蝗虫减数分裂的制片与观察.docx

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蝗虫减数分裂的制片与观察

实验四减数分裂与配子形成

一、实验目的

1、观察减数分裂过程并熟悉减数分裂各个时期的特征及染色体的形态、数目的变化，为研究遗传基本规律奠定细胞学基础。

2、学习并进一步掌握动、植物减数分裂玻片标本的制作方法和基本技能。

3、了解动、植物的生殖细胞的形成过程。

二、实验原理

减数分裂是一种特殊方式的细胞分裂，仅在配子形成过程中发生。

这一过程的特点是：

连续进行两次核分裂，而染色体只复制一次，结果形成四个核，每个核只含单倍数的染色体，即染色体数减少一半，所以称作减数分裂。

另外一个特点是前期特别长，而且变化复杂，包括同源染色体的配对、交换、分离和非同源染色体的自由组合等。

在高等生物里雌雄性细胞形成的过程中，都是先由有性组织（如花药和胚珠、精巢和卵巢）中的某些细胞分化为孢母细胞（2n）,以及精母与卵母细胞（n）。

进一步由这些细胞进行一种连续二次的减数分裂，即减数第一分裂和减数第二分裂，最终各自产生4个小孢子（n）或精细胞（n），或是分别产生一个大孢子或卵细胞（n）与三个退化的极体（n）。

再经受精作用，雌、雄配子融合为合子，染色体数目恢复为2n。

这样，在物种延续的过程中，确保了染色体数目的恒定，从而使物种在遗传上具有相对的稳定性。

在分裂过程中，可以详细地到染色体的形态、数目、组成和染色体的鉴定和分析等，从而为遗传学研究中远缘杂种的分析、染色体工程中的异系鉴别、常规的组型分析以及三个基本规律的论证，提出了直接与间接的依据和细胞学基础。

并可导致了各种遗传重组的发生，为生物的进化提供了物质基础。

三、实验材料

小麦（TriticumaestivumLinn）幼穗，短角斑腿蝗（Catantopsbrachycerus）精巢。

四、实验器具和药品试剂

显微镜、解剖针、镊子、刀片、载玻片、盖玻片、吸水纸、小广口瓶等；卡诺氏固定液（Carnoy'sFluid）、45％醋酸和改良苯酚品红等。

五、实验方法和步骤

（一）小麦花药压片标本的制作与观察

1、 取材

当大田中的小麦处于孕穗早期时，选取旗叶叶耳与其下面一叶叶耳之间相距1～2cm的主穗，剥去外部叶鞘，剪下幼穗，投入Carnoy固定液中，固定4～24h后用70％酒精换冼两次，保存在70%酒精中。

2、压片

从70％酒精中取出一段幼穗，剥下一朵颖花，置载玻片上，用解剖针剥开内外颖，将花药剔出（花药长度以1～2mm为宜），在花药上加一滴改良苯酚品红染液，染色3～5min，然后持解剖针横切花药成2—4段，再用针头轻压，使花粉母细胞从花粉囊中挤出，尽量挤净，弃去药壁碎片，盖上盖玻片即可在显微境下观察。

盖上玻片时，不必施加压力，有多余的染液时，可用吸水纸吸去，但加上玻片后，不能来回移动。

若染色太淡，可在盖玻片边缘加一滴染液，让它渗进去继续染色并进行烤片，静置1～2分钟再压片，即可获得较清楚的制片。

如果染色效果不甚理想，可以置于酒精灯火焰上烘烤加强染色效果。

烘烤压片是一项很重要技术，比较烘烤前面细胞质与染色体的着色情况。

通常将片子在酒精灯光焰上来回移动，直到气泡逐渐扩大时为止，烘烤要反复多次进行，可使细胞染色尽量褪去，染色体得到充分鲜明的着色，如染色过深，可以在盖玻片边缘注一滴45%的冰醋酸，而在相对的边缘用吸水纸吸收在盖玻片下流动的染色液，直到胞质脱色而染色体仍清晰可见为止。

3、减数分裂时期的观察

先在低倍镜下找到花粉母细胞，然后转用高倍镜观察。

花粉母细胞与体细胞明显不同，主要特征是细胞及核的体积都较大。

观察辨认压片标本中的花粉母细胞处于减数分裂的哪个时期。

换用稍大或较小的花药进行压片与观察，简图表示你所看到的各个分裂时期．实验中同学之间可以相互参观和交流，借以扩大观察内容和范围。

（二）蝗虫精巢压片标本的制作与观察

1、取材

蝗虫染色体数目较少，染色体较大，易于观察，因此，蝗虫精巢一向被视为减数分裂实验传统材料。

蝗虫以夏秋两季采集为宜。

蝗虫雌雄个体的形态特征有明显的差别．雄体腹部末端为交配器，形似船尾，而雌体末端分叉，与雄体明显不同．捕到雄虫后用镊子夹住雄虫尾部，向外拉。

可见到一团桔黄色团状结构组织块，这就是蝗虫的精巢。

剔除精巢上的其它组织，将其放到Carnoy固定液中固定1.5～2小时后用70%酒精换洗两次，70％酒精中保存备用。

图4-1蝗虫雌雄个体的腹部末端形态特征

2、压片

挑起精细管，置载玻片上，除去外围脂肪，从中间切成两段，弃去后半段（近输精管端），留下前半段（因为前半段细胞分裂旺盛而后半段多为精于）。

滴一滴改良苯酚品红染液，同时以小镊子轻轻挤压精细小管外壁，以使性母细胞或减数分裂中各时期的细胞流出精细小管管壁，以利于观察。

染色10～15分钟后盖上盖玻片，用手指隔着吸水纸略加压力，使细胞散开，铺成单层。

随后便可放显微镜下观察。

3、减数分裂过程的观察

制成的临时压片标本中，除了正在进行减数分裂的细胞之外，还可看到精原细胞的有丝分裂过程。

仔细区分精母细胞和精原细胞，确定减数分裂各个时期，画图表示各期特征。

如制永久片，可以将玻片放在CO2干冰或生物切片半导体冰冻机上，待玻片结冰后，取出玻片，用刀片迅速揭开盖玻片，放在空气中干燥后，用封藏剂（加拿大树胶）封固。

六、作业

1、每人至少作出二张良好的临时片。

2、绘出下列各分裂时期的简图。

（1）终变期

（2）中期Ⅰ（3）后期Ⅰ

（4）中期Ⅱ（5）后期Ⅱ（6）四分孢子

3、联系有丝分裂实验，说明高等植物的染色体周史，染色体的恒定性、特异性和连续性。

4、减数分裂与有丝分裂有何区别？

子代与亲代的差异是由哪一种分裂造成的？

七、学习资料

1、实验材料的采集

在实验过程中，取材的时间对实验效果影响很大，除小麦以外，常用来进行减数分裂过程观察的植物有蚕豆、玉米、棉花和水稻等，其取材时间分别为：

1、蚕豆：

蚕豆现蕾后，于上午7～9时摘取茎顶幼小花序，将周围小叶和苞叶去掉，留长约1mm 左右的花苞，放入内装有卡诺氏固定液的广口瓶中，固定3～24小时，转入70%酒精中置冰箱内保存。

2、棉花：

棉花现蕾不久就开始进行减数分裂，由于花序分节着生，连续生长，所以常常按照花蕾的长度进行取材。

例如：

陆地棉，一般当三角苞长到1cm左右，花萼与花瓣等长，整个花蕾长约3-5mm时取样较好。

于上午6～9时依上述标准取材，固定保存方法同上。

3、水稻：

剑叶与其下一叶的叶枕平齐，即叶枕距为零时取材，早熟品种应适当提前，叶枕距可为负；晚熟品种应延迟，叶枕距应为正。

通常穗长6～8cm，颖花长3mm为花粉母细胞分裂始期；穗长13～15cm，颖花长4mm为减数分裂盛期；穗长达全长，颖花长6mm时为减数分裂终期。

于上午6～9时依上述标准取材，固定保存方法同上。

4、玉米：

玉米孕穗初期，早熟品种约10片完全展开叶，中熟品种约12～14片展开叶，晚熟品种约14～16片展开叶时取材。

从喇叭口往下捏叶鞘，有松软感觉，即为雄花序所在部位，用刀片纵向划一切口，剖开取出数条花序分枝检查，如果先端小颖花长3～4mm,花药长2～3mm时，花粉母细胞减数分裂相较多，即可取用。

取材时间一般为上午7～9时，固定保存方法同上。

2、减数分裂与配子形成过程

在适当的时机采集植物的花蕾或动物的精巢，经固定、染色压片后，就可以在显微镜下观察到细胞的减数分裂。

整个减数分裂可分为下列各个时期。

下面（图4-1）是以小麦（TriticumaestivumLinn）的减数分裂各个时期的照片。

第一次减数分裂

前期I

细线期（图4-1B）：

染色体呈很细的染色线，螺旋卷曲分散在细胞核内，沿着整条染色线分布着许多染色粒，形似念珠，在细胞核内，核仁清晰可见。

偶线期（图4-1C）：

同源染色体彼此接近，发生联会。

在细线期末，偶线期初，染色体或染色丝在细胞中的部位发生变化。

在植物细胞中，染色丝凝集成团，偏于细胞核的一边，称为凝线期，在这一时期，还出现染色质（丝）穿壁转移运动。

在动物细胞中，染色丝的一端聚集到核的一侧，而另一端呈放射状扩散，呈花束状，特称花束期。

凝线期或花束期一直延续到偶线期结束粗线期开始为止。

粗线期（图4-1D）：

同源染色体完成配对，成为二价染色体（或成对的同源染色体），染色体由于螺旋卷曲的结果而缩得很短，每一粗线期的染色体具有两条并列的染色单体，成对的同源染色体含有四条染色单体，称为四分体，核仁附着于特定的染色体上。

双线期（图4-1E）：

同源染色体之间彼此开始分离，但是在一个或多个点上互相交叉而又保持在一起，形似麻花。

在该期，同源染色体的两个染色单体之间发生交换。

终变期（图4-1F）：

染色体缩得更短，交叉移向染色体的中间或末端，呈现V型、8型、O型或x型。

染色体常移到核的周围靠近核膜的地方，是统计染色体的最好时期。

该期结束时，伴随着核膜的破裂和核仁的消失。

中期I（图4-1G、H）：

核膜和核仁已消失，染色体排列在赤道面上，两极出现纺锤体井与染色体的着丝点相连。

此时所有四分体都排列在纺锤体的中部，但并不发生着丝点的分裂现象，与有丝分裂不同。

后期I（图4-1I）：

每个四分体中的两个同源染色体，由于着丝粒的作用而彼此分离，逐渐向两极移动，形成两组染色体。

末期I（图4-1J）：

当两组染色体移动到两极后又聚集起来，核膜重新出现。

在第一次核分裂之后，有些物种紧接着就进行胞质分裂，如百合，洋葱等，但有些物种则不接着进行胞质分裂，而是在第二次核分裂后才进行胞质分裂，如蚕豆，聚合草等。

中间期（图4-1K）：

当减数第一次分裂后，两个子细胞（或核）经过一个很短的间期（即中间期），便进入减数第二次分裂。

随着物种的不同，中间期的长短不一。

但有的植物如延龄草（Trillium）和大多数动物不经过末期和间期，直接进入第二次减数分裂的晚前期。

第二次减数分裂

前期Ⅱ（图4-1L）：

染色体缩短变粗，染色体开始清晰起来。

每个染色体含有一个着丝粒和纵向排列的两条染色单体。

前期快结束，染色体更短粗，核膜消失。

中期Ⅱ（图4-1M）：

染色体排列在赤道面上，每个染色体含一个着丝粒、两条染色单体。

两条染色单体开始分离。

此时细胞的染色体数为n，每一染色体有两条染色单体。

后期Ⅱ（图4-1N）：

两条染色单体分离，移向两极，每极含n条染色体。

末期Ⅱ（图4-1O）：

染色体逐渐解螺旋，变为细丝状，核膜重建，核仁重新形成。

胞质分裂，各成为两个子细胞。

减数分裂结束，一个细胞经减数分裂形成四个子细胞（图4-1P），每个子细胞中只有n个染色体。

因为细胞分裂两次，染色体只复制一次。

图4-1小麦（TriticumaestivumLinn）的减数分裂过程

玉米花粉母细胞减数分裂过程（自Willian等）

公司产品：

大葱花蕾、黑麦花穗、普通小麦花穗、蝗虫精巢、减数分裂（大葱花蕾）实验试剂盒、减数分裂（黑麦花穗）实验试剂盒、减数分裂（普通小麦花穗）实验试剂盒、减数分裂（蝗虫精巢）实验试剂盒、。

试剂配制：

1、卡诺固定液Carnoyfixative）：

配方Ⅰ：

纯酒精3份+冰醋酸1份；配方Ⅱ：

纯酒精6份+冰醋酸1份+氯仿3份。

适用于植物组织和细胞学材料，为研究细胞分裂和染色体的优良固定液。

固定时间不宜过久。

2、改良苯酚品红染液：

原液A：

将3g碱性品红溶入100ml70%酒精，此液可长期保存。

原液B：

将10mlA液加入到90ml5%苯酚水溶液中。

原液C：

将55mlB液加入到6ml的冰醋酸和6ml的38%的甲醛中。

染色液：

取C液20ml，加45%冰醋酸80ml，充分混匀，再加入1g山梨醇，放置14天后

使用，可保存3年。

3、1％醋酸洋红（acetocarmine）：

适用于压碎涂抹制片，能使染色体染成深红色，细胞质成浅红色。

配方：

洋红1g；45％醋酸100ml，煮沸2h左右，并随时注意补充加入蒸馏水到原含量，然后冷却过滤，加入4％铁明矾溶液1～2滴（不能多加，否则会发生沉淀），放入棕色瓶中备用。

4、醋酸-地衣红染液：

   取45毫升醋酸，跟55毫升蒸馏水相混，加热，徐徐加入地衣红粉末1～2克，搅拌溶解后，缓缓煮沸2小时。

冷却后过滤，贮存在棕色瓶里。

5、减数分裂实验试剂盒：

A（固定的大葱花蕾、黑麦花穗、普通小麦花穗、蝗虫精巢尖）、B液（染色液）、C液（45%冰醋酸）、小平皿组成。