1、實驗四 植物減數分裂染色體制備及觀察,1,實驗目的,1.了解高等植物減數分裂過程及染色體的動態變化。 2. 掌握制備植物細胞減數分裂玻片標本的技術和方法。,2,減數分裂的特點,減數分裂是一種特殊方式的細胞分裂，僅在配子形成過程中發生。 減數分裂的特點是：連續進行兩次分裂，而染色體只復制一次，結果形成4個子核，每個子核只含單倍體的染色體，即染色體數減少一半，所以叫做減少分裂。另外一個特點是前期特別長，而且形態和行為變化復雜，包括同源染色體的配對、交換與分離等。,3,減數分裂在遺傳上具有兩個重要的生物學意義：,1、性母細胞（2n）經過減數分裂形成染色體數減半的配子（n），經過受精作用雌雄配子結合形

2、成合子，染色體數恢復（2n），這樣在物種延續的過程中確保了染色體數目的恒定，從而使物種在遺傳上具有相對的穩定性。,2、在減數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，這些都是遺傳學分離、自由組合和連鎖互換規律的細胞學基礎，同源染色體的交換和非同源染色體的自由組合所產生的遺傳重組，又是生物變異和進化的重要遺傳基礎。,4,植物花粉形成過程,在植物花粉形成過程中，花藥內的一些細胞分化成小孢子母細胞（2n），每個小孢子母細胞進行2次連續的細胞分裂（第一次減數分裂和第二次減數分裂）。每一個小孢子母細胞產生4個子細胞，每個子細胞就是1個小孢子。小孢子內的染色體數目是體細胞的一半

3、（圖2-1）。,圖2-1減數分裂染色體行為示意圖,5,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過程，動物的精巢分化出精母細胞，精母細胞減數分裂形成單倍體的精子（圖2-2）,動物減數分裂的細胞行為示意圖 （圖2-2）,6,減數分裂和有絲分裂的染色體行為比較（圖2-3）,7,玉米花粉母細胞減數分裂過程（圖2-4 ）,8,9,蝗蟲精巢性母細胞減數分裂過程主要時期的染色體行為特征如圖2-4 1.細線期；2.偶線期；3.早粗線期；4.粗線期；5.晚粗線期；6.雙線期；7.終變期；8.中期I（側面圖）；9.中期I（極面圖）；10.早后期I；11.后期I；12.末期I；13.前期II; 14.中

4、期II；15.后期II；16.末期II;17.精細胞；18.精子,10,第一次減數分裂（減數分裂 I，包括染色體的復制）,玉米減數分裂 前期I 細線期：第一次分裂開始，染色體很細很長，呈細線狀在核內交織成網。每一染色體已經復制為兩個染色單體，但在顯微鏡下看不出染色體的雙重性。 偶線期：染色體形態與細線期差別不大，染色體比細線期粗，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。,11,粗線期： 染色體螺旋化，進一步縮短變粗，顯微鏡下可明顯看到每個染色體的兩個姐妹染色單體。 二價體由四個姐妹染色單體和兩個著絲點組成，這時非姐妹染色單體間有可能發生交換,12,雙線期：染色體進一步螺旋化，比

5、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交叉現象，出現交叉末端化，呈“X”、“V”、“O”、“”等形狀。 終變期: 染色體高度濃縮，染色體均勻地分散在核膜的附近，此時是檢查染色體數的最佳時期，這時核內有多少個二價體就說明有多少對同源染色體。,13,中期I 核仁、核膜消失，二價體均勻排列在赤道板上，紡錘體形成。從側面看，一個個二價體就象一列橫隊排列在細胞中；從極面看，一個個二價體分散在細胞質中，這也是染色體計數的好時期。,14,后期I二價體的兩個同源染色體分開（沒有著絲點的分開），由紡錘絲拉向兩極，染色體又變成了染色絲。末期I同源染色體分別到達細胞兩級，染色體變成了染色

6、質狀，核膜、核仁重新出現，形成兩個子核，每個子核染色體數目減半為n，同時細胞質分開形成兩個子細胞，叫二分體。,15,第二次減數分裂（減數分裂 I I，染色體不復制）,前期I I 染色體呈線狀，每個染色體由兩個姐妹染色單體，共用一個著絲點，二者間有明顯互斥作用，核膜消失。,16,中期I I 染色體排列在赤道板，每條染色體由兩個染色單體，共用一個著絲點。,17,后期I I 每個染色體從著絲點處分裂為二，分別移向兩極。 末期I I 移到兩級的染色體解螺旋，再次出現核仁、核膜，形成單倍的子核，此時減數分裂I形成的兩個單倍核形成4個單倍核，最后形成4個子細胞，叫四分體。,18,理想的植物細胞減數分裂玻片

7、標本在顯微鏡下可以觀察到減數分裂各個時期的典型細胞。,19,實驗材料玉米（ 2n=20）花藥、蠶豆（ 2n=12）花藥、小麥（ 2n=42）花藥、大蔥（ 2n=16）花藥、洋蔥（ 2n=16）花藥、番茄（ 2n=24）花藥。,實驗器具和藥品 器具 顯微鏡、鑷子、解剖針、蓋玻片、載玻片、大培養皿、酒精燈、吸水紙。,藥品 無水乙醇、冰醋酸、醋酸洋紅染液、石蠟、二甲苯、固定液（甲醇：冰醋酸=3：1）、加拿大樹膠、正丁醇或叔丁醇。,20,實驗步驟1. 取材,在一朵花的減數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 I、后期I。因此，適時取材是是觀察花粉母細胞減數分裂的關鍵步驟，不同材

8、料、不同地區或季節的取材適期略有差異。,（1）玉米雄穗 北方的玉米5月份取材，時間為上午8：30為好，夏玉米一般在7月份取材，以上午7：00-8：00為好，在玉米雌穗未抽出前的7-10d手摸上部（喇叭口下部）有松軟感覺，表明雄花序即將抽出。用刀在頂葉近喇叭口處縱向劃一刀，切開長10-15cm，剝出雄花序，頂端花藥長3-5 mm，花藥尚未變黃時取材為適期。 將采集的雄穗浸入卡諾氏固定液中固定12-24h后，用95酒精清洗凈醋酸氣味后，保存于70酒精中置冰箱保存備用。,21,2 小麥幼穗 在小麥抽穗前10-15天，當旗葉與下一葉片的葉枕相距14cm、幼穗長約4cm時，各不同部位小穗第1-2朵小花的

9、花藥表現為黃綠色時，一般正是處于減數分裂時期。采集的小穗按上述玉米雄穗的固定方法進行固定處理。,3 蠶豆花蕾 在早春（3-4月）蠶豆現蕾后，于上午8-10時，摘取長約lmm左右的花蕾，固定、保存。 4 大蔥花序 待3、4月份，大蔥花序長到棗一樣大時，顏色呈綠色（轉黃時已晚），采摘花序固定，制片時，取1個小花，挑出花藥，用醋酸洋紅染色法壓片觀察。,22,2. 制片 取1-3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1滴1%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。 然后用鑷子把花藥鑷碎，去掉肉眼見得到的殘渣，數分鐘后蓋上蓋玻片，包被吸水紙，用大姆指

10、勻力壓片，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來回擺動幾次，使之略作加熱。,23,3. 鏡檢 先在低倍鏡下尋找花粉母細胞，一般花粉母細胞較大、圓形或扁圓形，細胞核大、著色較淺。而一些形狀較小，整齊一致著色較深的細胞是藥壁體細胞，一些形狀處于中間略呈扇形的細胞是從四分體脫開后的小孢子或幼小花粉粒。 如形狀較大，內部較透明并具有明顯外殼的細胞則是成熟的花粉粒。 觀察到有一定分裂相的花粉母細胞后，用高倍鏡觀察減數分裂各時期染色體的行為和特征。,24,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

11、是為了擠出多余的染液，另一方面把細胞壓扁在一個平面上，使染色體分散開來，便于觀察。 烤片：若材料染色過深，可進行烤片，將玻片在酒精燈火焰上來回擺動幾次，切勿烤沸。烤片可起到分色的作用，即細胞質染色變淺或褪掉，染色體著色較深且清楚，便于觀察。,25,操作流程： 取材 固定 保存（前期準備） 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： a壓片不得用力過猛，以免將細胞壓碎； b壓片時不要使蓋片滑動，以防細胞錯位變形； c染液不宜多用； d烤片不要至沸。,26,實驗報告交到學習委員處,27,減數分裂各時期染色體變化的主要特征如下：,第一次分裂： 前期：

12、細線期：核內染色體呈長線狀，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，同源染色體內的非姊妹染色單體間開始發生交換。 雙線期：染色體縮得更短更粗，其基本數目可辯。同源染色體開始排斥，由于交換的結果，出現交叉結。可清楚地觀察到交叉現象。,28,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，分別向兩極移動，完成染色體數目的減數過程。此期同源染色體的兩個成員必然分離，非同源染色體間的各個成員以同等的機會結合，分別移向兩極。 末期：移向兩極的染色體群松開變細，核膜核仁重新出現，形成兩個子細胞，也叫二分體。,29,第二次分裂： 前期