，鑒定了染色體上DNA的存在，故稱為孚爾根染色法。孚爾根染色法的反應(yīng)原理主要與

席夫試劑的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，此試劑的基本成分是堿性品紅，偏亞硫酸氫鈉（NaHSO-3）和鹽酸.

堿性品紅的主要成分是三氨基三苯甲烷氯化物。

堿性品紅原為桃紅色，當(dāng)與亞硫酸作用時(shí)還原，使醛型變?yōu)楸叫?，山桃紅色變?yōu)闊o色透

明的N-亞磺酸亞硫酸副品紅堿，當(dāng)它與醛基作用時(shí)，其分子式又恢復(fù)為醍型結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)紫

紅色，其反應(yīng)式（見圖3-1）。

利用1NHC1、60C下水解時(shí)，可將DNA分子中口票吟堿基與去氧核糖之間的糖背鍵打

斷，使喋吟脫下，并使去氧核糖C-1位置釋放醛基（即使脫氧核糖中潛在的醛基獲得自由狀

態(tài)）。水解后，組織要經(jīng)水洗再移至希夫（Schiff）試劑中，希夫試劑即同露出來的醛基發(fā)

生反應(yīng)，呈現(xiàn)紫紅色。細(xì)胞中只有DNA才具有這種專一的孚爾根反應(yīng)，因此利用孚爾根反

應(yīng)，可以鑒定DNA的存在。并廣泛應(yīng)用于核及染色體的研究中，這個(gè)反應(yīng)還可對細(xì)胞內(nèi)的

脫氧核糖核酸（DNA）進(jìn)行定位和定量側(cè)定。

水解的時(shí)間很重要，因?yàn)楹怂岬乃庥袃蓚€(gè)過程，第一，漂吟堿很快被除掉，脫氧核糖

中潛在的醛基顯露出來，第二，組蛋白和核酸愈來愈多地被除掉。在短時(shí)間的水解作用以后，

第一個(gè)過程占優(yōu)勢，這時(shí)候用希夫試劑染色，染色體的染色作用最強(qiáng)。隨著水解作用的繼續(xù)

進(jìn)行，第二個(gè)過程逐漸變成優(yōu)勢，因此水解液中的希夫反應(yīng)增強(qiáng)，而染色體中的希夫應(yīng)減弱。

最后，第二個(gè)過程超過第一過程時(shí)，染色體也隨之停止反應(yīng)。

對品紅（堿性品紅的主要成分）品紅硫酸豆合物（無色）Sd訪試劑

圖3-1Schiff試劑的反應(yīng)過程

三、實(shí)驗(yàn)材料

洋蔥、（Ail/umcepa）根尖，蠶豆（Viciafaba）根尖，小麥（油勿zLinn）

幼穗，洋蔥（Ail/umcepa）葉片表皮、愈傷組織等。

四、實(shí)驗(yàn)器具和藥品試劑

顯微鏡、恒溫水浴鍋、溫度計(jì)、冰箱、溫箱、天平；乙醇、冰醋酸、堿性品紅、偏亞硫

酸氫鈉、鹽酸、活性炭、亮綠、Carnoy固定液、0.05~0.2%秋水仙素溶液、1MHC1、漂洗

液。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

（一）材料準(zhǔn)備

取一洋蔥鱗莖，置于盛滿水的小燒杯上使其長出新根。待根尖長1cm時(shí)，于上午8時(shí)

剪下根尖進(jìn)行預(yù)處理、固定、保存（請參考實(shí)驗(yàn)一）。

（-）水解

實(shí)驗(yàn)忖，從冰箱取出預(yù)先準(zhǔn)備好的洋蔥根尖，分裝到若干個(gè)小試管中，用清水洗三次，

換INHC1洗一次，傾去，換入預(yù)熱60℃的INHCI3ml,放入恒溫水浴鍋中在60±0.5七

下水解10分鐘（視材料而定，水解時(shí)間可以從10分鐘延長至30分鐘）。然后吸去熱INHC1,

換入冷INHC1洗一次，再用清水將根尖洗三次。

水解是本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵之一。重要的是溫度，應(yīng)保持在60土0.5C之間。如果溫度過

高或時(shí)間過長，造成水解過度，醴與醛基之間的鍵被破壞，醛基流失到水解液中，反之，不

能出現(xiàn)潛在的醛基，都不能呈現(xiàn)顏色反應(yīng)。

（三）染色

吸凈水分，加入Schiff試劑避光染色30分鐘，然后用漂洗液漂洗2?3次，經(jīng)水洗后準(zhǔn)備

壓片。

（四）壓片觀察

取一根尖置于載玻片上，切下生長區(qū)部位（染成紫紅色），加一滴0.1%亮綠水溶液對

染一分鐘，吸去亮綠液，加滴清水或45%醋酸水溶液壓片鏡檢。

六、作業(yè)

1、驗(yàn)交Feulgen反應(yīng)制片一?張。

2、總結(jié)實(shí)驗(yàn)成敗的原因。

3、簡圖表示Feulgen反應(yīng)的染色結(jié)果。

4、說明Feulgen反應(yīng)中設(shè)上對照組的必要性。

七、學(xué)習(xí)資料

（-）Feulgen方法應(yīng)注意的幾個(gè)問題：

1.對照切片的制做

進(jìn)行Feulgen反應(yīng)時(shí)，一般要做一對照切片以便驗(yàn)證反應(yīng)結(jié)果。對照切片應(yīng)不經(jīng)水解直

接放在schiff劑內(nèi)，且應(yīng)為負(fù)反應(yīng)。但需要注意的是，對照切片在schiff試劑中最多不要超

過lh（0.5h即可），時(shí)間過長，試劑本身的酸性也會使DNA水解，從而出現(xiàn)假的正反應(yīng)。

2.固定劑的選擇

以前很多人認(rèn)為，選用的固定劑不應(yīng)含有醛基或含有氧化劑。后來發(fā)現(xiàn)含醛基或氧化劑

的固定劑對反應(yīng)的專一性并沒有影響。實(shí)踐證明，一切好的組織學(xué)固定劑均適用于Feulgen

反應(yīng)。如Bhampy固定劑、Helly固定劑、Flemming固定劑、OsO4固定劑］、Carnoy固定劑、

zenker固定劑和Bouin-Aller固定劑。

但在上述固定劑中，以O(shè)sO4和Camoy效果較好，OsO4（l%或0.5%）是Feulgen反應(yīng)的

理想固定劑，只是因OsO4價(jià)錢較貴，故一般多采用Camoy固定液。在Feulgen反應(yīng)中，不

能單獨(dú)使用Bouin定液，因?yàn)樗荈eulgen反應(yīng)的最壞固定劑，但經(jīng)Aller改進(jìn)后的Bouin-Aller

固定液效果卻較好。

3.水解忖間

Feulgen反應(yīng)通常用稀酸進(jìn)行水解，但水解的時(shí)間一定要適當(dāng)。如水解時(shí)間不夠，反應(yīng)

就會變?nèi)?如水解時(shí)間過長?；蛩獾剡^于劇烈，則脫氧核糖也易掉下來，反應(yīng)也會減弱。

適當(dāng)?shù)乃鈺r(shí)間一般為8?12min。但是水解時(shí)間長短也要視標(biāo)本的類型（如厚薄等）、固定劑

的性質(zhì)以及酸的濃度而定。

4.Schiff試劑的作用

Feulgen反應(yīng)成功與否的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，就是schiff試劑的質(zhì)量?有一大類試劑

均稱為堿性品紅，它們實(shí)際上是由幾種產(chǎn)品分別組成的。因此只能選用注明“DNA染色反

應(yīng)用”的堿性品紅才行。此外，Schiff試劑的配制方法也可影響DNA的染色反應(yīng)。

（-）Sohiff液的配制

將1g堿性品紅溶于200ml煮沸的蒸儲水中，使其完全溶解，然后冷卻到60C過濾。加

入30mlINHC1和3g焦亞硫酸鉀或亞硫酸鈉，塞緊瓶塞，置于暗處或外包黑紙24小時(shí)。1N

HC1與焦亞硫酸鹽生成的SO：將溶液中堿性品紅脫色成為無色堿性品紅（即白亞磺酸）。如

溶液尚有淺黃色，可用0.5g活性炭脫色，搖動(dòng)幾分鐘后迅速用粗濾紙過濾.濾液應(yīng)為清亮

五色?制成的Schiff"試劑應(yīng)置于棕色瓶中，瓶塞需擰緊并用黑紙包裹，避光保存于4℃,保

質(zhì)期可達(dá)半年。若暴露于空氣，或加熱則使Schiff試劑中的S02逸出，變性的Schiff"試劑則

不能使用。除堿性品紅外。其他堿性染料也可制成能與醛基反應(yīng)的類似Schie反應(yīng)液，但

是。不能達(dá)到五色。在染色時(shí)可用1%鹽酸乙醇洗去不起反應(yīng)的余色。Schiff試劑在不同的

pH條件下可顯示不同的物質(zhì)，如Sehiff試劑在pH3.0?4.3時(shí)，對Feulgen反應(yīng)效果好，

而pH2.4時(shí)，對PAS（糖原）反應(yīng)效果好。

注意：Schiff試劑雖無色，但氧化后為紫紅色。同時(shí)要防止污染環(huán)境，用后要回收。

實(shí)驗(yàn)四減數(shù)分裂與配子形成

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、觀察減數(shù)分裂過程并熟悉減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期的特征及染色體的形態(tài)、數(shù)目的變化，為研

究遺傳基本規(guī)律奠定細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

2、學(xué)習(xí)并進(jìn)一步掌握動(dòng)、植物減數(shù)分裂玻片標(biāo)本的制作方法和基本技能。

3、了解動(dòng)、植物的生殖細(xì)胞的形成過程。

二、實(shí)驗(yàn)原理

減數(shù)分裂是一種特殊方式的細(xì)胞分裂，僅在配子形成過程中發(fā)生。這一過程的特點(diǎn)是：

連續(xù)進(jìn)行兩次核分裂，而染色體只復(fù)制一次，結(jié)果形成四個(gè)核，每個(gè)核只含單倍數(shù)的染色體,

即染色體數(shù)減少一半，所以稱作減數(shù)分裂。另外一個(gè)特點(diǎn)是前期特別長，而且變化復(fù)雜，包

括同源染色體的配對、交換、分離和非同源染色體的自由組合等。

在高等生物里雌雄性細(xì)胞形成的過程中，都是先由有性組織(如花藥和胚珠、精巢和卵

巢)中的某些細(xì)胞分化為胞母細(xì)胞(2n),以及精母與卵母細(xì)胞(n)o進(jìn)一步由這些細(xì)胞進(jìn)

行一種連續(xù)二次的減數(shù)分裂，即減數(shù)第一分裂和減數(shù)第二分裂，最終各自產(chǎn)生4個(gè)小抱子(n)

或精細(xì)胞(n),或是分別產(chǎn)生一個(gè)大抱子或卵細(xì)胞(n)與三個(gè)退化的極體(n)。再經(jīng)受

精作用，雌、雄配子融合為合子，染色體數(shù)目恢復(fù)為2n。這樣，在物種延續(xù)的過程中，確

保了染色體數(shù)目的恒定，從而使物種在遺傳上具有相對的穩(wěn)定性。在分裂過程中，可以詳細(xì)

地到染色體的形態(tài)、數(shù)目、組成和染色體的鑒定和分析等，從而為遺傳學(xué)研究中遠(yuǎn)緣雜種的

分析、染色體工程中的異系鑒別、常規(guī)的組型分析以及三個(gè)基本規(guī)律的論證，提出了直接與

間接的依據(jù)和細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。并可導(dǎo)致了各種遺傳重組的發(fā)生，為生物的進(jìn)化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

三、實(shí)驗(yàn)材料

小麥(TrificumaesfiyumLinn)幼穗，短角斑腿蝗(Catamopsbrachycerus)精巢。

四、實(shí)驗(yàn)器具和藥品試劑

顯微鏡、解剖針、鑲子、刀片、載玻片、蓋玻片、吸水紙、小廣口瓶等；卡諾氏固定液

(Camoy'sFluid)>45%醋酸和改良苯酚品紅等。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

(-)小麥花藥壓片標(biāo)本的制作與觀察

1、取材

當(dāng)大田中的小麥處于孕穗早期時(shí)，選取旗葉葉耳與其下面一葉葉耳之間相距1?2cm的

主穗，剝?nèi)ネ獠咳~鞘，剪下幼穗，投入Carnoy固定液中，固定4?24h后用70%酒精換冼

兩次，保存在70%酒精中。

2、壓片

從70%酒精中取出一段幼穗，剝下一朵穎花，置載玻片上，用解剖針剝開內(nèi)外穎，將

花藥剔出(花藥長度以1?2nlm為宜)，在花藥上加?滴改良苯酚品紅染液，染色3?5min,

然后持解剖針橫切花藥成2—4段，再用針頭輕壓，使花粉母細(xì)胞從花粉囊中擠出，盡量擠

凈，棄去藥壁碎片，蓋上蓋玻片即可在顯微境下觀察。蓋上玻片時(shí)，不必施加壓力，有多余

的染液時(shí)，可用吸水紙吸去，但加上玻片后，不能來回移動(dòng)。若染色太淡，可在蓋玻片邊緣

加一滴染液，讓它滲進(jìn)去繼續(xù)染色并進(jìn)行烤片，靜置1?2分鐘再壓片，即可獲得較清楚的

制片。

如果染色效果不甚理想，可以置于酒精燈火焰上烘烤加強(qiáng)染色效果。烘烤壓片是一項(xiàng)很

重要技術(shù)，比較烘烤前面細(xì)胞質(zhì)與染色體的著色情況。通常將片子在酒精燈光焰上來回移動(dòng),

直到氣泡逐漸擴(kuò)大時(shí)為止，烘烤要反復(fù)多次進(jìn)行，可使細(xì)胞染色盡量褪去，染色體得到充分

鮮明的著色，如染色過深，可以在蓋玻片邊緣注一滴45%的冰醋酸，而在相對的邊緣用吸

水紙吸收在蓋玻片下流動(dòng)的染色液，直到胞質(zhì)脫色而染色體仍清晰可見為止。

3、減數(shù)分裂時(shí)期的觀察

先在低倍鏡下找到花粉母細(xì)胞，然后轉(zhuǎn)用高倍鏡觀察?；ǚ勰讣?xì)胞與體細(xì)胞明顯不同，

主要特征是細(xì)胞及核的體積都較大。觀察辨認(rèn)壓片標(biāo)木中的花粉母細(xì)胞處于減數(shù)分裂的哪個(gè)

時(shí)期。換用稍大或較小的花藥進(jìn)行壓片與觀察，簡圖表示你所看到的各個(gè)分裂時(shí)期.實(shí)驗(yàn)中

同學(xué)之間可以相互參觀和交流，借以擴(kuò)大觀察內(nèi)容和范圍。

(-)蝗蟲精巢壓片標(biāo)本的制作與觀察

1、取材

蝗蟲以夏秋兩季采集為宜?；认x雌雄個(gè)體的形態(tài)特征有明顯的差別.雄體腹部末端為交配器,

形似船尾，而雌體末端分叉，與雄體明顯不同.捕到雄蟲后用鑲子夾住雄蟲尾部，向外拉。

可見到一團(tuán)桔黃色團(tuán)狀結(jié)構(gòu)組織塊，這就是蝗蟲的精巢。剔除精巢上的其它組織，將其放到

Camoy固定液中固定1.5?2小時(shí)后用70%酒精換洗兩次，70%酒精中保存?zhèn)溆谩?/p>

雌體

圖4-1蝗蟲雌雄個(gè)體的腹部末端形態(tài)特征

2、壓片

挑起精細(xì)管，置載玻片上，除去外圍脂肪，從中間切成兩段，棄去后半段(近輸精管端)，

留下前半段(因?yàn)榍鞍攵渭?xì)胞分裂旺盛而后半段多為精于)。滴一滴改良苯酚品紅染液，同時(shí)

以小鑲子輕輕擠壓精細(xì)小管外壁，以使性母細(xì)胞或減數(shù)分裂中各時(shí)期的細(xì)胞流出精細(xì)小管管

壁，以利于觀察。染色10?15分鐘后蓋上蓋玻片，用手指隔著吸水紙略加壓力，使細(xì)胞散

開，鋪成單層。隨后便可放顯微鏡下觀察。

3、減數(shù)分裂過程的觀察

制成的臨時(shí)壓片標(biāo)本中，除了正在進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞之外，還可看到精原細(xì)胞的有絲

分裂過程。仔細(xì)區(qū)分精母細(xì)胞和精原細(xì)胞，確定減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期，畫圖表示各期特征。如

制永久片，可以將玻片放在CO2干冰或生物切片半導(dǎo)體冰凍機(jī)上，待玻片結(jié)冰后，取出玻

片，用刀片迅速揭開蓋玻片，放在空氣中干燥后，用封藏劑(加拿大樹膠)封固。

六、作業(yè)

1、每人至少作出二張良好的臨時(shí)片。

2、繪出下列各分裂時(shí)期的簡圖。

(1)終變期(2)中期I(3)后期I

(4)中期n(5)后期H(6)四分電子

3、聯(lián)系有絲分裂實(shí)驗(yàn)，說明高等植物的染色體周史，染色體的恒定性、特異性和連續(xù)性。

4、減數(shù)分裂與有絲分裂有何區(qū)別？子代與親代的差異是由哪一種分裂造成的？

七、學(xué)習(xí)資料

1、實(shí)驗(yàn)材料的采集

在實(shí)驗(yàn)過程中，取材的時(shí)間對實(shí)驗(yàn)效果影響很大，除小麥以外，常用來進(jìn)行減數(shù)分裂過

程觀察的植物有蠶豆、玉米、棉花和水稻等，其取材時(shí)間分別為：

1、蠶豆：蠶豆現(xiàn)蕾后，于上午7?9時(shí)摘取莖頂幼小花序，將周圍小葉和苞葉去掉，留長約

1mm左右的花苞，放入內(nèi)裝有卡諾氏固定液的廣口瓶中，固定3?24小時(shí)，轉(zhuǎn)入70%酒精中

置冰箱內(nèi)保存。

2、棉花：棉花現(xiàn)蕾不久就開始進(jìn)行減數(shù)分裂，由于花序分節(jié)著生，連續(xù)生長，所以常常按

照花蕾的長度進(jìn)行取材。例如：陸地棉，一般當(dāng)三角苞長到1cm左右，花萼與花瓣等長，

整個(gè)花蕾長約3-5mm時(shí)取樣較好。于上午6?9時(shí)依上述標(biāo)準(zhǔn)取材，固定保存方法同上。

3、水稻：劍葉與其下一葉的葉枕平齊，即葉枕距為零時(shí)取材，早熟品種應(yīng)適當(dāng)提前，葉枕

距可為負(fù)；晚熟品種應(yīng)延遲，葉枕距應(yīng)為正。通常穗長6?8cm,穎花長3mm為花粉母細(xì)胞

分裂始期；穗長13?15cm,穎花長4mm為減數(shù)分裂盛期；穗長達(dá)全長，穎花長6mm時(shí)為減

數(shù)分裂終期。于上午6?9時(shí)依上述標(biāo)準(zhǔn)取材，固定保存方法同上。

4、玉米：玉米孕穗初期，早熟品種約10片完全展開葉，中熟品種約12?14片展開葉，晚

熟品種約14?16片展開葉時(shí)取材。從喇叭口往下捏葉鞘，有松軟感覺，即為雄花序所在部

位，用刀片縱向劃一切口，剖開取出數(shù)條花序分枝檢查，如果先端小穎花長3?4mm，花藥長

2?3mm時(shí)，花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂相較多，即可取用。取材時(shí)間一般為上午7?9時(shí)，固定保

存方法同上。

2、減數(shù)分裂與配子形成過程

在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)采集植物的花蕾或動(dòng)物的精巢，經(jīng)固定、染色壓片后，就可以在顯微鏡下

觀察到細(xì)胞的減數(shù)分裂。整個(gè)減數(shù)分裂可分為下列各個(gè)時(shí)期。下面（圖4-1）是以小麥

（TriticumaestivumLinn）的減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期的照片。

第一次減數(shù)分裂

前期I

細(xì)線期（圖4-1B）：染色體呈很細(xì)的染色線，螺旋卷曲分散在細(xì)胞核內(nèi)，沿著整條染

色線分布著許多染色粒，形似念珠，在細(xì)胞核內(nèi)，核仁清晰可見。

偶線期（圖4-10：同源染色體彼此接近，發(fā)生聯(lián)會。在細(xì)線期末，偶線期初，染色

體或染色絲在細(xì)胞中的部位發(fā)生變化。在植物細(xì)胞中，染色絲凝集成團(tuán)，偏于細(xì)胞核的一邊,

稱為凝線期，在這一時(shí)期，還出現(xiàn)染色質(zhì)（絲）穿壁轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)。在動(dòng)物細(xì)胞中，染色絲的一端

聚集到核的一側(cè)，而另一端呈放射狀擴(kuò)散，呈花束狀，特稱花束期。凝線期或花束期一直延

續(xù)到偶線期結(jié)束粗線期開始為止。

粗線期（圖4-1D）：同源染色體完成配對，成為二價(jià)染色體（或成對的同源染色體），

染色體由于螺旋卷曲的結(jié)果而縮得很短，每粗線期的染色體具有兩條并列的染色單體，成

對的同源染色體含有四條染色單體，稱為四分體，核仁附著于特定的染色體上。

雙線期（圖4-1E）：同源染色體之間彼此開始分離，但是在一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)上互相交叉

而又保持在一起，形似麻花。在該期，同源染色體的兩個(gè)染色單體之間發(fā)生交換。

終變期（圖4-1F）：染色體縮得更短，交叉移向染色體的中間或末端，呈現(xiàn)V型、8

型、0型或x型。染色體常移到核的周圍靠近核膜的地方，是統(tǒng)計(jì)染色體的最好時(shí)期。該期

結(jié)束時(shí)，伴隨著核膜的破裂和核仁的消失。

中期I（圖4TG、H）：核膜和核仁已消失，染色體排列在赤道面上，兩極出現(xiàn)紡錘體井

與染色體的著絲點(diǎn)相連。此時(shí)所有四分體都排列在紡錘體的中部，但并不發(fā)生著絲點(diǎn)的分裂

現(xiàn)象，與有絲分裂不同。

后期I（圖4TI）：每個(gè)四分體中的兩個(gè)同源染色體，由于著絲粒的作用而彼此分離，

逐漸向兩極移動(dòng)，形成兩組染色體。

末期I（圖4TJ）：當(dāng)兩組染色體移動(dòng)到兩極后又聚集起來，核膜重新出現(xiàn)。在第一次

核分裂之后，有些物種緊接著就進(jìn)行胞質(zhì)分裂，如百合，洋蔥等，但有些物種則不接著進(jìn)行

胞質(zhì)分裂，而是在第二次核分裂后才進(jìn)行胞質(zhì)分裂，如蠶豆，聚合草等。

中間期（圖4TK）：當(dāng)減數(shù)第一次分裂后，兩個(gè)子細(xì)胞（或核）經(jīng)過個(gè)很短的間期（即

中間期），便進(jìn)入減數(shù)第二次分裂。隨著物種的不同，中間期的長短不一。但有的植物如延

齡草（Trillium）和大多數(shù)動(dòng)物不經(jīng)過末期和間期，直接進(jìn)入第二次減數(shù)分裂的晚前期。

第二次減數(shù)分裂

前期II（圖4-LL）：染色體縮短變粗，染色體開始清晰起來。每個(gè)染色體含有一個(gè)著

絲粒和縱向排列的兩條染色單體。前期快結(jié)束，染色體更短粗，核膜消失。

中期II（圖4-1M）：染色體排列在赤道面上，每個(gè)染色體含一個(gè)著絲粒、兩條染色單

體。兩條染色單體開始分離。此時(shí)細(xì)胞的染色體數(shù)為n,每一染色體有兩條染色單體。

后期II（圖4TN）：兩條染色單體分離，移向兩極，每極含n條染色體。

末期H（圖4-10）：染色體逐漸解螺旋，變?yōu)榧?xì)絲狀，核膜重建，核仁重新形成。胞

質(zhì)分裂，各成為兩個(gè)子細(xì)胞。

減數(shù)分裂結(jié)束，一個(gè)細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成四個(gè)子細(xì)胞（圖4-1P）,每個(gè)子細(xì)胞中只有n

個(gè)染色體。因?yàn)榧?xì)胞分裂兩次，染色體只復(fù)制一次。

圖4-1小麥（TriticumaestivumLinn）的減數(shù)分裂過程

終變期中期1（極面觀）

3—

中期1（側(cè)面觀）后期I末期I

舞

末期I前期II中期II

形

成

花

粉

粒

玉米花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程（自Willian等）

實(shí)驗(yàn)五果蠅(Drosophila)的培養(yǎng)與性狀觀察

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解果蠅生活史中各個(gè)階段的形態(tài)特征。

2、區(qū)別雌、雄和幾種常用突變型的主要形狀。

3、掌握果蠅的飼養(yǎng)管理，以及實(shí)驗(yàn)的處理方法和技術(shù)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

果蠅是遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中最常用的動(dòng)物。屬于昆蟲綱(Insecta)、雙翅目(Diptera)、果

蠅科(Drosophilidae)、果蠅屬(Drosophila)。全球均有分布,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)3000多種。遺

傳學(xué)研究通常用黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)。

果蠅作為遺傳材料具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：染色體數(shù)目少，2n=8；具有許多可遺傳的突變

性狀；世代周期短，在25℃下約9~10天就能完成一個(gè)世代；個(gè)體小，易于飼養(yǎng)，培養(yǎng)費(fèi)

用低廉；繁殖能力強(qiáng)，每只受精的雌蠅約可產(chǎn)卵400-500個(gè)，因此在短時(shí)間內(nèi)即可獲得較大

的子代群體，加之突變性狀多達(dá)400以上，且多數(shù)是形態(tài)變異，便于觀察、統(tǒng)計(jì)及遺傳分析。

因此在遺傳學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用，尤其在基因分離、連鎖、交換等方面積累了許多典型材

料。約在1909年，摩爾根(ThomasH.Morgan)開始用果蠅做遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)。在前后30余年

時(shí)間里，他與他的學(xué)生、同事利用這種昆蟲解決了一系列重大的遺傳學(xué)問題。摩爾根等的成

功，很大部分得益于他的選材。正因?yàn)槿绱?，果蠅至今仍是遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)、發(fā)育生物學(xué)

等研究中是一種很好的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，是一種模式生物。

三、實(shí)驗(yàn)材料

飼養(yǎng)的野生型和幾種習(xí)見的突變型果蠅。

四、實(shí)驗(yàn)器具和藥品試劑

雙筒解剖鏡、放大鏡、小鑲子、麻醉瓶、培養(yǎng)瓶、白磁板(15X15cm2或玻璃板)、新

毛筆、乙酸、苯甲酸、丙酸、酒精、瓊脂、玉米粉、紅糖、酵母(新鮮或干粉)、香蕉等。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

(-)生活史的觀察

用放大鏡從培養(yǎng)瓶外觀察果蠅生活史中的四個(gè)時(shí)期。果蠅的生活史同昆蟲，經(jīng)歷卵一幼

蟲f蛹一成蟲四個(gè)階段，每個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間隨著溫度的不同而不同。

卵：在25℃下，孵化后的雌蠅?般在12小時(shí)后開始交配，交配后精子可在雌蠅的受精

囊中貯存一段時(shí)間，然后逐漸釋放到輸卵管中。所以，在雜交實(shí)驗(yàn)中母本必須選用未交配的

雌蠅(處女蠅)。交配后交配后兩天以后才能產(chǎn)卵。卵長約0.5毫米，為橢圓形，腹面稍扁

平，在背面的前端伸出一對能絲(filecmnnt),它能使卵附著在食物(或瓶壁)上，不致

深陷到食物中去。

幼蟲：受精卵在24小時(shí)內(nèi)就可以孵化成幼蟲，幼蟲經(jīng)過兩次蛻皮到第三齡期，此時(shí)體

長可達(dá)4、5毫米，肉眼觀察下可見一端稍尖為頭部，并且有一黑點(diǎn)即口器；稍后有一對半透

明的唾腺管向前延伸，然后匯合成一條導(dǎo)管通向消化道。神經(jīng)節(jié)位于消化道前端的上方。通

過體壁，還可以看到一對生殖腺位于身體后半部的上方兩側(cè)，精巢較大，外觀為一明顯的黑

色斑點(diǎn)，卵巢則較小，熟悉觀察后可借以鑒別雌雄。幼蟲的活動(dòng)力強(qiáng)而貪食，在培養(yǎng)基上爬

過時(shí)便留下一道溝，溝多而寬時(shí)，表明幼蟲生長良好。

蛹：幼蟲生活7-8天即化蛹，化蛹

峽蠅雄蠅

前從培養(yǎng)基上爬出伏在瓶壁上，逐漸形x

成一個(gè)梭形的蛹，起初顏色淡黃,柔軟,

而后逐漸硬化變成深褐色，這就顯示將

要羽化了。

成蟲：剛從蛹?xì)だ锓趸龅墓?/p>

蠅，蟲體較長、大，翅還沒有展開，體

表也未完全角質(zhì)化，所以呈半透明的乳

白色，透過腹剖體壁還可以看到消化道

和性腺。不久，蠅體變?yōu)槎檀謾E圓形，

雙翅伸展體色加深，如野生型果蠅初為

淺灰色，而后成灰褐色。..二齡幼蟲

果蠅全部生活史所需要的時(shí)間，常

三齡幼蟲

因飼養(yǎng)溫度和營養(yǎng)條件等而有所不同。

圖5-1黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)生活史

當(dāng)營養(yǎng)條件適宜時(shí)，在20℃下飼養(yǎng)，

卵一幼蟲期平均為8天，蛹一成蟲期約

為6.3天；若在25℃下飼養(yǎng)，卵一幼蟲期平均為5天，蛹一成蟲期約為4.2天。因此當(dāng)營

養(yǎng)條件適合而在25c下飼養(yǎng)時(shí)，只需10天即可完成一代生活史。普通果蠅生活的最適溫度

為20-25℃,當(dāng)溫度低至10℃時(shí)，生活周期將延長至57天以上，而且生活力明顯降低，如

果高于30℃時(shí)則將引起不育和死亡。

(-)成蠅的外部形態(tài)和常見的突變型

1、成蠅雌雄性別的辨認(rèn)：雌雄在幼蟲期區(qū)分較難，雌雄成蠅的區(qū)別很明顯，可以用放大鏡

或直接觀察鑒別，性梳的有無是鑒別雌雄果蠅的明顯標(biāo)志之一，其特點(diǎn)如下：

表5T雌、雄果蠅性狀比較

性狀雌蠅雄蠅

體型較大較小

腹部性狀末端尖末端鈍圓

腹部背面5黑紋3黑紋，最后1條寬至腹面，呈一黑斑

腹部腹面6腹片4腹片

第一對前足無性梳有性梳

野生型雎