植物減數(shù)分裂染色體制備

1、實(shí)驗(yàn)四 植物減數(shù)分裂染色體制備及觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解高等植物減數(shù)分裂過程及染色體的了解高等植物減數(shù)分裂過程及染色體的動態(tài)變化。動態(tài)變化。2. 掌握制備植物細(xì)胞減數(shù)分裂玻片標(biāo)本的掌握制備植物細(xì)胞減數(shù)分裂玻片標(biāo)本的技術(shù)和方法。技術(shù)和方法。減數(shù)分裂的特點(diǎn)減數(shù)分裂的特點(diǎn)減數(shù)分裂是一種特殊方式的細(xì)胞分裂，僅在配減數(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。子形成過程中發(fā)生。減數(shù)分裂的特點(diǎn)是：連續(xù)進(jìn)行兩次分裂，而染減數(shù)分裂的特點(diǎn)是：連續(xù)進(jìn)行兩次分裂，而染色體只復(fù)制一次，結(jié)果形成色體只復(fù)制一次，結(jié)果形成4個子核，每個子個子核，每個子核只含單倍體的染色體，即染色體數(shù)減少一半，核只含單倍體的

2、染色體，即染色體數(shù)減少一半，所以叫做減少分裂。另外一個特點(diǎn)是前期特別所以叫做減少分裂。另外一個特點(diǎn)是前期特別長，而且形態(tài)和行為變化復(fù)雜，包括同源染色長，而且形態(tài)和行為變化復(fù)雜，包括同源染色體的配對、交換與分離等。體的配對、交換與分離等。減數(shù)分裂在遺傳上具有兩個重要的生物學(xué)意義：1、性母細(xì)胞（、性母細(xì)胞（2n）經(jīng)過減數(shù)分裂形成染色體數(shù)減半的）經(jīng)過減數(shù)分裂形成染色體數(shù)減半的配子（配子（n），經(jīng)過受精作用雌雄配子結(jié)合形成合子，染），經(jīng)過受精作用雌雄配子結(jié)合形成合子，染色體數(shù)恢復(fù)（色體數(shù)恢復(fù)（2n），），這樣在物種延續(xù)的過程中確保了染這樣在物種延續(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

3、相對的穩(wěn)定色體數(shù)目的恒定，從而使物種在遺傳上具有相對的穩(wěn)定性。性。2、在減數(shù)分裂過程中包含有同源染色體的配對、交換、在減數(shù)分裂過程中包含有同源染色體的配對、交換、分離和非同源染色體的自由組合，這些都是遺傳學(xué)分離、分離和非同源染色體的自由組合，這些都是遺傳學(xué)分離、自由組合和連鎖互換規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，同源染色體的自由組合和連鎖互換規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，同源染色體的交換和非同源染色體的自由組合所產(chǎn)生的遺傳重組，又交換和非同源染色體的自由組合所產(chǎn)生的遺傳重組，又是生物變異和進(jìn)化的重要遺傳基礎(chǔ)。是生物變異和進(jìn)化的重要遺傳基礎(chǔ)。植物花粉形成過程植物花粉形成過程在植物花粉形成過程中，在植物花粉形成過程中，花藥內(nèi)

4、的一些細(xì)胞分化成花藥內(nèi)的一些細(xì)胞分化成小孢子母細(xì)胞（小孢子母細(xì)胞（2n），每），每個小孢子母細(xì)胞進(jìn)行個小孢子母細(xì)胞進(jìn)行2次次連續(xù)的細(xì)胞分裂（第一次連續(xù)的細(xì)胞分裂（第一次減數(shù)分裂和第二次減數(shù)分減數(shù)分裂和第二次減數(shù)分裂）。每一個小孢子母細(xì)裂）。每一個小孢子母細(xì)胞產(chǎn)生胞產(chǎn)生4個子細(xì)胞，每個個子細(xì)胞，每個子細(xì)胞就是子細(xì)胞就是1個小孢子。個小孢子。小孢子內(nèi)的染色體數(shù)目是小孢子內(nèi)的染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半（圖體細(xì)胞的一半（圖2-1）。）。圖圖2-1減數(shù)分裂染色體行為示意圖減數(shù)分裂染色體行為示意圖動物的有性生殖過程中，也有一個由雙倍體到單動物的有性生殖過程中，也有一個由雙倍體到單倍體的減數(shù)過程，動物的精巢分

5、化出精母細(xì)胞，倍體的減數(shù)過程，動物的精巢分化出精母細(xì)胞，精母細(xì)胞減數(shù)分裂形成單倍體的精子（圖精母細(xì)胞減數(shù)分裂形成單倍體的精子（圖2-2）動物減數(shù)分裂的細(xì)胞行為示意圖 （圖2-2）減數(shù)分裂和有絲分裂的染色體行為比較（圖2-3） 玉米花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程（圖2-4 ）有絲分裂有絲分裂減數(shù)分裂減數(shù)分裂體細(xì)胞的分裂方式體細(xì)胞的分裂方式性細(xì)胞的分裂方式性細(xì)胞的分裂方式母細(xì)胞染色體一次復(fù)制，母細(xì)胞染色體一次復(fù)制，一次分裂一次分裂母細(xì)胞染色體一次復(fù)制，母細(xì)胞染色體一次復(fù)制，兩次分裂兩次分裂每周期產(chǎn)生每周期產(chǎn)生2個子細(xì)胞個子細(xì)胞每周期產(chǎn)生每周期產(chǎn)生4個子細(xì)胞個子細(xì)胞子細(xì)胞染色體數(shù)目子細(xì)胞染色體數(shù)目與母細(xì)胞相

6、同與母細(xì)胞相同子細(xì)胞染色體數(shù)目子細(xì)胞染色體數(shù)目是母細(xì)胞的一半是母細(xì)胞的一半沒有聯(lián)會、交叉、互換沒有聯(lián)會、交叉、互換有聯(lián)會、交叉、互換有聯(lián)會、交叉、互換子細(xì)胞的遺傳成分子細(xì)胞的遺傳成分與母細(xì)胞相同與母細(xì)胞相同子細(xì)胞的遺傳成分子細(xì)胞的遺傳成分與母細(xì)胞不同與母細(xì)胞不同蝗蟲精巢性母細(xì)胞減數(shù)分蝗蟲精巢性母細(xì)胞減數(shù)分裂過程主要時期的染色體裂過程主要時期的染色體行為特征如圖行為特征如圖2-4 1.細(xì)線期；細(xì)線期；2.偶線期；偶線期；3.早粗線期；早粗線期；4.粗線期；粗線期；5.晚粗線期；晚粗線期；6.雙線期；雙線期；7.終變期；終變期；8.中期中期I（側(cè)面（側(cè)面圖）；圖）；9.中期中期I（極面（極面圖）；

7、圖）；10.早后期早后期I；11.后期后期I；12.末期末期I；13.前前期期II; 14.中期中期II；15.后期后期II；16.末期末期II;17.精細(xì)胞；精細(xì)胞；18.精子精子 第一次減數(shù)分裂（減數(shù)分裂第一次減數(shù)分裂（減數(shù)分裂 I，包括染色體的復(fù)制），包括染色體的復(fù)制）玉米減數(shù)分裂玉米減數(shù)分裂前期前期I細(xì)線期：第一次分裂開始，染色體很細(xì)很長，呈細(xì)線狀在核內(nèi)交織成網(wǎng)。每一染色體已細(xì)線期：第一次分裂開始，染色體很細(xì)很長，呈細(xì)線狀在核內(nèi)交織成網(wǎng)。每一染色體已經(jīng)復(fù)制為兩個染色單體，但在顯微鏡下看不出染色體的雙重性。經(jīng)復(fù)制為兩個染色單體，但在顯微鏡下看不出染色體的雙重性。偶線期：染色體形態(tài)與細(xì)線期

8、差別不大，染色體比細(xì)線期粗，同源染色體開始配對，形偶線期：染色體形態(tài)與細(xì)線期差別不大，染色體比細(xì)線期粗，同源染色體開始配對，形成二價體，每個二價體有一個著絲點(diǎn)。成二價體，每個二價體有一個著絲點(diǎn)。粗線期：粗線期：染色體螺旋化，進(jìn)一步染色體螺旋化，進(jìn)一步縮短變粗，顯微鏡下可縮短變粗，顯微鏡下可明顯看到每個染色體的明顯看到每個染色體的兩個姐妹染色單體。兩個姐妹染色單體。二價體由四個姐妹染色二價體由四個姐妹染色單體和兩個著絲點(diǎn)組成，單體和兩個著絲點(diǎn)組成，這時非姐妹染色單體間這時非姐妹染色單體間有可能發(fā)生交換有可能發(fā)生交換雙線期：染色體進(jìn)一步螺旋化，比粗線期變得更為粗短，更為清晰，雙線期：染色體進(jìn)一步螺

9、旋化，比粗線期變得更為粗短，更為清晰，二價體中的兩條同源染色體相互分開出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，出現(xiàn)交叉末端二價體中的兩條同源染色體相互分開出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，出現(xiàn)交叉末端化，呈化，呈“X”、“V”、“O”、“”等形狀。等形狀。終變期終變期: 染色體高度濃縮，染色體均勻地分散在核膜的附近，此時是染色體高度濃縮，染色體均勻地分散在核膜的附近，此時是檢查染色體數(shù)的最佳時期，這時核內(nèi)有多少個二價體就說明有多少檢查染色體數(shù)的最佳時期，這時核內(nèi)有多少個二價體就說明有多少對同源染色體。對同源染色體。中期中期I核仁、核膜消失，二價核仁、核膜消失，二價體均勻排列在赤道板上，體均勻排列在赤道板上，紡錘體形成。從側(cè)面看，紡錘體形成

10、。從側(cè)面看，一個個二價體就象一列一個個二價體就象一列橫隊排列在細(xì)胞中；從橫隊排列在細(xì)胞中；從極面看，一個個二價體極面看，一個個二價體分散在細(xì)胞質(zhì)中，這也分散在細(xì)胞質(zhì)中，這也是染色體計數(shù)的好時期。是染色體計數(shù)的好時期。后期后期I二價體的兩個同源染色體分二價體的兩個同源染色體分開（沒有著絲點(diǎn)的分開），開（沒有著絲點(diǎn)的分開），由紡錘絲拉向兩極，染色體由紡錘絲拉向兩極，染色體又變成了染色絲。又變成了染色絲。末期末期I同源染色體分別到達(dá)細(xì)胞兩同源染色體分別到達(dá)細(xì)胞兩級，染色體變成了染色質(zhì)狀，級，染色體變成了染色質(zhì)狀，核膜、核仁重新出現(xiàn)，形成核膜、核仁重新出現(xiàn)，形成兩個子核，每個子核染色體兩個子核，每個子

11、核染色體數(shù)目減半為數(shù)目減半為n，同時細(xì)胞質(zhì)分，同時細(xì)胞質(zhì)分開形成兩個子細(xì)胞，叫二分開形成兩個子細(xì)胞，叫二分體。體。第二次減數(shù)分裂（減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂（減數(shù)分裂 I I，染色體不復(fù)制）染色體不復(fù)制）前期前期I I染色體呈線狀，染色體呈線狀，每個染色體由兩每個染色體由兩個姐妹染色單體，個姐妹染色單體，共用一個著絲點(diǎn)，共用一個著絲點(diǎn)，二者間有明顯互二者間有明顯互斥作用，核膜消斥作用，核膜消失。失。中期中期I I染色體排列在赤道染色體排列在赤道板，每條染色體由板，每條染色體由兩個染色單體，共兩個染色單體，共用一個著絲點(diǎn)。用一個著絲點(diǎn)。后期后期I I每個染色體從著絲點(diǎn)處分裂為二，分別移向兩極。每個染

12、色體從著絲點(diǎn)處分裂為二，分別移向兩極。末期末期I I移到兩級的染色體解螺旋，再次出現(xiàn)核仁、核膜，形成移到兩級的染色體解螺旋，再次出現(xiàn)核仁、核膜，形成單倍的子核，此時減數(shù)分裂單倍的子核，此時減數(shù)分裂I形成的兩個單倍核形成形成的兩個單倍核形成4個單個單倍核，最后形成倍核，最后形成4個子細(xì)胞，叫四分體。個子細(xì)胞，叫四分體。理想的植物細(xì)胞減數(shù)分裂玻片標(biāo)本在顯微鏡下可以觀察到減數(shù)分裂各個時期的典型細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料玉米（玉米（ 2n=20）花藥、蠶豆（）花藥、蠶豆（ 2n=12）花藥、小麥）花藥、小麥（ 2n=42）花藥、大蔥（）花藥、大蔥（ 2n=16）花藥、洋蔥）花藥、洋蔥（ 2n=16）花藥、

13、番茄（）花藥、番茄（ 2n=24）花藥。）花藥。實(shí)驗(yàn)器具和藥品實(shí)驗(yàn)器具和藥品器具器具顯微鏡、鑷子、解剖針、蓋玻片、載玻片、大培養(yǎng)皿、酒顯微鏡、鑷子、解剖針、蓋玻片、載玻片、大培養(yǎng)皿、酒精燈、吸水紙。精燈、吸水紙。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1. 取材在一朵花的減數(shù)分裂的全過程中能觀察染色體的時間是很短的，一般在一朵花的減數(shù)分裂的全過程中能觀察染色體的時間是很短的，一般在終變期、中期在終變期、中期 I、后期、后期I。因此，適時取材是是觀察花粉母細(xì)胞減數(shù)。因此，適時取材是是觀察花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的關(guān)鍵步驟，不同材料、不同地區(qū)或季節(jié)的取材適期略有差異。分裂的關(guān)鍵步驟，不同材料、不同地區(qū)或季節(jié)的取材適期略有差異。

14、2 小麥幼穗小麥幼穗在在小麥抽穗前小麥抽穗前10-15天，當(dāng)旗葉與下一葉片的葉枕相距天，當(dāng)旗葉與下一葉片的葉枕相距14cm、幼穗長約、幼穗長約4cm時，各不同部位小穗第時，各不同部位小穗第1-2朵小花的朵小花的花藥表現(xiàn)為黃綠色時，一般正是處于減數(shù)分裂時期。采花藥表現(xiàn)為黃綠色時，一般正是處于減數(shù)分裂時期。采集的小穗按上述玉米雄穗的固定方法進(jìn)行固定處理。集的小穗按上述玉米雄穗的固定方法進(jìn)行固定處理。3 蠶豆花蕾蠶豆花蕾在在早春（早春（3-4月）蠶豆現(xiàn)蕾后，于上午月）蠶豆現(xiàn)蕾后，于上午8-10時，摘取長約時，摘取長約lmm左右的花蕾，固定、保存。左右的花蕾，固定、保存。4 大蔥花序大蔥花序待待3、4

15、月份，大蔥花序長到棗一樣大時，顏色呈綠色（轉(zhuǎn)月份，大蔥花序長到棗一樣大時，顏色呈綠色（轉(zhuǎn)黃時已晚），采摘花序固定，制片時，取黃時已晚），采摘花序固定，制片時，取1個小花，挑出個小花，挑出花藥，用醋酸洋紅染色法壓片觀察?；ㄋ?，用醋酸洋紅染色法壓片觀察。2. 制片制片取取1-3枚花藥放在潔凈的載玻片上，用清潔刀片壓枚花藥放在潔凈的載玻片上，用清潔刀片壓在花藥上向一端抹去，涂成薄層，然后滴在花藥上向一端抹去，涂成薄層，然后滴1滴滴1%醋酸洋紅染色液（或蘇木精染色液），也可在花醋酸洋紅染色液（或蘇木精染色液），也可在花藥上滴上染色液。藥上滴上染色液。然后用鑷子把花藥鑷碎，去掉肉眼見得到的殘渣，然后用鑷

16、子把花藥鑷碎，去掉肉眼見得到的殘渣，數(shù)分鐘后蓋上蓋玻片，包被吸水紙，用大姆指勻數(shù)分鐘后蓋上蓋玻片，包被吸水紙，用大姆指勻力壓片，或用鉛筆的橡皮頭垂直輕敲。力壓片，或用鉛筆的橡皮頭垂直輕敲。為了加深染色，可把載玻片平放在酒精燈火焰上為了加深染色，可把載玻片平放在酒精燈火焰上來回擺動幾次，使之略作加熱。來回擺動幾次，使之略作加熱。3. 鏡檢鏡檢先在低倍鏡下尋找花粉母細(xì)胞，一般花粉母細(xì)胞先在低倍鏡下尋找花粉母細(xì)胞，一般花粉母細(xì)胞較大、圓形或扁圓形，細(xì)胞核大、著色較淺。而較大、圓形或扁圓形，細(xì)胞核大、著色較淺。而一些形狀較小，整齊一致著色較深的細(xì)胞是藥壁一些形狀較小，整齊一致著色較深的細(xì)胞是藥壁體細(xì)胞

17、，一些形狀處于中間略呈扇形的細(xì)胞是從體細(xì)胞，一些形狀處于中間略呈扇形的細(xì)胞是從四分體脫開后的小孢子或幼小花粉粒。四分體脫開后的小孢子或幼小花粉粒。如形狀較大，內(nèi)部較透明并具有明顯外殼的細(xì)胞如形狀較大，內(nèi)部較透明并具有明顯外殼的細(xì)胞則是成熟的花粉粒。則是成熟的花粉粒。觀察到有一定分裂相的花粉母細(xì)胞后，用高倍鏡觀察到有一定分裂相的花粉母細(xì)胞后，用高倍鏡觀察減數(shù)分裂各時期染色體的行為和特征。觀察減數(shù)分裂各時期染色體的行為和特征。壓片：將有分裂相的玻片，包被吸水紙，以左手拇指壓住載片的左端，右手拇指自左向右從蓋片處勻力壓過去，一次即可。壓片一方面是為了擠出多余的染液，另一方面把細(xì)胞壓扁在一個平面上，使

18、染色體分散開來，便于觀察?？酒喝舨牧先旧^深，可進(jìn)行烤片，將玻片在酒精燈火焰上來回擺動幾次，切勿烤沸?？酒善鸬椒稚淖饔?，即細(xì)胞質(zhì)染色變淺或褪掉，染色體著色較深且清楚，便于觀察。操作流程：取材 固定 保存（前期準(zhǔn)備） 取花藥 染色（掐擠花藥） 撿除殘渣染色加蓋片 烤片 （置換）壓片 鏡檢 繪圖。注意事項(xiàng)：a壓片不得用力過猛，以免將細(xì)胞壓碎；b壓片時不要使蓋片滑動，以防細(xì)胞錯位變形；c染液不宜多用；d烤片不要至沸。實(shí)驗(yàn)報告交到學(xué)習(xí)委員處減數(shù)分裂各時期染色體變化的主要特征如下減數(shù)分裂各時期染色體變化的主要特征如下：n第一次分裂：n前期：細(xì)線期：核內(nèi)染色體呈長線狀，互相纏繞，核仁核膜清晰可見。偶線期：同源染色體相互縱向靠攏配對，稱為聯(lián)會。此期時間很短，一般較難觀察到。粗線期：配對后的染色體逐漸縮短變粗，同源染色體內(nèi)的非姊妹染色單體間開始發(fā)生交換。雙線期：染色體縮得更短更粗，其基本數(shù)目可辯。同源染色體開始排斥，由于交換的結(jié)果，出現(xiàn)交叉結(jié)?？汕宄赜^察到交叉現(xiàn)象。終變期：染色體縮到最短最粗，核仁核膜仍清晰可見。此期是染色體計數(shù)的極好時期。中期：核仁核膜消失，以同源染色體為單位，排列在赤道板上，出現(xiàn)紡錘絲，形成紡錘體。后期：每對同源染色體，由來自兩極的紡錘絲牽引，分別向兩極移