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玉米减数分裂观察

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一、实验目的
1.学习并掌握植物 减数分裂玻片标本的制作方法和技术;
2.了解高等植物花粉形成过程中的减数分裂过程,观察染色体 的动态变化规律。
二、实验原理
减数分裂(meiosis)是生物在形成性细胞过程中的一种特殊的细胞分裂 方式。在此过程中,二倍体(2n)的性母细胞,连续进行2次细胞分裂,而染色体仅分裂1次。结果,在1个性母细胞所形成的4个子细胞中,染色体数目减少-半。也就是说每个子细胞中只具有单倍的染色体(n)。
减数分裂在遗传上具有重要的意义。性母细胞(2n)经过减数分裂,形成染色体数目减半的配子(n)。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。另外,在减数分裂过程中,包含有同源染色体的配对、交换、分离和非同源染色体的自由组合,这些都为遗传学上的分离、自由组合和连锁互换规律提供了细胞学基础,并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。
减数分裂过程,包括第一次减数分裂MⅠ和第二次减数分裂MⅡ。在玉米的两次分裂之间,有一短暂的间期(有些生物则没有间期)。
三、实验材料
玉米雄花序
四、实验器具和药品
显微镜、解剖针、镊子、刀片、载玻片、盖玻片、吸水纸、小广口瓶等
固定液、改良苯酚品红等
五、实验过程:
1.材料的采集和存放
当玉米雄穗尖端露出以前7-10天时,先以手指挤摸穗尖的外部,觉得松软时,用刀片划开茎叶,取下幼穗分枝若干条,固定于新鲜卡诺氏固定液中。24小时后,依次换入90%,80%,70%乙醇溶液,最后于70%乙醇溶液中存放于4℃冰箱中待用。
2.玉米雄穗上的分裂时期
除太老的分枝以外,在每一个分枝中,以中部偏上区域为比较成熟的部分,从此往尖端或基部,小穗逐渐幼嫩。通常在一个分枝上从幼嫩的部位向较为成熟的区域混合制片,可以在一个片子中看到小孢子形成过程中的各个时期。玉米小穗是成对存在的,无柄小穗的发育时期比邻近的有柄小穗的发育时期要早,每小穗中有两朵小花,各有花药3个,第一朵小花比第二朵小花幼嫩,第一朵小花的分裂时期依各小穗着生部位不同有一定的顺序性,而同一朵小花的三个花药几乎处于同一发育时期。据此可以进行适当选材。
3. 涂抹制片的方法和步骤
先将少量雄穗分枝取出置于培养皿内,加进少许固定液,以防干去。然后用弯头解剖针从适当大小的小花内挑出花药3-4个,以蒸馏水冲洗干净,置于载玻片上。加上一滴改良苯酚品红染液,以刀片切断花药,再用解剖针尖轻压,或用小镊子轻轻挤压,挤出花粉母细胞,尽量挤净,然后除去杂质,微微捣开成堆的花粉母细胞,染色十分钟,盖上盖玻片,置于显微镜下进行观察。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。
为观察减数分裂过程,现把减数分裂各时期最主要的特点介绍如下:
1.间期Ⅰ:玉米的减数分裂中,间期细胞染色质松散,核内染色较为均匀。
2.减数第一次分裂
2.1 前期Ⅰ:整个前期,持续时间长、染色体变化较为复杂,它可分为五个亚期。
(1)细线期:染色体呈现细丝状,首尾不分地绕成一团。核仁明显。
(2)偶线期:同源染色体开始配对联会。
(3)粗线期:染色体逐渐变粗变短。在良好的制片中,可以数出染色体的对数。由于每条染色体已经复制为二,而着丝点还未分开,这样的染色体称二价体。
(4)双线期:染色体更为缩短。配对的染色体无始互相排斥而分开,此时可以看到染色体的交叉现象。
(5)浓缩期(终变期):染色体最为粗短,是染色体计数的最好时期。
2.2 中期Ⅰ:核仁、核膜消失,纺锤体(spindle)形成,染色体排列在细胞的赤道面上。但每对同源染色体的着丝点分、处在赤道面的两侧。
2.3 后期Ⅰ:同源染色体彼此分开,移向细胞两极。由于此时着丝点未分开,所以细胞两极的染色体数是性母细胞的一半,但每条染色体中依然含有两条单体。
2.4 末期Ⅰ:染色体到达细胞两极后逐渐解旋。核仁、核膜重新出现,在赤道面处形成新的细胞板1个性母细胞分裂为2个子细胞。每个子细胞中含有单倍的染色体(n)。

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