遗传学实验指导.docx

1、遗传学实验指导遗传学实验指导实验须知一、实验课的目的1、培养锻炼科学的思维方法、实事求是的科学态度和严格的科学作风，提高分析问题解决问题的能力。2、通过实验加深对理论的理解，学习掌握基本的分子生物学实验技能与实验方法，为今后的学习和研究打下一定的基础。3、培养学生爱护公物、爱护集体、团结互助的优良道德品质。二、实验课的要求1、课前必须预习，了解基本原理和主要步骤及意义，写出预习报告。2、上实验课必须穿白大衣，带实验讲义和实验报告纸。3、遵守实验制度，注意安全（如水、电、煤气、强酸、强碱、有毒物质等）。4、实验中要正规操作，动手动脑主动进行实验；掌握关键，力求得出准确结果；仔细观察，认真思考，及

2、时做好记录；综合分析得出正确结论。5、在实验过程中不许大声喧哗，有问题及时请教老师。6、器材、药品等按规定使用，严禁乱用乱放。7、爱护仪器，实验过程中因个人未能按实验要求操作而导致的器材损坏，按规章制度进行赔偿。8、实验结束后，相关器材要彻底清洗干净，放到指定位置。9、废弃物按要求分类收集、处理。10、值日生要打扫干净实验台、地面等，并负责关好门窗，检查水、电、煤气等。11、因故不能上实验者应有请假手续，是否进行补课由教研室研究决定。目录实验须知 1实验一 洋葱根尖压片与有丝分裂观察 3实验二 染色体组型分析 5实验三 减数分裂 7实验四 人工诱发多倍体植物 9实验五 植物的离体培养和快速繁殖

3、 11实验预习报告格式要求 13实验报告格式要求 13实验一 洋葱根尖压片与有丝分裂观察一、实验原理植物根尖的分生细胞的有丝分裂，每天都有分裂高峰时间，此时把根尖固定，经过染色和压片，再置放在显微镜下观察，可以看到大量处于有丝分裂各时期的细胞和染色体。二、实验目的1、 学习根尖染色体压片法。2、 掌握有丝分裂过程。三、实验材料洋葱（Aillumcepa）的鳞基四、实验器具和药品1.用具：染色板，载玻片，盖玻片，指管，温度计，试剂瓶，滴瓶，镊子，解剖针，毛边纸。2.药品：无水酒精，70酒精，冰醋酸，对二氯苯或秋水仙素，碱性品红，石碳酸，甲醛，山梨醇，二甲苯。卡诺固定液的配制：用3份无水酒精，加入

4、1份冰醋酸（现配现用）。染色液的配制：配方.石碳酸品红（Carbol.fuchsin），先配母液A 和B。母液A：称取3 克碱性品红，溶解于100 毫升的70酒精中（此液可长期保存）。母液B：取母液A10 毫升，加入90 毫升的5石碳酸水溶液（2 周内使用）。石碳酸品红染色液：取母液B45 毫升，加入6 毫升冰醋酸和6 毫升37的甲醛。此染色液含有较多的甲醛，在植物原生质体培养过程中，观察核分裂比较适宜，后来在此基础上，加以改良的配方，称改良石碳酸品红，可以普遍应用于植物染色体的压片技术。配方：改良石碳酸品红取配方.石碳酸品红染色液210 毫升，加入9098 毫升45的醋酸和1.8 克山梨醇（

5、sorbitol）。此染色液初配好时颜色较浅，放置二周后，染色能力显著增强，在室温下不产生沉淀而较稳定。五、实验说明1.根尖由于取材方便，是观察植物染色体最常用的材料，有些植物种子难以发芽，或仅有植株而无种子，也可以用茎尖作为材料。2.植物细胞分裂周期的长短不尽相同，通常在十到几十小时之间，温度明显地影响分裂周期，对于一个不太熟悉的实验材料，最好在特定温度下长根，掌握有丝分裂高峰期，以便得到更多的有丝分裂的细胞。3.前处理的目的是降低细胞质的粘度，使染色体缩短分散，防止纺锤体形成，让更多的细胞处于分裂中期，一般在分裂高峰前，把根尖放到药剂中处理34 小时。可处理的药剂很多，如秋水仙素、对二氯苯

6、、8-羟基喹啉等。4.解离的目的是使分生组织细胞间的果胶质分解，细胞壁软化或部分分解，使细胞和染色体容易分散压平，解离方法有酸解法和酶解法。（1）酸解法是用盐酸水解根尖，步骤简便、容易掌握，广泛应用于染色体计数、核型分析和染色体畸变的观察。根尖分生组织经过酸解和压片后，都呈单细胞，但是大部分分裂细胞的染色体还包在细胞壁中间。（2）酶解法常用于染色体显带技术或姊妹染色单体交换等项研究，通过解离和压片，使分生细胞的原生质体，能够从细胞壁里压出，再经过精心的压片，使染色体周围不带有细胞质或仅有小量细胞质，致使多项制片措施直接作用于染色体。六、实验步骤（一）将洋葱的鳞基，置于盛水的小烧杯上，放在25温

7、箱中，待根长到2cm 左右时，在上午九时摘下根尖，放到卡诺固定液中，固定24 小时。固定材料可以转入70酒精中，在4冰箱中保存，保存时间最好不超过二个月。（二）解离酸解：从固定液中取出大蒜或洋葱根尖，用蒸馏水漂洗，再放到0.1mol/LHCl 中，在60水浴中解离810 分钟，用蒸馏水漂洗后，放在染色板上，加上几滴改良石碳酸品红染色液，根尖着色后即可压片观察。（三）压片，把染色后的根尖放在清洁的载玻片上，用解剖针把根冠及延长区部分截去，加上少量染色液，并盖上盖玻片。一个解离良好的材料，只要用镊子尖轻轻的敲打盖玻片，分生组织细胞就可铺展成薄薄的一层，再用毛边纸把多余的染色液吸干，经显微镜检查后，

8、选择理想的分裂细胞，再在这个细胞附近轻轻敲打，使重叠的染色体渐渐分散，就能得到理想的分裂相，要达到这个目的，必需掌握以下几点：1.压片材料要少，避免细胞紧贴在一起，致使细胞和染色体没有伸展的余地。2.用镊子敲打盖玻片时，用力要均匀，若在压片时稍不留意，使个别染色体丢失，而被迫放弃一个良好的分裂相的细胞。（四）镜检观察：要求找到有丝分裂的各个时期的典型图像。七、作业：1、 绘制有丝分裂中期图。八、实验要求：1、学生要分组参与实验准备，参加的小组负责在课堂上向全班报告实验准备情况。2、课前写出预习报告，课前上交，方可参加实验，并准备课堂上的实验原理与实验基本步骤的提问。3、携带必备的工具参加实验，

9、如铅笔、实验报告纸、白大衣、教材等。4、在课堂上完成作业。5、在镜检观察时，如找到所要求的图像，要请老师检查一下再画图。实验二 染色体组型分析一、实验原理各种生物的染色体数目是恒定的。大多数高等动植物是二倍体（diploid）。也就是说，每一个体细胞含有两组同样的染色体，用2n 表示。其中与性别直接有关的染色体，即性染色体，可以不成对。每一个配子带有一组染色体，叫做单倍体（haploid），用n 表示。两性配子结合后，具有两组染色体，成为二倍体的体细胞。如蚕豆的体细胞2n=12，它的配子n=6，玉米的体细胞2n=20，配子n=10。水稻2n=24，n=12。有些高等植物还是多倍体。染色体在复制

10、以后，纵向并列的两个染色单体（chromatids），往往通过着丝粒（centromere）联在一起。着丝粒在染色体上的位置是固定的。由于着丝粒位置的不同，可以把染色体分成相等或不等的两臂（arms），造成中间着丝粒，亚中间着丝粒、亚端部着丝粒和端部着丝粒等形态不同的染色体。此外，有的染色体还含有随体或次级缢痕。所有这些染色体的特异性构成一个物种的染色体组型。染色体组型分析是细胞遗传学、现代分类学和进化理论的重要研究手段，也是一种简便的方法。二、实验目的1.学习分析染色体组型，计算有关数据。三、实验材料由实验室提供染色体制片或放大照片。四、实验器具和药品镊子，剪刀，绘图纸。五、实验说明染色体组

11、型分析方法分为两大类，一类是分析体细胞有丝分裂时期的染色体数目和形态。另一类是分析减数分裂时期的染色体数目和形态，均能得到染色体组型。这里我们要做的是有丝分裂时期的分析。各染色体的长臂与短臂之比称为臂率。臂率为1.01.7 的归为中间着丝粒染色体，用（M）表示。1.73.0 的归为亚中间着丝粒染色体，用（SM）表示。3.07.0 的归为亚端部着丝粒染色体，用（St）表示。7.0更大的归为端部着丝粒染色体，用（Ot）表示。用SAT 代表具随体的染色体，计算染色体长度时，可以包括随体也可以不包括，但均要注明。六、实验步骤（一）有丝分裂时期染色体组型分析1.测量：根据放大照片测量、记录染色体形态测量

12、数据如下：（3）总染色体长度=该细胞单倍体全部染色体长度（包括性染色体）之和 （5）列表（表格于实验结果中）（6）配对：根据测量数据，即染色体相对长度、臂率、着丝粒指数、次缢痕的有无及位置、随体的形状和大小等进行同源染色体的剪贴配对。（7）染色体排列：染色体对从大到小，短臂向上、长臂向下，各染色体的着丝粒排在一条直线上。有特殊标记的染色体（如含有随体的）以及性染色体等可单独排列。（8）翻拍或绘图。完成上述步骤的染色体剪贴，可以通过翻拍摄影或描图成为染色体组型图。高等植物属异源多倍体种类的较多，进行组型分析时，不完全根据染色体的大小进行排列，而事先要根据系统发育的来源进行分组，然后各组按大小进行

13、编排。例如，人工培育的小黑麦。来自小麦的染色体组是AABBDD，来自于黑麦的染色体组是RR，组型分析时不仅应将RR 分开，而且小麦本身是个天然的异源多倍体，又应分成AA、BB、DD 组几组进行分析。经常见到的植物如棉花、烟草、马铃薯以及许多果树、花卉均具有多倍体品种，分析时应特别注意。七、作业列表并说明。 八、实验要求：1、课前写出预习报告，课前上交，方可参加实验，并准备课堂上的实验原理与实验基本步骤的提问。2、携带必备的工具参加实验，如尺、铅笔、实验报告纸、白大衣、教材等。3、在课堂上完成作业。4、在镜检观察时，如找到所要求的图像，要请老师检查。实验三 减数分裂一、实验原理减数分裂是一种特殊

14、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、交换与分离等。二、实验目的1. 学习油镜的使用。2. 掌握减数分裂的各时期特征。三、实验材料减数分裂装片四、实验器具和药品1.用具：装片、吸水纸，显微镜。2.药品：二甲苯、石蜡油。五、实验说明在植物花粉形成过程中，花药内的一些细胞分化成小孢子母细胞（2n），每个小孢子母细胞进行二次连续的细胞分裂（第一次减数分裂和第二次减数分裂）。每一小孢子母细胞产生四个子细

15、胞，每个子细胞就是一个小孢子。小孢子内的染色体数目是体细胞的一半。在动物的有性生殖过程中，也有一个由双倍体到单倍体的减数过程。动物的精巢分化出精母细胞，精母细胞减数分裂，形成单倍染色体的精子。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。第一次减数分裂前期细线期：第一次分裂开始，染色质浓缩为几条细而长的细线。每一染色体已复制为二个单体，但在显微镜下还看不出染色体的双重性。偶线期：染色体形态与细线期没有多大变化，同源染色体开始配对。粗线期：同源染色体配对完毕，这种配对的染色体叫双价体，每个双价体含有四个染色单体，

16、但仅有两个着丝粒。染色体继续短粗。双线期：配对的同源染色体开始分开。由于染色单体间起过交换，同源染色体有交叉现象。染色体螺旋化程度加深。浓缩期：又叫终变期，交叉向染色体端部移动，交叉数减少，染色体变得更短粗。浓缩期末核膜消失。中期各个双价体排列在赤道上，纺锤体形成，两个同源染色体上的着丝粒逐渐远离。双价体开始分离。染色体数仍为2n，但每一染色体含有两个染色单体。后期两条同源染色体分开，分别移向两极。每一染色体有一着丝粒，带着两个染色单体。每一极得到n 条染色体。染色体数已减半。末期染色体解旋，又呈丝状，核膜形成，胞质分裂，成为二个子细胞。间期 在第二次分裂开始以前，两个子细胞进入间期。但有的植

17、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。后期两条染色单体分离，移向两极，每极含n 条染色体。末期染色体逐渐解螺旋，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，每个子细胞中只有n 个染色体。因为细胞分裂两次

18、，染色体只复制一次。六、实验步骤1、取减数分裂各时期装片观察，找到各时期典型图像，用油镜观察。七、作业1、 写出油镜使用注意事项。2、 列表比较减数分裂与有丝分裂的区别。八、实验要求：1、课前写出预习报告，课前上交，方可参加实验，并准备课堂上的实验原理与实验基本步骤的提问。3、携带必备的工具参加实验，如铅笔、实验报告纸、白大衣、教材等。4、在课堂上完成作业。实验四 人工诱发多倍体植物一、实验原理自然界各种生物的染色体数目是相当恒定的，这是物种的重要特征。例如玉米体细胞染色体有20 个，配成10 对。遗传学上把一个配子的染色体数，称为染色体组（或称基因组）用n 表示。如玉米染色体组内包含10 个

19、染色体，它的基数n=10。一个染色体组内每个染色体的形态和功能各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长和发育、遗传和变异。由于各种生物的来源不同，细胞核内可能具有一个或一个以上的染色体组，凡是细胞核中含有一套完整染色体组的就叫做单倍体，也用n 表示。具有两套染色体组的生物体称为二倍体，以2n 表示。细胞内多于两套染色体组的生物体称为多倍体。例如三倍体（3n）、四倍体（4n）、六倍体（6n）等，这类染色体数的变化是以染色体组为单位的增减，所以称作整倍体。在整倍体中，又可按染色体组的来源，区分为同源多倍体和异源多倍体。凡增加的染色体组来自同一物种或者是原来的染色体组加倍的结果，称为同源多倍体。如

20、果增加的染色体组来自不同的物种，则称为异源多倍体。多倍体普遍存在于植物界，目前已知道被子植物中有1/3 或更多的物种是多倍体，如小麦属（Triticum）染色体基数是7，属二倍体的有一粒小麦，四倍体的有二粒小麦，六倍体的有普通小麦。除了自然界存在的多倍体物种之外，又可采用高温、低温、X 射线照射、嫁接和切断等物理方法人工诱发多倍体植物。在诱发多倍体方法中，以应用化学药剂更为有效。如秋水仙素、萘嵌戊烷、异生长素、富民农等，都可诱发多倍体，其中以秋水仙素效果最好，使用最为广泛。秋水仙素是由百合科植物秋种番红花秋水仙（Colchicumautumnale）的种子及器官中提炼出来的一种生物碱。化学分子

21、式为具有麻醉作用，对植物种子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等可产生诱变作用。它的主要作用是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体不走向两极而被阻止在分裂中期，这样细胞不能继续分裂，从而产生染色体数目加倍的核。若染色体加倍的细胞继续分裂，就形成多倍性的组织，由多倍性组织分化产生的性细胞，所产生的配子是多倍性的，因而也可通过有性繁殖方法把多倍体繁殖下去。多倍体已成功地应用于植物育种，用人工方法诱导的多倍体，可以得到一般二倍体所没有的优良经济性状，如粒大、穗长、抗病性强等。三倍体西瓜、三倍体甜菜、八倍体小黑麦已在生产上应用。二、实验目的1.了解人工诱发多倍体植物的原理、方法及其在植物育种上的意义。2.观察多

22、倍体植物，鉴别植物染色体数目的变化及引起植物其它器官的变异。三、实验材料洋葱的鳞茎。四、实验器具和药品1.药品：0.1和0.025秋水仙素溶液，1mol/LHCl 溶液，改良石碳酸品红溶液（配方见实验一），碘化钾溶液。五、实验说明染色体加倍后必须进行鉴别。同源多倍体主要是根据形态特性来判断，如叶色、叶形及气孔和花粉粒的大小。最为可靠的方法，是制做根尖压片，然后检查细胞内的染色体数目，只有染色体数目加倍了，才能证明植株已诱变成四倍体。六、实验步骤（一）把洋葱2n=16鳞茎浸在0.1秋水仙素溶液24 小时。（二）用自来水冲洗23 次。（三）同期浸泡未经处理的洋葱鳞茎作为对照。（四）鉴定多倍体植物1

23、.观察四倍体洋葱、二倍体洋葱根尖的形态区别，细胞大小区别。2.制作根尖细胞压片，检查染色体数目（见实验一）。七、作业1、 列出染色体人工加倍的方法以及鉴别方法。八、实验要求：1、学生要分组参与实验准备，参加的小组负责在课堂上向全班报告实验准备情况。2、课前写出预习报告，课前上交，方可参加实验，并准备课堂上的实验原理与实验基本步骤的提问。3、携带必备的工具参加实验，如铅笔、实验报告纸、白大衣、教材等。4、在课堂上完成作业。5、在镜检观察时，如找到所要求的图像，要请老师检查。实验五 植物的离体培养和快速繁殖一、实验原理分化了的植物根、茎、叶细胞往往具有全能性，在一定条件下进行离体培养，给于一定的营

24、养与激素，可以脱分化为愈伤组织，由愈伤组织制备成细胞悬浮液，在一定的条件下经振荡培养，逐渐形成具有两极性的胚状体，经过进一步的分化培养，给于不同的营养和激素成分，又可以生出完整的小植株。植物的脱分化和分化培养，证明分化了的植物细胞仍具备形成全整植株所需要的全套基因。在一定条件下，活动的基因可以关闭、已关闭的基因又可以重新启动、再行由胚到成熟植株发育过程中有关基因的先后活动程序。二、实验目的1. 掌握无菌操作方法，将胡萝卜贮藏根培养成为愈伤组织。三、实验材料胡萝卜贮藏根每组二根。四、实验器具和药品每组铝饭盒3 个，大培养皿2 套，250 毫升烧杯2 只，漂白粉过滤液200毫升，70酒精，酒精棉花

25、，镊子2 把，保安刀2 把，小镊1 把，无菌水。脱分化培养基各组6 瓶，30 毫升/瓶MS 培养基：每升中含固体培养基：MS 液体加0.8琼脂脱分化培养：MS 培养基加2，4D2 毫克/升BA 0.2 毫克/升五、实验说明培养基的主要区别在于激素的成分和含量上，说明各种激素的出现和含量改变对于植物组织分化起着重要的作用。许多植物从脱分化到分化过程对培养基里激素成份要求严格、有的还要进行液体培养才能重新分化。例如，胡萝卜贮藏根组织，是最早用于研究植物细胞的全能性的材料，至今仍是研究脱分化的好材料，但当胡萝卜组织形成愈伤组织之后，若要它们重新分化，必须经过振荡培养和采用合适的培养基，条件较为复杂。

26、另一些植物，例如烟草的根、茎、叶和甘蓝的花茎等容易进行脱分化和分化培养，不需液体振荡培养可以在固体培养基上直接完成，是两类较好的实验材料。六、实验步骤（一）操作前用温水和肥皂将手充分擦洗干净，尽量做到不带菌。（二）将事先用自来水洗净的胡萝卜贮藏根切成一定的大小。（三）在超净工作台中，无菌操作，用70%乙醇洗涤30秒，再用0.1%升汞灭菌5分钟，最后用无菌水清洗3-5次。（四）削去外部，把剩余部分切成3mm3mm1.5mm 大小方块。（五）由小镊子，在无菌条件下，将组织小块放入盛有脱分化培养基的三角烧瓶中，每瓶放1-2块根组织块。写明日期，组号，姓名。（十一）2025避光培养34 星期后观察，记

27、录实验结果。七、作业1、观察并记录接种的脱分化培养的组织有无污染？原因是什么？2、 什么是愈伤组织？它的作用是什么？描述在实验中观察到的愈伤组织的状态。八、实验要求1、学生要分组参与实验准备，参加的小组负责在课堂上向全班报告实验准备情况。2、课前写出预习报告，课前上交，方可参加实验，并准备课堂上的实验原理与实验基本步骤的提问。3、携带必备的工具参加实验，如白大衣、教材等。4、本次实验的作业可以在观察记录实验结果后一周内交。5、实验中四人为一个小组，共同完成实验，每人至少接种一瓶材料。实验预习报告格式要求一、用学校统一印制的报告纸（或16开白纸）书写，不可打印。二、要求书写的内容：1、实验原理2、实验目的3、实验基本步骤（可简要写，也可用路线图表示）实验报告格式要求一、用学校统一印制的报告纸（或16开白纸）书写，不可打印。二、绘图必须用铅笔完成，要求用生物绘图的基本方法完成。三、要求书写的内容：1、 实验题目2、 实验材料3、 实验步骤（可简要写）4、 作业