1、实验八 减数分裂压片标本制备与观察实验目的实验目的n1.1.了解高等植物减数分裂过程及染色体的了解高等植物减数分裂过程及染色体的动态变化。动态变化。n2.2.掌握制备植物细胞减数分裂玻片标本的掌握制备植物细胞减数分裂玻片标本的技术和方法。技术和方法。减数分裂的特点减数分裂的特点n 减数分裂是一种特殊方式的细胞分裂，仅在配子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。形成过程中发生。n 减数分裂的特点是：连续进行两次分裂，而染色减数分裂的特点是：连续进行两次分裂，而染色体只复制一次，结果形成体只复制一次，结果形成4个子核，每个子核只个子核，每个子核只含单倍体的染色体，即染色体数减少
2、一半，所以含单倍体的染色体，即染色体数减少一半，所以叫做减少分裂。另外一个特点是前期特别长，而叫做减少分裂。另外一个特点是前期特别长，而且形态和行为变化复杂，包括同源染色体的配对且形态和行为变化复杂，包括同源染色体的配对、交换与分离等。、交换与分离等。减数分裂在遗传上具有两个重要的减数分裂在遗传上具有两个重要的生物学意义：生物学意义：n 1、性母细胞（、性母细胞（2n）经）经过减数分裂形成染色过减数分裂形成染色体数减半的配子（体数减半的配子（n），经过受精作用雌雄，经过受精作用雌雄配子结合形成合子，配子结合形成合子，染色体数恢复（染色体数恢复（2n），这样在物种延续的，这样在物种延续的过程中确
3、保了染色体过程中确保了染色体数目的恒定，从而使数目的恒定，从而使物种在遗传上具有相物种在遗传上具有相对的稳定性。对的稳定性。n 2、在减数分裂过程中包、在减数分裂过程中包含有同源染色体的配对含有同源染色体的配对、交换、分离和非同源、交换、分离和非同源染色体的自由组合，这染色体的自由组合，这些都是遗传学分离、自些都是遗传学分离、自由组合和连锁互换规律由组合和连锁互换规律的细胞学基础，同源染的细胞学基础，同源染色体的交换和非同源染色体的交换和非同源染色体的自由组合所产生色体的自由组合所产生的遗传重组，又是生物的遗传重组，又是生物变异和进化的重要遗传变异和进化的重要遗传基础。基础。植物花粉形成过程植
4、物花粉形成过程n 在植物花粉形成过程中，在植物花粉形成过程中，花药内的一些细胞分化成花药内的一些细胞分化成小孢子母细胞（小孢子母细胞（2n），每），每个小孢子母细胞进行个小孢子母细胞进行2次次连续的细胞分裂（第一次连续的细胞分裂（第一次减数分裂和第二次减数分减数分裂和第二次减数分裂）。每一个小孢子母细裂）。每一个小孢子母细胞产生胞产生4个子细胞，每个个子细胞，每个子细胞就是子细胞就是1个小孢子。个小孢子。小孢子内的染色体数目是小孢子内的染色体数目是体细胞的一半（图体细胞的一半（图2-1）。）。图图2-1减数分裂染色体行为示意图减数分裂染色体行为示意图n 动物的有性生殖过程中，也有一个由双倍动物
5、的有性生殖过程中，也有一个由双倍体到单倍体的减数过程，动物的精巢分化体到单倍体的减数过程，动物的精巢分化出精母细胞，精母细胞减数分裂形成单倍出精母细胞，精母细胞减数分裂形成单倍体的精子（图体的精子（图2-22-2）动物减数分裂的细胞行为示意图动物减数分裂的细胞行为示意图（图图2-2）减数分裂和有减数分裂和有丝分裂的染色丝分裂的染色体行为比较（体行为比较（图图2-3）玉米花粉玉米花粉母细胞减母细胞减数分裂过数分裂过程如图程如图2-4 蝗虫精巢性母细胞减数蝗虫精巢性母细胞减数分裂过程主要时期的染分裂过程主要时期的染色体行为特征如图色体行为特征如图2-4 1.细线期；细线期；2.偶线期；偶线期；3.
6、早粗线期；早粗线期；4.粗线期；粗线期；5.晚粗线期；晚粗线期；6.双线期；双线期；7.终变期；终变期；8.中期中期I（侧面（侧面图）；图）；9.中期中期I（极面图（极面图）；）；10.早后期早后期I；11.后后期期I；12.末期末期I；13.前期前期II;14.中期中期II；15.后期后期II；16.末期末期II;17.精细胞；精细胞；18.精子精子 第一次减数分裂（减数分裂第一次减数分裂（减数分裂 I，包括染色体的复制，包括染色体的复制）n 玉米减数分裂玉米减数分裂n 前期前期In 细线期：第一次分裂开始，染色体很细很长，呈细线状在核内交织成网。每一细线期：第一次分裂开始，染色体很细很长，
7、呈细线状在核内交织成网。每一染色体已经复制为两个染色单体，但在显微镜下看不出染色体的双重性。染色体已经复制为两个染色单体，但在显微镜下看不出染色体的双重性。(1)n 偶线期：染色体形态与细线期差别不大，染色体比细线期粗，同源染色体开始偶线期：染色体形态与细线期差别不大，染色体比细线期粗，同源染色体开始配对，形成二价体，每个二价体有一个着丝点。配对，形成二价体，每个二价体有一个着丝点。(2)n 粗线期：粗线期：n 染色体螺旋化，进一染色体螺旋化，进一步缩短变粗，显微镜步缩短变粗，显微镜下可明显看到每个染下可明显看到每个染色体的两个姐妹染色色体的两个姐妹染色单体。单体。n 二价体由四个姐妹染二价体
8、由四个姐妹染色单体和两个着丝点色单体和两个着丝点组成，这时非姐妹染组成，这时非姐妹染色单体间有可能发生色单体间有可能发生交换交换n 双线期：染色体进一步螺旋化，比粗线期变得更为粗短，更双线期：染色体进一步螺旋化，比粗线期变得更为粗短，更为清晰，二价体中的两条同源染色体相互分开出现交叉现象为清晰，二价体中的两条同源染色体相互分开出现交叉现象，出现交叉末端化，呈，出现交叉末端化，呈“X”、“V”、“O”、“”等形状。等形状。n 终变期终变期:染色体高度浓缩，染色体均匀地分散在核膜的附近，染色体高度浓缩，染色体均匀地分散在核膜的附近，此时是检查染色体数的最佳时期，这时核内有多少个二价体此时是检查染色
9、体数的最佳时期，这时核内有多少个二价体就说明有多少对同源染色体。就说明有多少对同源染色体。n中期中期In 核仁、核膜消失，二价核仁、核膜消失，二价体均匀排列在赤道板上体均匀排列在赤道板上，纺锤体形成。从侧面，纺锤体形成。从侧面看，一个个二价体就象看，一个个二价体就象一列横队排列在细胞中一列横队排列在细胞中；从极面看，一个个二；从极面看，一个个二价体分散在细胞质中，价体分散在细胞质中，这也是染色体计数的好这也是染色体计数的好时期。时期。后期后期I二价体的两个同源染色体分二价体的两个同源染色体分开（没有着丝点的分开），开（没有着丝点的分开），由纺锤丝拉向两极，染色体由纺锤丝拉向两极，染色体又变成了
10、染色丝。又变成了染色丝。末期末期I同源染色体分别到达细胞两同源染色体分别到达细胞两级，染色体变成了染色质状级，染色体变成了染色质状，核膜、核仁重新出现，形，核膜、核仁重新出现，形成两个子核，每个子核染色成两个子核，每个子核染色体数目减半为体数目减半为n，同时细胞，同时细胞质分开形成两个子细胞，叫质分开形成两个子细胞，叫二分体。二分体。第二次减数分裂（减数分裂第二次减数分裂（减数分裂 I I，染，染色体不复制）色体不复制）n 前期前期I In 染色体呈线状，每染色体呈线状，每个染色体由两个姐个染色体由两个姐妹染色单体，共用妹染色单体，共用一个着丝点，二者一个着丝点，二者间有明显互斥作用间有明显互
11、斥作用，核膜消失。，核膜消失。n 中期中期I II In 染色体排列在赤道板染色体排列在赤道板，每条染色体由两个，每条染色体由两个染色单体，共用一个染色单体，共用一个着丝点。着丝点。n 后期后期I In 每个染色体从着丝点处分裂为二，分别移向两极。每个染色体从着丝点处分裂为二，分别移向两极。n 末期末期I In 移到两级的染色体解螺旋，再次出现核仁、核膜，形成单移到两级的染色体解螺旋，再次出现核仁、核膜，形成单倍的子核，此时减数分裂倍的子核，此时减数分裂I形成的两个单倍核形成形成的两个单倍核形成4个单倍个单倍核，最后形成核，最后形成4个子细胞，叫四分体。个子细胞，叫四分体。理想的植物细胞减数分
12、裂玻片标本在显理想的植物细胞减数分裂玻片标本在显微镜下可以观察到减数分裂各个时期的微镜下可以观察到减数分裂各个时期的典型细胞。典型细胞。实验材料实验材料玉米（玉米（2n=20）花药。）花药。n 实验器具和药品实验器具和药品n 器具器具n 显微镜、镊子、解剖显微镜、镊子、解剖针、盖玻片、载玻片针、盖玻片、载玻片、大培养皿、酒精灯、大培养皿、酒精灯、吸水纸。、吸水纸。n 药品药品n 无水乙醇、冰醋酸、无水乙醇、冰醋酸、醋酸洋红染液、石蜡醋酸洋红染液、石蜡、二甲苯、固定液（、二甲苯、固定液（甲醇：冰醋酸甲醇：冰醋酸=3：1）、加拿大树胶、正丁、加拿大树胶、正丁醇或叔丁醇。醇或叔丁醇。实验步骤实验步骤
13、1.取材取材n 在一朵花的减数分裂的全过程中能观察染色体的在一朵花的减数分裂的全过程中能观察染色体的时间是很短的，一般在终变期、中期时间是很短的，一般在终变期、中期 I I、后期、后期I I。因此，适时取材是是观察花粉母细胞减数分裂。因此，适时取材是是观察花粉母细胞减数分裂的关键步骤，不同材料、不同地区或季节的取材的关键步骤，不同材料、不同地区或季节的取材适期略有差异。适期略有差异。n 玉米雄穗玉米雄穗n 北方的玉米北方的玉米5月份取材，时间为上午月份取材，时间为上午8：30为好，夏玉为好，夏玉米一般在米一般在7月份取材，以上午月份取材，以上午7：00-8：00为好，在玉米为好，在玉米雌穗未抽
14、出前的雌穗未抽出前的7-10d手摸上部（喇叭口下部）有松软感手摸上部（喇叭口下部）有松软感觉，表明雄花序即将抽出。用刀在顶叶近喇叭口处纵向划觉，表明雄花序即将抽出。用刀在顶叶近喇叭口处纵向划一刀，切开长一刀，切开长10-15cm，剥出雄花序，顶端花药长，剥出雄花序，顶端花药长3-5 mm，花药尚未变黄时取材为适期。，花药尚未变黄时取材为适期。n 将采集的雄穗浸入卡诺氏固定液中固定将采集的雄穗浸入卡诺氏固定液中固定12-24h后，用后，用95酒精清洗净醋酸气味后，保存于酒精清洗净醋酸气味后，保存于70酒精中置冰箱保酒精中置冰箱保存备用。存备用。n 2.2.制片制片n 取取1-31-3枚花药放在洁
15、净的载玻片上，用清洁刀片压枚花药放在洁净的载玻片上，用清洁刀片压在花药上向一端抹去，涂成薄层，然后滴在花药上向一端抹去，涂成薄层，然后滴1 1滴滴1%1%醋醋酸洋红染色液（或苏木精染色液），也可在花药酸洋红染色液（或苏木精染色液），也可在花药上滴上染色液。上滴上染色液。n 然后用镊子把花药镊碎，去掉肉眼见得到的残渣然后用镊子把花药镊碎，去掉肉眼见得到的残渣，数分钟后盖上盖玻片，包被吸水纸，用大姆指，数分钟后盖上盖玻片，包被吸水纸，用大姆指匀力压片，或用铅笔的橡皮头垂直轻敲。匀力压片，或用铅笔的橡皮头垂直轻敲。n 为了加深染色，可把载玻片平放在酒精灯火焰上为了加深染色，可把载玻片平放在酒精灯火焰
16、上来回摆动几次，使之略作加热。来回摆动几次，使之略作加热。n3.镜检镜检n 先在低倍镜下寻找花粉母细胞，一般花粉母细胞先在低倍镜下寻找花粉母细胞，一般花粉母细胞较大、圆形或扁圆形，细胞核大、着色较浅。而较大、圆形或扁圆形，细胞核大、着色较浅。而一些形状较小，整齐一致着色较深的细胞是药壁一些形状较小，整齐一致着色较深的细胞是药壁体细胞，一些形状处于中间略呈扇形的细胞是从体细胞，一些形状处于中间略呈扇形的细胞是从四分体脱开后的小孢子或幼小花粉粒。四分体脱开后的小孢子或幼小花粉粒。n 如形状较大，内部较透明并具有明显外壳的细胞如形状较大，内部较透明并具有明显外壳的细胞则是成熟的花粉粒。则是成熟的花粉粒。n 观察到有一定分裂相的花粉母细胞后，用高倍镜观察到有一定分裂相的花粉母细胞后，用高倍镜观察减数分裂各时期染色体的行为和特征。观察减数分裂各时期染色体的行为和特征。实验报告实验报告n实验目的实验目的n实验用品实验用品n实验原理实验原理n实验方法实验方法n思考题思考题n思考题思考题n 1.1.绘制观察到的植物（玉米）花粉母细胞减数分绘制观察到的植物（玉米）花粉母细胞减数分裂不同时期的典型细胞（染色体动态特征）。裂不同时期的典型细胞（染色体动态特征）。n 2.2.在双线期可以看到的交叉现象具有什么遗传学在双线期可以看到的交叉现象具有什么遗传学意义？意义？
