园艺植物遗传学实验指导 编写说明 课程编码：1306104040 课程教学总学时：54 课程实验总学时：18 总学分：3 适用专业：园艺 先修课程：植物学；基础生物化学 一、目的与任务 理论联系实际，使学生掌握研究生物遗传规律的相关实验技术，培养学生的 实验操作能力和分析问题解决问题的能力。 二、实验教学的基本要求 通过《园艺植物遗传学》实验教学，使学生能够理论联系实际，加强实验能 力培养，掌握遗传学实验的基本方法，为以后的学习和研究打下基础。 三、实验教学的时数安排 总学时18学时，各实验学时数分配见下表： 序号 实验内容 学时 实验一 植物细胞有丝分裂的观察 2 实验二 植物细胞减数分裂的观察 2 实验三 临时涂抹压碎制片法 2 实验四 玉米一对性状的遗传分析 2 实验五 玉米两对性状的遗传分析 2 实验六 玉米性状的连锁和交换 2 实验七 植物染色体组型分析 2 实验八 染色体数目的变异和染色体结构变异 2 实验九 数量性状的遗传分析 2
园艺植物遗传学实验指导 编写说明 课程编码：1306104040 课程教学总学时：54 课程实验总学时：18 总学分：3 适用专业：园艺 先修课程：植物学；基础生物化学 一、目的与任务 理论联系实际，使学生掌握研究生物遗传规律的相关实验技术，培养学生的 实验操作能力和分析问题解决问题的能力。 二、实验教学的基本要求 通过《园艺植物遗传学》实验教学，使学生能够理论联系实际，加强实验能 力培养，掌握遗传学实验的基本方法，为以后的学习和研究打下基础。 三、实验教学的时数安排 总学时 18 学时，各实验学时数分配见下表：
实验一植物细胞有丝分裂的观察 一、实验目的 通过对植物细胞有丝分裂制片的观察，熟悉有丝分裂的全过程，以及各个分裂时期染色体 的形态特征。 二、实验材料 蚕豆(Vicia faba)、玉米(Zea mas、大麦(Hordeum sativum)、豌豆(Pisumsativum)等作物的细 胞有丝分裂永久制片。 三、实验用具 普通生物显微镜、计数器、实验报告纸、铅笔、橡皮等。 四、实验说明 细胞有丝分裂是生物细胞最主要最普通和最基本的一种分裂方式，也是生物体增殖的重要 方式。它包括细胞核分裂和细胞质分裂。有丝分裂是一个连续的过程，为研究方便起见，人们 依据不同时期细胞核及其内部染色体的变化特征，划分为前期(prophase)、中期(metaphase))、后 期(anaphase,)、末期(telophase)。在细胞两次分裂之前还有一个间期((interphase)。详见教材。现简 要说明镜检下各个时期细胞核及染色体的变化特征。 1.间期：为两次分裂之间的时期，这个时期的主要特征是细胞质均匀一致，细胞核在染料 的作用下核质呈均匀致密状态，有明显的核仁，染色体细长呈丝状散布于核内，一般制片在低 倍镜下不可见，良好制片在高倍油镜下可以观察到一些染色较深的细小颗粒。一般认为是染色 线上染色质螺旋卷曲而成的染色粒。核与质之间有核膜分开。但核膜和核质在普通生物显微镜 下不能明显区分。 2.前期这个时期又可分为三个时间： ()早前期染色质开始螺旋卷曲形成细丝状，分布于核内，核仁清楚。 (2)中前期染色体继续收缩，由于染色体周围基质不断增加，染色加深加粗，染色体呈 连续的线状。此时染色体仍扭曲很长，并互相缠绕，故整个核内的染色体犹似一团搅乱的粗麻 线，这时尚有核膜核仁，但在普通生物显微镜下核膜一般不易见到，核仁隐约可见。 (3)晚前期染色体进一步螺旋变粗变短，呈明显的双股性，即两条染色单体由一个着丝 粒相连，可见端点，染色体渐趋中央赤道面处集结，但彼此仍然缠绕，核膜、核仁逐渐消失。 3.中期染色体着丝粒均处于赤道面上，染色体的两臂自由伸展在细胞质内，纺锤丝与着丝 粒相连形成纺锤体，着丝粒未分裂，纺锤丝在一般制片中看不到，良好的制片根据细胞质着色
实验一 植物细胞有丝分裂的观察 一、实验目的 通过对植物细胞有丝分裂制片的观察，熟悉有丝分裂的全过程，以及各个分裂时期染色体 的形态特征。 二、实验材料 蚕豆(Vicia faba)、玉米(Zea mays)、大麦(Hordeum sativum)、豌豆(Pisumsativum)等作物的细 胞有丝分裂永久制片。 三、实验用具 普通生物显微镜、计数器、实验报告纸、铅笔、橡皮等。 四、实验说明 细胞有丝分裂是生物细胞最主要最普通和最基本的一种分裂方式，也是生物体增殖的重要 方式。它包括细胞核分裂和细胞质分裂。有丝分裂是一个连续的过程，为研究方便起见，人们 依据不同时期细胞核及其内部染色体的变化特征，划分为前期((prophase)、中期(metaphase)、后 期(anaphase)、末期(telophase)。在细胞两次分裂之前还有一个间期(interphase)。详见教材。现简 要说明镜检下各个时期细胞核及染色体的变化特征。 1.间期：为两次分裂之间的时期，这个时期的主要特征是细胞质均匀一致，细胞核在染料 的作用下核质呈均匀致密状态，有明显的核仁，染色体细长呈丝状散布于核内，一般制片在低 倍镜下不可见，良好制片在高倍油镜下可以观察到一些染色较深的细小颗粒。一般认为是染色 线上染色质螺旋卷曲而成的染色粒。核与质之间有核膜分开。但核膜和核质在普通生物显微镜 下不能明显区分。 2.前期这个时期又可分为三个时间： （1）早前期 染色质开始螺旋卷曲形成细丝状，分布于核内，核仁清楚。 （2）中前期 染色体继续收缩，由于染色体周围基质不断增加，染色加深加粗，染色体呈 连续的线状。此时染色体仍扭曲很长，并互相缠绕，故整个核内的染色体犹似一团搅乱的粗麻 线，这时尚有核膜核仁，但在普通生物显微镜下核膜一般不易见到，核仁隐约可见。 （3）晚前期 染色体进一步螺旋变粗变短，呈明显的双股性，即两条染色单体由一个着丝 粒相连，可见端点，染色体渐趋中央赤道面处集结，但彼此仍然缠绕，核膜、核仁逐渐消失。 3.中期染色体着丝粒均处于赤道面上，染色体的两臂自由伸展在细胞质内，纺缍丝与着丝 粒相连形成纺锤体，着丝粒未分裂，纺锤丝在一般制片中看不到，良好的制片根据细胞质着色
微粒的排列可隐约见到曳引丝状分布。着丝粒位置非常清楚，其形状是一条双股性连续的染色 体，突然在某个地方出现不着色的透明点，好象整个染色体分成两段。中期极面观染色体排列 图像形似车轮辐条状，故此期通过特殊制片方法可观察染色体的个体性 4.后期染色体的者丝粒分裂，两个染色单体互相排斥分开，并由纺锤丝的曳引逐渐移向两 极。 5.末期以分开的两组染色体到达细胞的两极为末期的开始，然后染色体重新聚集起来平行 排列，染色体解螺旋化：核仁、核膜再现，形成两个新的子核。细胞质随着核的形成不均等分 裂最终形成两个新的细胞。 五、观察方法 将制片先放在低倍镜视野下，寻找典型的各时期的分裂相细胞，然后转换于高倍镜下仔细 观察染色体的形态并描绘下来。 六、作业 1绘出你所看到的细胞有丝分裂各个时期的典型图象，并简要说明各时期染色体的行为和变化。 2在高倍镜下观察统计5个视野内的分裂相细胞填入下表 视野间期 前期 巾期 后期 末期合计 2 3 4 5 合计 百分比% 观察中所见何种分裂相细胞最少？为什么？
微粒的排列可隐约见到曳引丝状分布。着丝粒位置非常清楚，其形状是一条双股性连续的染色 体，突然在某个地方出现不着色的透明点，好象整个染色体分成两段。中期极面观染色体排列 图像形似车轮辐条状，故此期通过特殊制片方法可观察染色体的个体性。 4.后期染色体的着丝粒分裂，两个染色单体互相排斥分开，并由纺锤丝的曳引逐渐移向两 极。 5.末期以分开的两组染色体到达细胞的两极为末期的开始，然后染色体重新聚集起来平行 排列，染色体解螺旋化；核仁、核膜再现，形成两个新的子核。细胞质随着核的形成不均等分 裂最终形成两个新的细胞。 五、观察方法 将制片先放在低倍镜视野下，寻找典型的各时期的分裂相细胞，然后转换于高倍镜下仔细 观察染色体的形态并描绘下来。 六、作业 1.绘出你所看到的细胞有丝分裂各个时期的典型图象，并简要说明各时期染色体的行为和变化。 2.在高倍镜下观察统计 5 个视野内的分裂相细胞填入下表： 观察中所见何种分裂相细胞最少？为什么？
实验二植物细胞减数分裂的观察 一、实验目的 通过对植物花粉母细胞减数分裂制片的观察、熟悉细胞减数分裂的全过程以及各个分裂时 期染色体的特征，掌握减效分裂的遗传学意义。 二、实验材料 蚕豆(Vicia faba)、以玉米(Zen mays)、大麦(Hordeum sativum)、豌豆(Pisumsativum)等花粉母细 胞减数分裂永久制片。 三、实验用具 普通生物显微镜、实验报告纸、铅笔、橡皮等。 四、实验说明 高等生物的繁殖及遗传信息上下代之间的传递则通过减数分裂和受精过程得以实现。减数 分裂（又称成熟分裂）是一种特殊的有丝分裂。它包括两次细胞分裂，在第一次分裂中，复制的 姊妹染色单体并不分离，而同源染色体之间则分离，随机进入不同的细胞，形成二分体。因此 染色体数目由2变成。第二次分裂时，单倍的二分体细胞再进行一次分裂，姊妹染色单体彼 此分离分别进入不同的子细胞，结果形成四个单倍体()的子细胞，即四分体。而成熟的雌雄配 子结合，使后代的染色体数目恢复到2，从而保证上下代之间染色体数目的恒定及遗传物质的 相对稳定。减数第一次分裂前期，同源染色体非姊妹染色单体的交换和后期1非同源染色体随 机组合进入二分体子细胞中，这对生物的多样性具有重要意义。 减数分裂的过程被人为地划分为减数第一次分裂和减数第二次分裂。对于大多数植物，在 两次分裂之间存在一个短暂的中间期。每一次分裂又可分为前、中、后、末若干时期。详见教 材，现简要介绍镜检时各个时期的主要特征。 减数分裂1 前期I这个时期经历最长，变化也较复杂，故根据染色体的变化又细分为五个时期。 细线期leptoene,染色体在核中以细长的丝状出现，彼此互相缠绕盘旋，紧靠核仁一侧， 细线上出现着色较深大小不等的染色粒，明显可见圆形的核仁，此时有核膜，染色体已复制为 两，但这两点在一般光学显微镜下均难看到。 偶线期(2 ygotene,与细线期相比这时染色体要粗些，染色也深些，这时来自父母双方的各 同源染色体均两两配对(pairing)或称联会((synapsis)。染色体配对后，形成二价联会复合体，看上 去是一个整体。染色体仍互相缠绕在一起
实验二 植物细胞减数分裂的观察 一、实验目的 通过对植物花粉母细胞减数分裂制片的观察、熟悉细胞减数分裂的全过程以及各个分裂时 期染色体的特征，掌握减效分裂的遗传学意义。 二、实验材料 蚕豆(Vicia faba)、玉米(Zen mays)、大麦(Hordeum sativum)、豌豆(Pisumsativum)等花粉母细 胞减数分裂永久制片。 三、实验用具 普通生物显微镜、实验报告纸、铅笔、橡皮等。 四、实验说明 高等生物的繁殖及遗传信息上下代之间的传递则通过减数分裂和受精过程得以实现。减数 分裂(又称成熟分裂)是一种特殊的有丝分裂。它包括两次细胞分裂，在第一次分裂中，复制的 姊妹染色单体并不分离，而同源染色体之间则分离，随机进入不同的细胞，形成二分体。因此 染色体数目由 2n 变成 n。第二次分裂时，单倍的二分体细胞再进行一次分裂，姊妹染色单体彼 此分离分别进入不同的子细胞，结果形成四个单倍体(n)的子细胞，即四分体。而成熟的雌雄配 子结合，使后代的染色体数目恢复到 2n，从而保证上下代之间染色体数目的恒定及遗传物质的 相对稳定。减数第一次分裂前期，同源染色体非姊妹染色单体的交换和后期 I 非同源染色体随 机组合进入二分体子细胞中，这对生物的多样性具有重要意义。 减数分裂的过程被人为地划分为减数第一次分裂和减数第二次分裂。对于大多数植物，在 两次分裂之间存在一个短暂的中间期。每一次分裂又可分为前、中、后、末若干时期。详见教 材，现简要介绍镜检时各个时期的主要特征。 减数分裂Ⅰ 前期Ⅰ 这个时期经历最长，变化也较复杂，故根据染色体的变化又细分为五个时期。 细线期(leptotene)，染色体在核中以细长的丝状出现，彼此互相缠绕盘旋，紧靠核仁一侧， 细线上出现着色较深大小不等的染色粒，明显可见圆形的核仁，此时有核膜，染色体已复制为 两，但这两点在一般光学显微镜下均难看到。 偶线期(zygotene)，与细线期相比这时染色体要粗些，染色也深些，这时来自父母双方的各 同源染色体均两两配对(pairing)或称联会(synapsis)。染色体配对后，形成二价联会复合体，看上 去是一个整体。染色体仍互相缠绕在一起
粗线期(pachytene),染色体纵向继续收缩，横向加粗，与偶线期相比染色体要粗短得多， 扭曲缠绕要放松些，但仍互相缠绕，故染色体此时计数较困难，此时每对同源染色体有四条染 色单体，称为四合体(tetrad)。此时同源非姊妹染色单体间生发生交换，但交换的形态特征在一 般光学显微镜下均难见到。 双线期(diplotene)此时染色体进一步浓缩变短，非同源染色体彼此分开，并且扩散于细胞核 中。两条同源染色体开始相互排斥。但是彼此交换的地方仍连在一起，形成明显的交叉结 (chiasmata))及交叉染色体图形，有的呈“8”字形，有的呈“X”形等。染色体清晰可见，可进 行计数。 终变期(diakinesis)染色体更加浓缩粗短，分布在细胞中，同时交叉点向染色体两端移动， 即出现端化现象((terminalization)呈“0”，核仁、核膜逐渐消失，至中期完全消失，染色体向赤 道面靠扰，这时染色体计数比双线期更方便。 中期I染色体浓缩达到最大限度，成点状集结于中央赤道面处，两极纺锤丝出现，并与染 色体着丝点相连形成纺锤体，良好制片可见细胞质中有似曳引状纺锤体，中期极面观进行染色 体计数最理想。 后期【同源染色体分离，分别向细胞两极移动，染色体减半就发生在此时，但每条染色体 的两条染色单体仍连在一起。 末期】两组染色体到达两极，又互相粘结，然后慢慢解螺旋化，核仁、核膜重新出现，在 中央赤道面形成膜体，进而形成两个子细胞。 中间期：此期持续时间非常短，DNA不复制，而且染色体不完全解螺旋化。 减数分裂Ⅱ 前期Ⅱ染色体又逐渐分散缩短，而其两条姐妹染色单体彼此排斥，由一者丝粒相连清晰可 见，核仁、核膜逐渐消失。 中期Ⅱ每个染色体整齐排列于二分体的赤道面上。 后期Ⅱ每个染色体的者丝粒纵裂，姊妹染色体分别移向细胞两极。 末期Ⅱ染色体到达两极，聚集。然后解螺旋化，新的核仁、核膜出现，每个细胞的细胞质 又一分为二，最终形成四个子细胞，即四分体。 五、观察方法 先将制片置低倍镜下，首先区别花粉母细胞、二分体、四分体、花粉粒、花粉囊残渣等。 一般花粉母细胞为圆形或椭圆形（压片所致）的大型细胞、细胞质呈均匀致密状态，对醋酸洋红 一类染剂稍为者色，其中有一个者色鲜红的圆形细胞核。至于其它细胞或残余物，除形状不同 外，体积要明显小于花粉母细胞（相差约近十倍）。二分体细胞为肾形（或半圆形），大小约为花粉
粗线期(pachytene)，染色体纵向继续收缩，横向加粗，与偶线期相比染色体要粗短得多， 扭曲缠绕要放松些，但仍互相缠绕，故染色体此时计数较困难，此时每对同源染色体有四条染 色单体，称为四合体(tetrad)。此时同源非姊妹染色单体间生发生交换，但交换的形态特征在一 般光学显微镜下均难见到。 双线期(diplotene)此时染色体进一步浓缩变短，非同源染色体彼此分开，并且扩散于细胞核 中。两条同源染色体开始相互排斥。但是彼此交换的地方仍连在一起，形成明显的交叉结 (chiasmata)及交叉染色体图形，有的呈“8”字形，有的呈“X”形等。染色体清晰可见，可进 行计数。 终变期(diakinesis)染色体更加浓缩粗短，分布在细胞中，同时交叉点向染色体两端移动， 即出现端化现象(terminalization)呈“O”，核仁、核膜逐渐消失，至中期完全消失，染色体向赤 道面靠扰，这时染色体计数比双线期更方便。 中期Ⅰ 染色体浓缩达到最大限度，成点状集结于中央赤道面处，两极纺锤丝出现，并与染 色体着丝点相连形成纺锤体，良好制片可见细胞质中有似曳引状纺锤体，中期极面观进行染色 体计数最理想。 后期Ⅰ 同源染色体分离，分别向细胞两极移动，染色体减半就发生在此时，但每条染色体 的两条染色单体仍连在一起。 末期Ⅰ 两组染色体到达两极，又互相粘结，然后慢慢解螺旋化，核仁、核膜重新出现，在 中央赤道面形成膜体，进而形成两个子细胞。 中间期： 此期持续时间非常短，DNA 不复制，而且染色体不完全解螺旋化。 减数分裂Ⅱ 前期Ⅱ 染色体又逐渐分散缩短，而其两条姐妹染色单体彼此排斥，由一着丝粒相连清晰可 见，核仁、核膜逐渐消失。 中期Ⅱ 每个染色体整齐排列于二分体的赤道面上。 后期Ⅱ 每个染色体的着丝粒纵裂，姊妹染色体分别移向细胞两极。 末期Ⅱ 染色体到达两极，聚集。然后解螺旋化，新的核仁、核膜出现，每个细胞的细胞质 又一分为二，最终形成四个子细胞，即四分体。 五、观察方法 先将制片置低倍镜下，首先区别花粉母细胞、二分体、四分体、花粉粒、花粉囊残渣等。 一般花粉母细胞为圆形或椭圆形(压片所致)的大型细胞、细胞质呈均匀致密状态，对醋酸洋红 一类染剂稍为着色，其中有一个着色鲜红的圆形细胞核。至于其它细胞或残余物，除形状不同 外，体积要明显小于花粉母细胞(相差约近十倍)。二分体细胞为肾形(或半圆形)，大小约为花粉