有絲分裂及植物多倍體地誘導(dǎo)

遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)有絲分裂及植物多倍體的誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^洋蔥根尖的制片，初步學(xué)習(xí)植物根尖壓片法的技術(shù)基礎(chǔ)。了解細(xì)胞有絲分裂的整個(gè)過程以及染色體在各個(gè)時(shí)期的變化。學(xué)習(xí)染色體簡易永久的制片技術(shù)。了解和掌握秋水仙素溶液誘導(dǎo)多倍體的一般方法。了解植物多倍體的一般形態(tài)及多倍體的細(xì)胞學(xué)特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理有絲分裂是體細(xì)胞分裂的主要方式，一般發(fā)生在植物根尖或莖尖的分生組織。在有絲分裂時(shí)，細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)有很大變化，但一盒內(nèi)染色體的變化最為明顯，而且與規(guī)律的進(jìn)行。各種生物染色體在數(shù)目上和形態(tài)上是相對(duì)恒定的，并隨科屬種的不同而具有一定的特征。在洋蔥細(xì)胞中有8對(duì)共16條染色體，在有絲分裂過程中，每個(gè)染色體都能復(fù)制一份，然后分到兩個(gè)子細(xì)胞中，所以兩個(gè)子細(xì)胞與母細(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。從染色體的這種特異性、恒定性、連續(xù)性和在分裂過程中的準(zhǔn)確復(fù)制，表明染色體是遺傳物質(zhì)的載體，是遺傳傳遞規(guī)律的細(xì)胞基礎(chǔ)。在細(xì)胞遺傳學(xué)研究中，常常需要知道生物的染色體數(shù)目，而觀察有絲分裂的中期，能得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。有絲分裂的過程大致可以分成五個(gè)連續(xù)的時(shí)期。、間期細(xì)胞兩次連續(xù)分裂之間的時(shí)期稱為間期。根據(jù)蛋白質(zhì)和脫氧核糖核酸的合成，該期又可分為三個(gè)時(shí)期：合成前期（G1），合成期（S），合成后期（G2），染色體間期也完成了復(fù)制，但光學(xué)顯微鏡下還看不出染色體，更看不到一個(gè)染色體含有兩個(gè)染色單體。此時(shí)，細(xì)胞核經(jīng)固定染色后是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。、前期染色質(zhì)由網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)逐漸變成線狀的染色體。前期染色體由成雙存在的兩個(gè)染色單體構(gòu)成，由兩個(gè)著絲粒將它們連在一起，該期染色體逐漸由長變短，由細(xì)變粗，核仁逐漸消失，染色體在核腔中的分散程度隨之增加，并向核膜內(nèi)緣移動(dòng)，接著核膜逐漸消失。、中期核仁核膜全部消失，染色體隨機(jī)排列在赤道板上。從細(xì)胞分裂的極面觀察，染色體的數(shù)目和形態(tài)比較清楚，紡錘體已形成紡錘絲一端連接在染色體的著絲粒上，另一端集中在細(xì)胞的“極端”。染色體上的著絲粒準(zhǔn)確地排列在赤道板上，其余部分可留在赤道板的外面。、后期由于紡錘絲的收縮牽拉作用，每個(gè)染色體的著絲粒分開。兩個(gè)染色單體分別向兩極移動(dòng)，每個(gè)染色單體都有自己的著絲粒，染色單體已經(jīng)成為子染色體。由于著絲粒在染色體上的位置不同，染色體就出現(xiàn)不同的形狀，有“V”形，“L”形，桿形等。、末期細(xì)胞膜內(nèi)陷，胞質(zhì)分離，染色體被均等的分到兩個(gè)子細(xì)胞中去。 用秋水仙素溶液處理植物的種子或幼苗，是人們常用的人工誘導(dǎo)多倍體的有效方法。秋水仙素是從百合科植物秋種番紅花秋水仙的器官和種子中提取出來的。秋水仙素的作用在于防止有絲分裂細(xì)胞的紡錘絲的形成，而對(duì)染色體的結(jié)構(gòu)和復(fù)制無顯著影響。若濃度適合，藥劑在細(xì)胞中擴(kuò)散后，不至于發(fā)生嚴(yán)重的毒害，這樣縱裂為二的染色體不能向兩極分開，因而便產(chǎn)生了染色體數(shù)目加倍的重組核。當(dāng)藥劑的作用消除后，由于多倍體細(xì)胞繼續(xù)分裂，便得到多倍體組織。如果這種變化繼續(xù)到產(chǎn)生配子的階段，經(jīng)過多倍性的配子進(jìn)行受精以后，使產(chǎn)生新的多倍體植株。植物多倍體由于染色體加倍，遺傳性也發(fā)生相應(yīng)的變化。在栽培植株中，多倍體往往具有某些優(yōu)良的特性可能被利用。因此，用人為的方法誘導(dǎo)多倍體，已成為植物育種中的有效方法之一。 鑒定多倍體可以直接鑒定和間接鑒定，直接鑒定是將經(jīng)過秋水仙素溶液處理的根尖、莖尖進(jìn)行染色體計(jì)數(shù)，多倍體植株的染色體數(shù)目是加倍的。間接鑒定是根據(jù)多倍體植株外部形態(tài)變化的主要特征是巨大性這一點(diǎn)來進(jìn)行的。花粉粒和氣孔的增大常作為染色體數(shù)目加倍的輔助性指標(biāo)。 秋水仙素有劇毒，使用時(shí)，不可讓它與皮膚、眼、口鼻等接觸，以免造成危險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)材料洋蔥小燒杯，小刀片，剪刀，鑷子，顯微鏡，載玻片，蓋玻片，小試管，試管夾，水浴鍋，吸水紙，固定液，1NHCl試劑，醋酸洋紅染液，0.02%的秋水仙素，0.2%的秋水仙素，帶蓋的塑料小管實(shí)驗(yàn)步驟5月17日上午10點(diǎn)至12點(diǎn)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，找一個(gè)洋蔥，稍稍去除洋蔥外面干枯的鱗片，再用刀片稍微的削去干枯的須根，使其根部露出黃色的部分。將洋蔥根部朝下架在盛有水的小燒杯上，使其下不接觸水面。將洋蔥帶回寢室水培一周。使其萌發(fā)。5月24日上午10點(diǎn)至12點(diǎn)，將水培了一個(gè)星期的洋蔥帶回實(shí)驗(yàn)室。拿兩個(gè)帶蓋的塑料小管，一個(gè)管倒入0.02%的秋水仙素，另一個(gè)倒入固定液。在12點(diǎn)時(shí)，將長出的洋蔥根尖的一半的前端的1-2厘米剪下，放入0.02%的秋水仙素中，另一半不剪，直接連整個(gè)洋蔥一起放入0.2%的秋水仙素中培養(yǎng)，洋蔥根尖必須浸泡在0.2%的秋水仙素當(dāng)中。將小燒杯貼上標(biāo)簽，寫上自己名字，放在實(shí)驗(yàn)室的窗臺(tái)上培養(yǎng)。將裝了洋蔥根尖的0.02%的秋水仙素與固定液帶回寢室。4個(gè)小時(shí)以后，將洋蔥根尖從秋水仙素中取出，用水清洗后，放入固定液當(dāng)中。5月31日上午10點(diǎn)至12點(diǎn)，將浸泡在固定液當(dāng)中的洋蔥根尖帶回實(shí)驗(yàn)室。從窗臺(tái)上將貼有自己名字的燒杯拿回來，用剪刀剪下膨大的洋蔥根尖的前端，與固定液中的分別清洗好放入兩個(gè)小試管中。分別向兩個(gè)小試管中倒入足夠浸沒根尖的1NHCl的溶液。再用試管夾將小試管夾好，放入60度的水浴鍋中水解8分鐘。8分鐘后，從小試管中取出根尖，放在載玻片上，用刀片切除根尖上半透明的部分只留下發(fā)白的分生組織。滴入1滴醋酸洋紅染色10分鐘。染好色以后，將蓋玻片以45°輕輕地蓋在根尖上方，用一張吸水紙墊好后，用大拇指垂直摁壓根尖，使細(xì)胞分開。再在顯微鏡下分別觀察二倍體和多倍體的分裂過程。繪圖，拍照。結(jié)束實(shí)驗(yàn)，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，將各種儀器放回原處。實(shí)驗(yàn)結(jié)果多倍體圖片：二倍體圖片：實(shí)驗(yàn)結(jié)論洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞在有絲分裂時(shí)染色體數(shù)目與形態(tài)有規(guī)律的變化。多倍體細(xì)胞中可觀察到染色體的數(shù)目是二倍體的兩倍。實(shí)驗(yàn)中的問題 1、0.02%的秋水仙素培養(yǎng)4小時(shí)的作用？答：使細(xì)胞質(zhì)的粘度下降，并使微管蛋白解聚，抑制細(xì)胞分裂中紡錘體的形成，使細(xì)胞停留在分裂中期。增加中期分裂相的比例，并促使染色體縮短，使染色體輪廓更清晰。 2、