观察东亚飞蝗减数分裂

实验一 减数分裂
一 、实验目的
1. 了解动植物的生殖细胞的形成过程，深刻理解减数分裂的遗传学意义。

2. 掌握正确进行生殖细胞的取材和制作减数分裂玻片标本的技术。

3. 重点观察前期I ，认识减数分裂前期I 染色体的复杂变化。

二、实验原理
减数分裂是生物在形成生殖细胞的过程中所进行的一种特殊的有丝分裂。

1、特点：
（1）一次染色体复制,两次细胞分裂,配子染色体数目减半。

（2）长而变化复杂的前期I ，包括了同源染色体的配对、交换、分离等。

2. 减数分裂过程（以蝗虫雄配子的形成为例）
第一次减数分裂（重点观察该分裂中的前期）：
前期I ：此期时间较长、变化复杂, 按染色体形态变化又分为下列各期：
细线期（Leptotene ）：此期是减数分裂的开始，细胞和细胞核比周围组织的细胞要大些，染色质呈细线状，绕成一团，称染色线。

线上还可见到染色粒，其位置和大小很为固定。

有时在核膜内侧可见一深染的X 小体。

偶线期（zygotene 联会期）：细线形成后，同源染色体两两配对，称为联会。

蝗虫染色体的配对从一端开始，并聚集在核的一侧，另一侧仍散开尚未配对，这种图像很象花束。

雄性蝗虫生殖细胞只有一条性染色体，该染色体无配对现象。

粗线期（ pachytene ）：
同源染色体纵向配对后，彼此靠的很紧，然后变得粗短并散列在细胞核中，此时可见整个核中的图象较为稀疏，配对的染色体实为两个二分体紧靠在一起结果成为一个四分体（ tetrad ）。

联会复合体的结构完全形成；
●姊妹染色单体与非姊妹染色单体；
●非姊妹染色单体间进行交换，导致同源染色体发生片段交换(exchange)，同源染色体间发生遗传物质重组(recombination)。

双线期（diplotene ） ：
染色体进一步缩短，同源染色体开始互相排斥，互相分离（但不全分开），分离时可有某一点或两点扭在一起形成交叉，使二价体形态上呈X 型、O 型、和∞型。

同时出现染色体灯刷现象，可区分为11个四分体和一个X 染色体。

灯刷染色体（lampbrush chromosome ）
灯刷染色体是卵母细胞进行第一次减数分裂时，停留在双线期的染色体。

它是一个二价体，含4条染色单体，由轴和侧丝组成，形似灯刷。

染色体轴由染色粒（chromomere ，是指染色质凝集而成的颗粒）轴丝构成，每条染色体轴长400μm ，从染色粒向两侧伸出两个相类似的侧环，伸出的环是成对对称的，一个平均大小的环约含100kb DNA 。

第一次减数分裂 第二次减数分裂 精原细胞
精原细胞 初级精母细胞 初级精母细胞 精细胞 次级精母细胞 有丝分裂 生长
大多数动物的灯刷染色体出现在卵母细胞第一次减数分裂的双线期，例如软体动物、节肢动物中的甲壳类和大多数昆虫类、毛颚动物、棘皮动物和脊索动物。

有些动物灯刷染色体出现在精母细胞减数分裂的前期，例如多种直翅目和双翅目昆虫，部分两栖类以及猕猴和人等哺乳动物。

线虫的灯刷染色体可出现在间期体细胞中。

在植物界，某些大型单细胞藻类含有灯刷染色体。

高等植物雄性配子减数分裂中也出现灯刷染色体，例如垂花葱和玉米。

终变期（diakinesis）：
同源染色体进一步缩短，交叉点端移，该过程称为交叉端化(terminalization)。

二价体形成各种图象如“X”、“O”、“∞”、“V”和“+”等，形状更加明显，此时核膜、核仁消失。

中期I （metaphase I）：
染色体高度浓缩，灯刷现象消失，染色体边缘光滑、界限清晰。

核膜完全消失，纺锤体出现，四分体排列在纺锤体的中央。

从纺锤体的极面观察，n个二价体分散排在赤道板的附近，因而这也是鉴定染色体数目的重要时期之一。

后期I（anaphase I）：
每个四分体分成两个二分体（即同源染色体分开），由纺锤丝牵引移向两极，结果一极有11个二分体，另一极有11个二分体和一个X染色体。

从极面观，染色体在两极的排列形似两朵菊花。

末期I（telophase I）：
两组二分体分别到达两极，细胞拉长，中央凹陷，细胞质分为两部分，在每一部分，核仁、核膜重建，形成了两个次级精母细胞，次级精母细胞比初级精母细胞小。

中间期（interkinesis）
蝗虫减数分裂中间期极短，次级精母细胞经过此期染色体形态不变就进入第二次成熟分裂。

与间期的区别：
●时间很短暂。

在许多动物之中，甚至没有明显的停顿和间歇存在。

●不进行DNA复制，中间期前后细胞中DNA的含量也没有变化。

●染色体的螺旋化程度较高。

第二次减数分裂：
前期II：
时间很短, 染色体形态基本上与末期I相似, 不必在镜下寻找。

中期II：
各二分体排列在纺锤体中央，它与中期I图象比较不同在于染色体较小，与一般有丝分裂中期染色体相似即染色体为二分体，含有两条染色单体，由一着丝粒联系着。

后期II：
着丝粒纵裂为二，染色单体彼此分离，形成两组子染色体，分别向两极移动，每组子染色体
的数目只有精原细胞的一半。

末期II：
到达两极的子染色体聚集成块，逐渐解旋。

新的核膜、核仁重新出现，这时候的细胞称为精细胞。

一个精原细胞经过生长期成为初级精母细胞，再经过两次成熟分裂产生四个精细胞。

精细胞与一般间期细胞相似，但体积较小，核较大。

精子：
经过变形期形成精子，精子可分为头、中段和尾三部分（注：变形期精细胞→精子的变化过程是从圆形→椭圆形→梭形→丝状）。

头部——着色较深，主要为细胞核，外围一层极薄的细胞质，接近成熟的精子头部呈纺锤形或长纺锤形，完全成熟的精子头部呈针形。

中段——头部下方一个极短的区域，其中含有中心粒，完全成熟的精子中，中心粒不明显。

尾部——中段之后一条纤细的鞭毛状尾，起运动器的作用。

三、实验材料
东亚飞蝗—直翅目昆虫
实验材料：雄蝗虫的精巢
雄性蝗虫二倍体细胞染色体为23条，性染色体为XO型。

雄性生殖细胞有X型(有一条性染色体)和O型(没有性染色体)两种。

雌性蝗虫二倍体细胞染色体为24条，性染色体为XX型。

雌性生殖细胞只有X型一种。

蝗虫的精巢由多数精细管组成,各精细管中有许多不同发育阶段的生殖细胞。

四、实验器具和药品
普通光学显微镜、
卡诺固定液（乙醇：乙酸=3：1）
改良的苯酚品红溶液
五、实验步骤
1、蝗虫雌雄个体易于区别，一般雄虫个体较小，其腹部末端为交配器，形似船尾；而雌体较大，腹部末端分叉。

2、用镊子拉雄虫尾部，发现左右各一的黄色精巢组织块，剔除其它组织，先放入卡诺固定液中固定约24小时，之后70%的酒精中保存；
3、用解剖针从精巢上挑取1-2条丝状物（精细小管）放在载片上（可同时做两张玻片）。

4、加改良苯酚品红1-2滴，染色15分钟。

5、压片，显微镜下观察。

六、注意事项
1、注意不要使盖片移动
2、实验中材料始终不能干燥
3、压片时染液要充足
七、手写报告部分
手绘粗线期、双线期、浓缩期的图片，要求铅笔、点绘，并说明三时期各自的特点
八、思考题
1、制作一张好的玻片应该注意那些问题？
①盖玻片时，需要控制好敲片的力度既不致盖玻片破碎，又要使细胞相互分散开，还要防止细胞破裂。

②挑选曲细精管时，要挑选较粗的，因为较粗的曲细精管分裂旺盛，具有减数分裂各个时期的细胞，容易得到实验结果。

③观察时，染色体之间界限不是很分明，很难数清条数，这时应该在染色体的形状上观察，以分辨其减数分裂时期。

2、你所观察的分裂相中哪个分裂相最多，为什么？
从观察的结果来看 减数第一次分裂的前期内的不同阶段基本都能找到
同时还能看到后期I和末期II的精细胞。

其他各时期未能在视野中找到。

分析原因
①显微镜下，细胞颜色略有失真，其原因主要是光圈的问题，此时调大光圈，可使细胞看得更真实，分得更清楚
②部分细胞重叠很严重，一方面是压片力度不够，另一方面应该在显微镜的使用上更加注意，合理利用细准焦调节以减少不利影响。

③观察到有细胞破碎的现象，分析是敲打力度过大，或是压片时发生滑动所致。

④由于减数分裂二期的细胞较小，因而减二的前期中期较难看到
粗线期最多
由于粗线期的细胞大小较大，且细胞质较易透过且染色较深，并且粗线期时间较长，因而粗线期的细胞比例较多。