动植物减数分裂过程中染色体的行为观察

动植物减数分裂过程中染色体行为的观察田梦雅12级生物基地学号：201205171152 实验时间2014.09.16 摘要
减数分裂(meiosis)出现在进行有性繁殖的生物生殖细胞中，是配子形成过程中所发生的一种特殊有丝分裂，对有性生殖的生物具有重要意义。

本次实验通过制作和观察蝗虫精巢小管装片，掌握制片和染色技术，了解精母细胞减数分裂的一般规律及减数分裂过程中染色体行为的动态变化，并学会辨别处于不同减数分裂时期的细胞。

1.引言
减数分裂使亲代与子代之间的染色体数目保持恒定，这就为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础，并保证了物种的相对稳定，又由于减数分裂过程中发生同源染色体交叉互换等行为，从而为后代遗传多样性提供了物质基础。

在19世纪末期，人们对动植物有丝分裂与减数分裂中染色体的行为进行了大量的研究。

这与显微镜用薄片切片机的发明有很大关系。

1883年，Caldwell与Threlfall设计并制造了第一台能够切出足够薄，并且可进行连续切片的切片机，使得在显微镜下观察动植物染色体的效果大为提高，人们对动植物有丝分裂与减数分裂中染色体的行为进行了大量的研究。

100多年来，细胞遗传学家们对减数分裂过程中染色体的行为作了大量的、细致的研究分析，通过观察减数分裂的过程，研究染色体数目和结构的变异，较为全面地了解了减数分裂的各个时期及其特点，揭示了配子产生的过程。

对于雄性动物，减数分裂是精子发生过程的一部分，精子发生在精巢的曲精管中进行，包括有丝分裂、减数分裂和精子形成三个阶段，分别是精原细胞增殖产生两类精原细胞，其中一种分化为初级精母细胞，初级精母细胞进行减数第一次分裂生成次级精母细胞，次级精母细胞经减数第二次分裂产生精细胞，并经形态学变化及核蛋白转型修饰，形成精子。

具体
过程为：精原细胞增殖分化→初级精母细胞→前期Ⅰ（细线期→偶线期→粗线期→双线期→终变期）→中期Ⅰ→后期Ⅰ→末期Ⅰ→前期Ⅱ→中期Ⅱ→后期Ⅱ→精细胞→精子。

精子的产生是一个连续的过程，只是人为地划分为不同的阶段，以便于学习和辨别。

如下图所示，在蝗虫的曲细精管内，从上到下依次排列着不同发育时期的生殖细胞。

2.实验材料和方法
2.1 实验材料：显微镜、眼科镊、解剖针、载玻片、盖玻片、滤纸片、改良苯酚品红染液、固定的蝗虫精巢
2.2 实验步骤：
2.2.1 取材：对于动物来说，在生殖期间，雄蝗虫其精巢内不断进行着减数分裂，取材比较容易。

雌、雄容易鉴别，雄性个体较小，且腹部末端第九节腹板向上伸展形成形似船尾的生殖板。

取活的雄蝗虫,去掉双翅，再由腹部背面剖开，看到橘黄色的团块便是蝗虫精巢，将精巢投入0.7%的生理盐水中，剔去黄色的脂肪，即可看到精巢中细小的纤维状曲细精管。

2.2.2 固定：固定的目的是采用渗透力强的固定液将组织、细胞迅速杀死，使蛋白质沉淀，并尽量保持原有状态，有利于后续的解离、染色等。

比较常用、有效的固定液是卡诺固定液。

CarnoyⅠ：冰醋酸：乙醇=1：3（应用最为广泛）；
CarnoyⅡ：冰醋酸：氯仿：乙醇=1：3：6 （含油脂类较多的材料以及需要更加硬化的组织的固定）
将剔去脂肪的精巢投入卡诺固定液中，室温下固定2~6个小时，至精巢发白，转入70%乙醇置于4℃保存。

2.2.3 .染色
配制：原液——3g碱性品红溶于100ml的70%乙醇中，然后取10ml加入90ml的5%苯酚水溶液。

染色液：取原液45 ml加入6 ml冰乙酸和6 ml 37%的甲醛。

改良苯酚品红：取2-10 ml染色液，加入90-98 ml 45%的醋酸和1.8g山梨醇（适合于细胞核的染色，只有细胞核及染色体被染成紫红色，而细胞质不着色）
取2-3个精巢小管于载玻片上，加入1-2滴改良苯酚品红,染色6-10min。

2.2.4 压片: 将染色后的材料盖上盖玻片，在盖玻片上盖上两层吸水纸，用左手食指压紧，防止盖片滑动，用右手持解剖针，用针柄轻敲盖片，使材料均匀分散开，在显微镜下观察，如果细胞已均匀分散开，取下装片并垂直按压盖玻片1-2次。

3.实验结果
染色粒
细线期：从染色粒出现到染色体开始配
对的时期，如图点状物质为染色粒，并且其
附近开始出现细丝状物质。

偶线期：从同源染色体配对开始到完成，
染色体进一步浓缩变短、加粗。

如图染色体
比细线期加粗，但染色体组中每一个成员不
能分得很清楚，同源染色体之间开始联会配
对。

粗线期：同源染色体联会结束到同源染
色体分离，染色体明显缩短变粗。

如图染色
体彼此间分的更加清楚，染色体变深变粗，
短棒状的X染色体。

双线期：从交叉出现到交叉端化。

染色体进一步浓缩变短。

如图联会复合体已解体，同源染色体之间相互排斥形成交叉，呈洇墨迹状，但较细。

终变期：洇墨迹明显，边缘不光滑。

如图染色体边缘毛糙，染色体浓缩得最短，核仁、核膜消失。

比双线期的染色体短、粗，交叉数目减少。

中期Ⅰ：如图染色体边缘光滑，进一步变粗短，配对的同源染色体排列到赤道板上。

由于制片的问题，同源染色体重叠在一起，显微镜下可看到配对，但照片未拍出配对效果。

后期Ⅰ：同源染色体向细胞两极移动。

由于雄性蝗虫的染色体为23，单价体落后，随机到一极去（为X染色体）。

未观察到。

末期I：染色体移到两极后聚集在一起，逐步解螺旋而恢复到染色质状态。

重建核仁、核膜，进行胞质分裂形成两个子细胞。

前期II：与末期I紧密相连，时间短暂，形态与末期I相似。

未观察到。

配对的同源染色体
交叉
中期II：如图同一着丝粒连接的两条姐
妹染色单体排列在赤道面上，形成赤道板。

后期II：如图着丝粒分裂，两条姐妹染
色单体分离，并在纺锤丝的牵引下向细胞两
极移动。

末期II：染色体移到两极后，逐步解螺
旋形成染色质，重建核仁、核膜，进行胞质
分裂而形成精细胞。

圆形、细胞较小，经过
生长发育逐渐形成梭型的精子。

讨论
首先，对于本次实验来说，实验材料的选取十分关键，要选择端部粗圆的曲细精管，只有这样的曲细精管才会包含整个减数分裂不同时期的细胞，端部尖细的曲细精管可能还未开始减数分裂或者已经结束减数分裂，无法找全不同时期的细胞。

此外，制片时不要取过多的实验材料，会导致细胞叠在一起无法观察。

在压片过程中，尽量使细胞分散开，这样不仅容易观察，而且有助于染料的渗透。

观察前一定要垂直压几下装片，使染色体分散开，否则染色体条数、形态很难辨别。

本次实验比较考验细心和耐心程度，因为要将不同时期的细胞找全并不容易，有些减数分裂过程稍纵即逝，材料固定时很难遇到，足够幸运才能观察到。

虽然没有找到所有不同时期的细胞，但是在寻找、比对、讨论的过程中，已将书本理论与实际操作联系起来，基本能够辨别出细胞的分裂时期，对减数分裂有了更深的理解和认识。

参考文献
[1] 杨大翔.遗传学实验第二版
[2] 陈瑶，汪卫星，李晓林，郭启高，梁国鲁.减数分裂过程中染色体行为的研究概况
[3] 杨大祥.减数分裂的研究历史(中囤农业大学生物学院北京100094)
[4] 遗传学实验课件。