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
蝗虫减数分裂的制片与观察
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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(Triticum aestivumLinn)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(Triticum aestivumLinn)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(Triticumaestivum Linn)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Carnoy fixative):
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。