遗传学实验指导张霞孔庆军徐海霞二00五年十二月
遗传学实验指导 张 霞 孔庆军 徐海霞 二 00 五年十二月
实验一植物有丝分裂制片及多倍体诱发和鉴定一、实验目的1.学习植物根尖有丝分裂制片技术；2.辨别有丝分裂各时期的染色体变化和特征；3.掌握染色体的观察和计数方法：4.初步掌握秋水仙素诱发多倍体的方法；5.学习植物多倍体的细胞学鉴定。二、实验原理有丝分裂是生物体细胞增殖的主要方式。在有丝分裂过程中，细胞核内染色体准确复制、均等分裂，使母、子细胞在遗传物质组成上达到等质同量。既维持个体正常生长发育，又保证物种的连续性和稳定性。高等植物的有丝分裂主要发生在根尖、茎尖及幼叶等部位的分生组织，将这些分生组织固定、水解、染色和压片，再置于显微镜下即可观察到大量处于有丝分裂各时期的细胞和染色体。用秋水仙碱浸渍、涂抹或点滴植物的分生组织，能抑制细胞分裂时纺锤丝的形成，使染色体不走向两极而被阻止在分裂中期，这样细胞不能继续分裂，从而产生染色体数目加倍的核。若染色体加倍的细胞继续分裂，就形成多倍性的组织和器官。从多倍体组织分化产生的性母细胞，经减数分裂产生的雌雄配子受精后仍形成多倍体植株。植物多倍体在探讨物种的演化，克服远缘杂交不育和育成作物新类型方面具有重要意义。三、实验材料二倍体洋葱根尖（2n=2x=16）四倍体洋葱根尖（2n=4x=32）四、仪器、药品、用具显微镜、目镜测微尺、镜台测微尺、冰箱、恒温箱或水浴锅、天平、量筒、培养血、青每系小瓶、盖玻片、载玻片、镊子、刀片、吸管、洗瓶、吸水纸等改良苯酚品红染色液、1N盐酸、秋水仙碱、8-OH喹啉、无水酒精、冰醋酸、KC1等五、实验内容和方法1：解离取出供试材料二倍体洋葱根尖（2n=2x=16）和四倍体洋葱根尖（2n=4x=32），分别放入不同的青霉素小瓶中水洗3遍，弃去水。再加入1N盐酸，放入60℃恒温箱解离4一10min后，弃去盐酸，水洗根尖3遍。2.染色取一根尖于载玻片上，仅切取生长点部位，弃去其余部分。加一滴改良苯酚品红染液，边用镊子夹碎边染色5min，或整染30min，再加上盖玻片。3.压片吸水纸包住盖玻片和载玻片，镊柄敲片，敲至材料呈云雾状即可。1
1 实验一 植物有丝分裂制片及多倍体诱发和鉴定 一、实验目的 1. 学习植物根尖有丝分裂制片技术； 2．辨别有丝分裂各时期的染色体变化和特征； 3．掌握染色体的观察和计数方法； 4．初步掌握秋水仙素诱发多倍体的方法； 5．学习植物多倍体的细胞学鉴定。 二、实验原理 有丝分裂是生物体细胞增殖的主要方式。在有丝分裂过程中，细胞核内染色体准确 复制、均等分裂，使母、子细胞在遗传物质组成上达到等质同量。既维持个体正常生长 发育，又保证物种的连续性和稳定性。 高等植物的有丝分裂主要发生在根尖、茎尖及幼叶等部位的分生组织，将这些分生 组织固定、水解、染色和压片，再置于显微镜下即可观察到大量处于有丝分裂各时期的 细胞和染色体。 用秋水仙碱浸渍、涂抹或点滴植物的分生组织，能抑制细胞分裂时纺锤丝的形成， 使染色体不走向两极而被阻止在分裂中期，这样细胞不能继续分裂，从而产生染色体数 目加倍的核。若染色体加倍的细胞继续分裂，就形成多倍性的组织和器官。从多倍体组 织分化产生的性母细胞，经减数分裂产生的雌雄配子受精后仍形成多倍体植株。植物多 倍体在探讨物种的演化，克服远缘杂交不育和育成作物新类型方面具有重要意义。 三、实验材料 二倍体洋葱根尖（2n=2x=16） 四倍体洋葱根尖（2n=4x=32） 四、仪器、药品、用具 显微镜、目镜测微尺、镜台测微尺、冰箱、恒温箱或水浴锅、天平、量筒、培养 皿、青霉素小瓶、盖玻片、载玻片、镊子、刀片、吸管、洗瓶、吸水纸等 改良苯酚品红染色液、1N 盐酸、秋水仙碱、8-OH 喹啉、无水酒精、冰醋酸、KCl 等 五、实验内容和方法 1 ．解离 取出 供 试材 料二 倍 体洋 葱 根尖 （ 2n=2x=16） 和 四倍 体 洋葱 根 尖 （2n=4x=32）,分别放入不同的青霉素小瓶中水洗 3 遍，弃去水。再加入 1N 盐酸，放入 60℃恒温箱解离 4—10min 后，弃去盐酸，水洗根尖 3 遍。 2．染色 取一根尖于载玻片上，仅切取生长点部位，弃去其余部分。加一滴改良苯 酚品红染液，边用镊子夹碎边染色 5min，或整染 30min，再加上盖玻片。 3．压片 吸水纸包住盖玻片和载玻片，镊柄敲片，敲至材料呈云雾状即可
4.镜检先用低倍镜寻找有分裂相的细胞，再用高倍镜仔细观察各个时期染色体动态变化特征。六、实验作业及思考题1.制片并观察二倍体洋葱根尖（2n=2x=16）有丝分裂前期、中期、后期和末期图象，同时写出各个时期染色体动态变化特征。2.制片并比较二倍体洋葱根尖（2n=2x=16）和四倍体洋葱根尖（2n=4x=32）中期和后期图象有何不同，为什么？七、补充资料1.有丝分裂过程简介有丝分裂周期分为间期和分裂期。间期是指连续两次细胞分裂之间的时期，可分为：G期：DNA合成前期，染色体从上一次分裂未期进一步舒展，为DNA合成作准备。S期：DNA合成期，半保留复制。G2期：DNA合成后期，每条染色体由两条娣妹染色单体组成。分裂期可分为：前期：染色质浓缩卷曲成染色体状态，核仁、核膜消失。中期：着丝粒排列在赤道面上，染色体排列在赤道板上，呈分散状态，便于计数和形态观察。后期：着丝粒一分为二，姊妹染色单体分离，分别向两极移动。末期：染色体解螺旋变为染色质状态，核仁、核膜重现，胞质分裂，形成两个子细胞。2.供试材料洋葱根尖（2n=2x=16）的准备及处理方法（1）水浸发根将洋葱的鳞茎盘置于盛水的小烧杯上，放在25℃温箱中，待其长根。（2）预处理待根长到2cm左右时，在上午10：45一11：30之间剪取根尖，放入0.02一0.05%的秋水仙素溶液中，浸泡2一4小时。预处理的目的主要是用理化因素抑制或破坏纺锤丝形成，可以获得较多中期分裂相：同时可使染色体缩短、分散，便于压片观察。（3）低渗：洗净根尖，0.075MKC1低渗0.5h。低渗的目的是为使细胞外液浓度低于内液，细胞膜吸水胀破，染色体易释放分散。（4）固定水洗前处理后的根尖，再放入卡诺民固定液中固定2一24小时。固定后可以先放入95%、80%酒精依次脱水，最后换70%酒精放在4℃冰箱长期保存。固定的目的是迅速杀死细胞，尽可能保持细胞结构在生活时的完整性和真实状态，便于染色观察。3.秋水仙碱简介秋水仙碱是从秋水仙鳞茎和种子中提炼出来的一种生物碱，淡黄粉末、针状晶体，分子式C22H2sNO+1.5H20。易溶于凉水，但不易溶于热水，配制时需用无水乙醇助溶。有2
2 4．镜检 先用低倍镜寻找有分裂相的细胞，再用高倍镜仔细观察各个时期染色体动 态变化特征。 六、实验作业及思考题 1．制片并观察二倍体洋葱根尖（2n=2x=16）有丝分裂前期、中期、后期和末期图 象，同时写出各个时期染色体动态变化特征。 2．制片并比较二倍体洋葱根尖（2n=2x=16）和四倍体洋葱根尖（2n=4x=32）中期和 后期图象有何不同，为什么？ 七、补充资料 1． 有丝分裂过程简介 有丝分裂周期分为间期和分裂期。 间期是指连续两次细胞分裂之间的时期，可分为： G1 期：DNA 合成前期，染色体从上一次分裂末期进一步舒展，为 DNA 合成作准备。 S 期：DNA 合成期，半保留复制。 G2 期：DNA 合成后期，每条染色体由两条姊妹染色单体组成。 分裂期可分为： 前期：染色质浓缩卷曲成染色体状态，核仁、核膜消失。 中期：着丝粒排列在赤道面上，染色体排列在赤道板上，呈分散状态，便于计数和形态 观察。 后期：着丝粒一分为二，姊妹染色单体分离，分别向两极移动。 末期：染色体解螺旋变为染色质状态，核仁、核膜重现，胞质分裂，形成两个子细胞。 2．供试材料洋葱根尖（2n=2x=16）的准备及处理方法 （1）水浸发根 将洋葱的鳞茎盘置于盛水的小烧杯上，放在 25℃温箱中，待其长根。 （2）预处理 待根长到 2cm 左右时，在上午 10：45—11：30 之间剪取根尖，放入 0.02—0.05%的秋水仙素溶液中，浸泡 2—4 小时。预处理的目的主要是用理化因素抑制 或破坏纺锤丝形成，可以获得较多中期分裂相；同时可使染色体缩短、分散，便于压片 观察。 （3）低渗：洗净根尖，0.075M KCl 低渗 0.5h。低渗的目的是为使细胞外液浓度低于 内液，细胞膜吸水胀破，染色体易释放分散。 （4）固定 水洗前处理后的根尖，再放入卡诺氏固定液中固定 2—24 小时。固定后可 以先放入 95%、80%酒精依次脱水，最后换 70%酒精放在 4℃冰箱长期保存。固定的目的 是迅速杀死细胞，尽可能保持细胞结构在生活时的完整性和真实状态，便于染色观察。 3． 秋水仙碱简介 秋水仙碱是从秋水仙鳞茎和种子中提炼出来的一种生物碱，淡黄粉末、针状晶体， 分子式 C22H25NO6 +1.5H2O。 易溶于凉水，但不易溶于热水，配制时需用无水乙醇助溶。有
剧毒，能使中枢神经麻醉，造成呼吸困难：如有不慎微量入眼，会引起暂时失明。所以使用时要注意操作安全。4.供试材料洋葱根尖（2n=4x=32）处理方法（1）水浸发根将洋葱的鳞茎盘置于盛水的小烧杯上，放在25℃温箱中，待其长根。（2）加倍处理待根长到0.5cm左右时：将洋葱的幼根置于盛有0.1一0.2%的秋水征素溶液中，放在25℃温箱中24一48小时，待其长根。（3）低渗：在上午10：00一11：00之间剪取并洗净根尖，用0.075MKC1低渗处理0.5小时。（4）固定水洗前处理后的根尖，再放入卡诺氏固定液中固定2一24小时。再放入95%、80%酒精依次脱水，最后换70%酒精放在4℃冰箱长期保存。5.药品的配制方法（1）改良苯酚品红染色液的配制：A液：称3克碱性品红，溶于100ml70%酒精中。（此液可长期保存）B液：量10mlA液，加入90ml5%苯酚水溶液中。（此液限2周内使用）C液：量45mlB液，加入6ml冰醋酸和6ml37%福尔马林。制成苯酚品红染色液。D液：量10ml石炭酸品红染色液，加入90ml45%冰醋酸和1克山梨醇，制成改良苯酚品红染色液。（山梨醇稍多，会出现结晶，影响制片效果）（2）酒精配制：用95%酒精作母液（切勿用无水酒精作母液）稀释成所需浓度。例：配70%酒精，用95%酒精70ml，加蒸馅水定容至95ml。（3）1N盐酸：将浓盐酸（P=1.19）82.5ml倒入装有917.5ml蒸馏水的大烧杯中，并用玻璃棒搅拌。（4）0.05%秋水仙碱：先配1%秋水仙碱母液（1克秋水仙碱，先用少量95%乙醇助溶，再用蒸馏水稀释至100ml），再取5ml母液用蒸馏水稀释至100ml。（5）卡诺氏固定液：植物3份无水酒精：1份冰醋酸动物6份无水酒精：1份冰醋酸：3氯仿6.实验关键（1）实验材料的预处理时间：（2）染色及压片技术。八、说明适用于生物科学、生物技术、农学、园艺、林学、植保等专业。基本技术训练类（3学时）3
3 剧毒，能使中枢神经麻醉，造成呼吸困难；如有不慎微量入眼，会引起暂时失明。所以 使用时要注意操作安全。 4． 供试材料洋葱根尖（2n=4x=32）处理方法 （1）水浸发根 将洋葱的鳞茎盘置于盛水的小烧杯上，放在 25℃温箱中，待其长根。 （2）加倍处理 待根长到 0.5cm 左右时，将洋葱的幼根置于盛有 0.1—0.2%的秋水仙 素溶液中，放在 25℃温箱中 24—48 小时，待其长根。 （3）低渗：在上午 10：00—11：00 之间剪取并洗净根尖，用 0.075M KCl 低渗处理 0.5 小时。 （4）固定 水洗前处理后的根尖，再放入卡诺氏固定液中固定 2—24 小时。再放入 95%、80%酒精依次脱水，最后换 70%酒精放在 4℃冰箱长期保存。 5．药品的配制方法 （1）改良苯酚品红染色液的配制： A 液：称 3 克碱性品红，溶于 100ml 70% 酒精中。（此液可长期保存） B 液：量 10ml A 液 ，加入 90ml 5% 苯酚水溶液中。（此液限 2 周内使用） C 液：量 45ml B 液 ，加入 6ml 冰醋酸和 6ml 37% 福尔马林。制成苯酚品红染色液。 D 液：量 10ml 石炭酸品红染色液 ，加入 90ml 45% 冰醋酸和 1 克山梨醇，制成改良苯 酚品红染色液。（山梨醇稍多，会出现结晶，影响制片效果） （2）酒精配制： 用 95%酒精作母液（切勿用无水酒精作母液）稀释成所需浓度。例：配 70%酒精，用 95%酒精 70ml，加蒸馏水定容至 95ml。 （3）1N 盐酸： 将浓盐酸（P=1.19）82.5ml 倒入装有 917.5ml 蒸馏水的大烧杯中，并用玻璃棒搅 拌。 （4）0.05%秋水仙碱： 先配 1% 秋水仙碱母液（1 克秋水仙碱，先用少量 95%乙醇助溶，再用蒸馏水稀释至 100ml），再取 5ml 母液用蒸馏水稀释至 100ml。 （5）卡诺氏固定液： 植物 3 份无水酒精：1 份冰醋酸 动物 6 份无水酒精：1 份冰醋酸：3 氯仿 6．实验关键 （1）实验材料的预处理时间； （2）染色及压片技术。 八、说明 适用于生物科学、生物技术、农学、园艺、林学、植保等专业。 基本技术训练类（3 学时）
实验二植物花蕾减数分裂制片及观察一、实验目的1.学习和掌握减数分裂玻片标本的制备方法和技术；2.观察高等植物花粉形成过程中减数分裂各个时期的特征以及染色体的动态变化。二、实验原理减数分裂是生物体在性母细胞成熟时，配子形成过程中发生的一种特殊的细胞分裂。其特点是染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞染色体数目是母细胞染色体数目的一半。在减数分裂过程中，同源染色体之间发生联会、交换和分离，非同源染色体之间进行自由组合。三、实验材料大葱花序（2n=16）四、仪器、药品、用具显微镜、冰箱、天平、量筒、培养皿、载玻片、盖玻片、探针、镊子、洗瓶、吸水纸等。改良苯酚品红染色液、无水酒精、95%乙醇、70%乙醇、冰醋酸、1NHCL等。五、实验内容和方法1.取材采集刚现蕾的花序置于固定液内固定3一24小时后，放入95%、80%酒精依次脱水，换入70%的乙醇中。若需保存较久，可放在70%乙醇一份、甘油一份的溶液中。2.水洗从供试材料大葱花序的上、中、下三个部位，各取3朵小花，放在培养皿中水洗，每一部位制片1张。3.取花药取3朵小花于载玻片上，每朵小花有6个花药，剥出花药，弃去其余部分。4.染色在花药上加一滴改良苯酚品红染液，边用镊子夹碎边染色5min后，弃去可见的药壁残渣，再盖上盖玻片（勿产生气泡）。5.压片用吸水纸包住盖玻片和载玻片，拇指压片，注意勿使盖玻片和载玻片相对移动。6.镜检先用低倍镜寻找有分裂相的细胞，再用高倍镜仔细观察各个时期染色体动态变化特征。六、实验作业及思考题1.制片并观察大葱花序减数分裂前期I、中期I、后期I、未期I、前期IⅡ、中期II、后期IⅡI、末期Ⅱ图象，写出各个时期染色体动态变化特征。2.制片并比较大葱花序上、中、下三部位图象有何不同，为什么？4
4 实验二 植物花蕾减数分裂制片及观察 一、实验目的 1．学习和掌握减数分裂玻片标本的制备方法和技术； 2．观察高等植物花粉形成过程中减数分裂各个时期的特征以及染色体的动态变化。 二、实验原理 减数分裂是生物体在性母细胞成熟时，配子形成过程中发生的一种特殊的细胞分 裂。其特点是染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞染色体数目是母细胞染色体 数目的一半。在减数分裂过程中，同源染色体之间发生联会、交换和分离，非同源染色 体之间进行自由组合。 三、实验材料 大葱花序（2n=16） 四、仪器、药品、用具 显微镜、冰箱、天平、量筒、培养皿、载玻片、盖玻片、探针、镊子、洗瓶、吸水 纸等。 改良苯酚品红染色液、无水酒精、95%乙醇、70%乙醇、冰醋酸、1NHCL 等。 五、实验内容和方法 1．取材 采集刚现蕾的花序置于固定液内固定 3—24 小时后，放入 95%、80%酒精依 次脱水，换入 70%的乙醇中。若需保存较久，可放在 70%乙醇一份、甘油一份的溶液中。 2．水洗 从供试材料大葱花序的上、中、下三个部位，各取 3 朵小花，放在培养皿 中水洗，每一部位制片 1 张。 3．取花药 取 3 朵小花于载玻片上，每朵小花有 6 个花药，剥出花药，弃去其余部 分。 4．染色 在花药上加一滴改良苯酚品红染液，边用镊子夹碎边染色 5min 后，弃去 可见的药壁残渣，再盖上盖玻片（勿产生气泡）。 5．压片 用吸水纸包住盖玻片和载玻片，拇指压片，注意勿使盖玻片和载玻片相对 移动。 6．镜检 先用低倍镜寻找有分裂相的细胞，再用高倍镜仔细观察各个时期染色体动 态变化特征。 六、实验作业及思考题 1．制片并观察大葱花序减数分裂前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ、末期Ⅰ、前期Ⅱ、中期 Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ图象，写出各个时期染色体动态变化特征。 2．制片并比较大葱花序上、中、下三部位图象有何不同，为什么？