栽培四棱大麦核型分析

栽培四棱大麦核型分析

时间2016.11.1晚

摘要：对细胞中的染色体进行计数、测量、配对、排列并最终做出核型图的过程就叫核型分析(karyotype)。本实验结合Adobe Photoshop和Excel软件对栽培四棱大麦核型进行分析。使用Adobe Photoshop对栽培四棱大麦染色体图片进行处理，作出其核型图，同时使用Adobe Photoshop的标尺功能测量染色体的两臂、随体等长度并使用Excel记录相关数据。之后用Excel对数据进行处理，得到臂长百分比、臂比等数据，根据臂比判断染色体类型，写出核型公式，并使用Excel绘制图表功能绘制核型模式图。

1引言

任何生物都有特定的一组染色体，这组染色体的数目，每条染色体的形态特征(如两臂长度、着丝点位置、有无次缢痕、带型)；性染色体之间的形态差异，通常是比较固定的。将真核细胞、一个生物个体或一个物种的染色体数目及这些染色体在光学显微镜下所能观察到的形态特征称为核型(karyotype)。通常以核型图(karyogram)来表示核型，核型图使用染色体照片，先据染色体形态特征进行人工配对，在按一定规则将所有染色体排列起来，以图像形式呈现一个细胞、一个生物体或一个物种的核型。对细胞中的染色体进行计数、测量、配对、排列并最终做出核型图的过程就叫核型分析(karyotype)。利用臂长、臂比、次缢痕位置的平均值以及带纹位置这些数据，建立一个细胞、一个生物体或一个物种配子体数目的染色体模式图，叫做核型模式图(ideogram或ideogram)[1][2]。本实验结合AdobePhotoshop 和Excel软件对栽培四棱大麦核型进行分析。使用AdobePhotoshop对栽培四棱大麦染色体图片进行处理，作出其核型图，同时使用AdobePhotoshop的标尺功能测量染色体的两臂、随体等长度并使用Excel记录相关数据。之后用Excel对数据进行处理，得到臂长百分比、臂比等数据，根据臂比判断染色体类型，写出核型公式，并使用Excel绘制图表功能绘制核型模式图。

2 实验材料

2.1实验材料和器具

用Abobe photoshop等软件分析栽培四棱大麦有丝分裂中期细胞的显微数码照片。装有Adobe photoshop和Excel的个人电脑，版本不限。

2.2实验步骤

2.2.1绘制核型图

1)对图片预先处理，如裁剪，调整亮度、对比度，去污点等；

2)设置标尺为“毫米”。将背景色设置为白色；

3)增加画图长宽使下部空出空间放置移下来的的染色体。拉出蓝色参考线，染色体排在这条参考线上；

4)将染色体大致归拢。用套索工具圈选染色体，使形态特征明显易分辨的同源染色体进行配对。可以利用各种工具对染色体进行旋转、翻转等操作使其变得更加美观；

5)测量每一条染色体臂长、随体长。在工具栏中选测量工具，从端粒端开始，按动鼠标拖到着丝点中心；如臂是弯曲的，则可先沿直线拖到转折点后按住Alt键再向着丝点拖动，在工具选项栏上会显示折线的夹角大小及两段折线的长度，单位mm。按上法测出每条染色体的臂长、随体长，用Excel记录并计算臂比等各参数。

6)用文字工具标上染色体符号，另存为核型图。

2.2.2画核型模式图

1) 在Excel中将“绘制核型图”这一步所得的长、短臂及随体长度的平均值数据打开，将其中的长臂值改为负值；

2) 绘制模式图原型。选中长、短臂及随体长度三组数据，从菜单中选择堆积柱形图，调整Y轴的字体及其大小，左键单击选中Y轴，再右键点击，在弹出的菜单中选“设置坐标轴格式”，在“数字”选项中将小数位设为0，在“横坐标轴交叉”选项中选“坐标轴值”选项并填入Y轴最小的负数值，这样就将X轴放在图像的最下边；将主要网格线设置为无；选择添加图标元素→轴标题，向Y轴添加“相对长度(100%)”，向X轴添加“染色体序号”，保存文件。在讲文件另存为“核型分析.htm”，在保存的“核型分析.files”文件夹中找到image001.png文件，用photoshop打开；

3) 切出着丝点及次缢痕；

4) 将图像调整为黑白。将图像另存为“核型模式图.jpg”[3]。

3结果与讨论

3.1核型图

根据栽培四棱大麦的染色体图，结合AdobePhotoshop软件，绘制出其核型图(图 1)。该物种共有7对14条染色体，其中两对染色体具有随体。

图 1 栽培四棱大麦核型图

3.2核型模式图

应用AdobePhotoshop中的标尺对染色体两臂进行测量，并在Excel中记录数据，取三次平均值并取染色体的相对长度为核型模式图中的染色体臂长，同时计算臂比，最终得到(表1)的结果。使用Excel的绘制图表功能，绘制栽培四棱大麦的核型模式图(图 2)。

表 2栽培四棱大麦染色体臂长相对长度及臂比

染色体序号 1 2 3 4 5 6 7 随体0.85 0.99 短臂 3.56 3.43 3.42 3.32 2.63 2.26 2.21 长臂-4.10 -4.15 -3.81 -3.91 -3.51 -4.46 -3.37 臂比 1.15 1.21 1.12 1.18 1.34 1.97 1.52

图 2 栽培四棱大麦核型模式图

3.3核型公式

根据表 3染色体臂比值并结合染色体形态命名的方法[4]，可以看出1、2、3、4、5、7染色体标记为为m，6号染色体标记为sm，其中6、7号染色体有随体。再根据该物种为二倍体7对染色体，得出其核型公式为2n=2x=14=12m(2SAT)+2sm(SAT)。

参考文献

[1]Ferguson-Smith MA. 2001a. Karyotype. In Brenner, Sydney, ed. Encyclopedia of genetics,

V0l. 1. Academic Press, 2001, 996.

[2]Ferguson-Smith MA. 2001b.Idiogram. In Brenner, Sydney, ed. Encyclopedia of genetics, V0l.

1. Academic Press, 2001, 996.

[3]杨大祥. 遗传学实验. 第三版. 北京：科学出版社, 2016, 143-155.

[4] Levan A, K Fredga, A A Sandberg. 1964. Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Hereditas, 52(2): 201-220.