植物遗传学实验指导书二〇一八年九月
植物遗传学实验指导书 二〇一八年九月
实验一植物细胞有丝分裂染色体制片与观察一、实验目的学习和掌握植物细胞有丝分裂制片技术；观察植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态特征及染色体的动态行为变化：学会通过染色体形态辨认有丝分裂的各个时期。二、实验原理有丝分裂是植物体细胞进行的一种主要分裂方式。通过有丝分裂，细胞的数量得以增加，植物有机体才能不断生长。一般来讲，植物细胞要经过十几个小时的间期，而分裂期只有2-3h。经过间期的复制细胞的每一条染色体都获得了一份拷贝，一个复合着丝粒上附着了两个完全一样的姊妹染色单体。在细胞分裂的后期，这两条姊妹染色单体会被分别分配到两个子细胞中去，从而形成在遗传组成上完全一样的两个细胞。依据染色体在细胞中的形态变化和行为特征可以将分裂期分为前期、中期、后期和未期四个时期（图1-1）。前期，细胞核内出现细长而卷曲的染色体，两极出现纺锤丝：中期，各个染色体的着丝点均排列在细胞中央的赤道板上，纺锤丝已经附着在染色体的着丝粒上，此时染色体具有典型的形态，此期是采用适当的制片技术进行染色体鉴别和染色体计数的最佳时期；后期，着丝点分裂为二，娣妹染色单体在纺锤丝的牵引下开始向细胞两极移动；末期，染色体到达两极，染色体又变得松散细长，核仁重新出现，形成新的细胞壁，分裂为两个细胞
实验一 植物细胞有丝分裂染色体制片与观察 一、 实验目的 学习和掌握植物细胞有丝分裂制片技术；观察植物细胞有丝分裂 过程中染色体的形态特征及染色体的动态行为变化；学会通过染色体 形态辨认有丝分裂的各个时期。 二、 实验原理 有丝分裂是植物体细胞进行的一种主要分裂方式。通过有丝分裂， 细胞的数量得以增加，植物有机体才能不断生长。一般来讲，植物细 胞要经过十几个小时的间期，而分裂期只有 2-3 h。经过间期的复制， 细胞的每一条染色体都获得了一份拷贝，一个复合着丝粒上附着了两 个完全一样的姊妹染色单体。在细胞分裂的后期，这两条姊妹染色单 体会被分别分配到两个子细胞中去，从而形成在遗传组成上完全一样 的两个细胞。 依据染色体在细胞中的形态变化和行为特征可以将分裂期分为前 期、中期、后期和末期四个时期（图 1-1）。前期，细胞核内出现细长 而卷曲的染色体，两极出现纺锤丝；中期，各个染色体的着丝点均排 列在细胞中央的赤道板上，纺锤丝已经附着在染色体的着丝粒上，此 时染色体具有典型的形态，此期是采用适当的制片技术进行染色体鉴 别和染色体计数的最佳时期；后期，着丝点分裂为二，姊妹染色单体 在纺锤丝的牵引下开始向细胞两极移动；末期，染色体到达两极，染 色体又变得松散细长，核仁重新出现，形成新的细胞壁，分裂为两个 细胞
晚前期早前期间期末期中期后期图1-1洋葱根尖细胞有丝分裂染色体形态植物有丝分裂主要在根尖、茎尖的生长点、节间及其他分生组织里进行。因此，将生长旺盛的植物分生组织经过固定、解离、染色、压片等处理即可以观察到细胞内有丝分裂的图像。植物的根尖中只有一小部分区域是处于旺盛的有丝分裂阶段的分生区（1-2）。如果需要清晰地看到每一条染色体并进行染色体计数，则需进行预处理，取材之后采用物理或化学的方法，阻止细胞分裂过程中纺锤体的形成，使细胞分裂停止在中期，这时染色体不排列到赤道板上，而是分散在整个细胞质中，十分便于对染色体的形态和数目进行观察。仲长区分生区根冠图1-2洋葱根尖的结构
图 1-1 洋葱根尖细胞有丝分裂染色体形态 植物有丝分裂主要在根尖、茎尖的生长点、节间及其他分生组织 里进行。因此，将生长旺盛的植物分生组织经过固定、解离、染色、 压片等处理即可以观察到细胞内有丝分裂的图像。植物的根尖中只有 一小部分区域是处于旺盛的有丝分裂阶段的分生区（1-2）。如果需要 清晰地看到每一条染色体并进行染色体计数，则需进行预处理，取材 之后采用物理或化学的方法，阻止细胞分裂过程中纺锤体的形成，使 细胞分裂停止在中期，这时染色体不排列到赤道板上，而是分散在整 个细胞质中，十分便于对染色体的形态和数目进行观察。 图 1-2 洋葱根尖的结构
对根尖组织进行染色体压片，是观察植物染色体最常用的方法，也是研究染色体组型、染色体分带、染色体畸变和姊妹染色单体交换的基础。三、实验材料以蚕豆(Viclafaba2n=12)根尖为实验材料。四、实验用品1.试剂95%乙醇、冰醋酸、卡宝品红、1mol/LHCl、秋水仙素、对二氯苯和8-羟基喹啉。2.器材及用具培养皿、量筒、恒温培养箱、水浴锅、载玻片、盖玻片、单面刀片、镊子、吸水纸、显微镜。四、实验步骤与方法1.生根植物根尖是植物的分生组织，取材容易，操作方便。植物根尖细胞分裂旺盛，因此，它是细胞有丝分裂相制备与观察的理想选取部位。蚕豆种子可先用温水浸泡1d后，再转入铺有多层吸水纸或纱布的培养血中，上面盖双层湿纱布置于24～26℃温箱中培养，每天换水二次。2.取材待蚕豆根长至1.5~2.0cm时，将其取下。如果实验只观察细胞有丝分裂的过程和各时期的特征，可将根尖直接放入Carnoy固定液（95%乙醇：冰乙酸=3：1，现配现用）中固定。如果要观察染色体形态和数目，则必须对根尖进行前处理（预处理）后才能固定。取材和固定必须在细胞分裂高峰期进行，即分裂细胞占细胞总数最大值时进行，便于选择和观察。3.前处理
对根尖组织进行染色体压片，是观察植物染色体最常用的方法， 也是研究染色体组型、染色体分带、染色体畸变和姊妹染色单体交换 的基础。 三、实验材料 以蚕豆(Vicla faba 2n=12)根尖为实验材料。 四、实验用品 1. 试剂 95%乙醇、冰醋酸、卡宝品红、l mol／L HCl、秋水仙素、对二氯 苯和 8-羟基喹啉。 2．器材及用具 培养皿、量筒、恒温培养箱、水浴锅、载玻片、盖玻片、单面刀 片、镊子、吸水纸、显微镜。 四、实验步骤与方法 1．生根 植物根尖是植物的分生组织，取材容易，操作方便。植物根尖细 胞分裂旺盛，因此，它是细胞有丝分裂相制备与观察的理想选取部位。 蚕豆种子可先用温水浸泡 1d 后，再转入铺有多层吸水纸或纱布的培养 皿中，上面盖双层湿纱布置于 24～26℃温箱中培养，每天换水二次。 2．取材 待蚕豆根长至 l.5~2.0 cm 时，将其取下。如果实验只观察细胞有 丝分裂的过程和各时期的特征，可将根尖直接放入Carnoy固定液（95％ 乙醇：冰乙酸=3：1，现配现用）中固定。如果要观察染色体形态和数 目，则必须对根尖进行前处理（预处理）后才能固定。取材和固定必 须在细胞分裂高峰期进行，即分裂细胞占细胞总数最大值时进行，便 于选择和观察。 3．前处理
一般采用低温处理和化学药剂处理的方法，可以降低细胞质的黏度，使染色体缩短分散，防止纺锤体形成，使更多的细胞处于有丝分裂中期，便于进行染色体计数。（1）低温处理：将取材的蚕豆根尖放入盛有蒸馏水的烧杯内，放置于4℃冰箱中处理24h。不同的植物对低温的敏感程度不同，效果也不同。（2）化学药剂处理：常用药剂有0.05%-0.1%的秋水仙素水溶液；饱和对二氯苯溶液：0.002-0.004mol/L8-羟基喹啉等。秋水仙素溶液对纺继体的抑制效果最好，一般在室温条件下处理2-4h可达到理想的效果。如果处理时间过长，染色体会变得太短，不利于对染色体结构的研究。对二氯苯和8-轻基喹琳对不同的植物效果也不相同。植物染色体数目多，个体小的适合使用对二氯苯，而染色体中等长度的更适合于8-羟基喹啉，同时能使缢痕区更为清晰。4.固定固定是借助化学药品的作用，使细胞保持原有形态、结构的一种手段。植物常用的固定剂是Carnoy固定剂，是用95%的乙醇和冰乙酸按照3：1的比例配制成。固定的时间可根据被固定的材料大小而定，一般根尖组织固定424h可达到固定效果，但固定时间不易过长，否则易使材料变脆、变硬，给实验操作带来一定困难。固定材料可以转入70%酒精内于4℃冰箱中保存，保存时间最好不超过2个月。5.解离解离的目的是使分生组织细胞间的果胶质分解，细胞壁软化或部分分解，使制片过程中细胞和染色体容易分散压平。将1mol/LHCI放在60℃恒温水浴锅中预热，再将根尖放入HC溶液中解离4-5min。解离时间应严格控制，若解离时间过长，分生组织会与伸长区脱离，使得分生区解离过软，很难操作，且染色效果不好。6.漂洗解离后的材料要用蒸溜水冲洗3～5次。漂洗时一定要洗净，否则会影响染色效果。7.染色与压片
一般采用低温处理和化学药剂处理的方法，可以降低细胞质的黏 度，使染色体缩短分散，防止纺锤体形成，使更多的细胞处于有丝分 裂中期，便于进行染色体计数。 （1）低温处理：将取材的蚕豆根尖放入盛有蒸馏水的烧杯内，放 置于 4℃冰箱中处理 24 h。不同的植物对低温的敏感程度不同，效果 也不同。 （2）化学药剂处理：常用药剂有 0.05%-0.1%的秋水仙素水溶液； 饱和对二氯苯溶液；0.002-0.004mol/L 8-羟基喹啉等。秋水仙素溶液对 纺缍体的抑制效果最好，一般在室温条件下处理 2-4h 可达到理想的效 果。如果处理时间过长，染色体会变得太短，不利于对染色体结构的 研究。对二氯苯和 8-羟基喹啉对不同的植物效果也不相同。植物染色 体数目多，个体小的适合使用对二氯苯，而染色体中等长度的更适合 于 8-羟基喹啉，同时能使缢痕区更为清晰。 4．固定 固定是借助化学药品的作用，使细胞保持原有形态、结构的一种 手段。植物常用的固定剂是 Carnoy 固定剂，是用 95％的乙醇和冰乙酸 按照 3：1 的比例配制成。固定的时间可根据被固定的材料大小而定， 一般根尖组织固定 4～24h 可达到固定效果，但固定时间不易过长，否 则易使材料变脆、变硬，给实验操作带来一定困难。固定材料可以转 入 70%酒精内于 4℃冰箱中保存，保存时间最好不超过 2 个月。 5. 解离 解离的目的是使分生组织细胞间的果胶质分解，细胞壁软化或部 分分解，使制片过程中细胞和染色体容易分散压平。将 l mol／L HCl 放在 60℃恒温水浴锅中预热，再将根尖放入 HCl 溶液中解离 4-5min。 解离时间应严格控制，若解离时间过长，分生组织会与伸长区脱离， 使得分生区解离过软，很难操作，且染色效果不好。 6．漂洗 解离后的材料要用蒸溜水冲洗 3～5 次。漂洗时一定要洗净，否则 会影响染色效果。 7．染色与压片