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遗传学实验指导


遗传学实验指导

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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知识的理解,学习掌握基本的实验技术和实验技能, 为今后学习和研究打下一定的基础。。 3.培养学生爱好公物,爱护集体,团结互助的优良道德品质。 二、实验课要求 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.上课必须穿白大褂,带实验讲义和实验报告纸。 3.遵守实验室制度,注意安全(水、电、暖、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,及时做好记录;综合分析得出正确的结果。 5.在实验过程中不诉大声喧哗,有问题及时请教老师或同学。 6.器材、药品等按规定使用,严禁乱用乱放。 7.爱护仪器,在实验过程中因个人未能安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,放到指定原位。 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,并负责关好门窗、检查水、电等。 11.因故不能上实验者应有请假手续。

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实验 1 植物染色体压片技术 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 学习植物材料的固定方法和常规压片技术;观察染色体的动态变化。 三、实验材料 洋葱(Aillum cepa)根尖 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,醋酸钠,碱 性品红,石炭酸,甲醛,山梨醇,二甲苯。 a 卡诺固定液的配制:用 3 份无水酒精,加入 1 份冰醋酸(现配现用)。 b 染色液的配制: 配方Ⅰ.石炭酸品红(Carbol.fuchsin),先配母液 A 和 B。 母液 A: 称取 3g 碱性品红, 溶解于 100mL 的 70%酒精中 (此液可长期保存) 。 母液 B:取母液 A 10mL,加入 90mL 的 5%石炭酸水溶液(2 周内使用)。 石炭酸品红染色液:取母液 B 45mL,加入 6mL 冰醋酸和 6mL 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Ⅱ,称改良石炭酸品红,可以普遍应用于植物染 色体的压片技术。 配方Ⅱ:改良石炭酸品红。取配方Ⅰ石炭酸品红染色液 2-10ml,加入 90-98ml45%的醋酸和 1.8g 山梨醇(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。 1N Hcl :浓 HCl82.5ml→1000ml 五、实验说明 1.有丝分裂主要发生在根尖、茎生长点及幼叶等部位的分生组织,根尖取 材容易, 操作和鉴定方便。 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.预处理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。预处理的方法有低温预处理和药物预处理。 (1)低温预处理
将材料浸在蒸馏水中,放在 1-4℃冰箱内离体处理 24h。此法效果很好,对染色体无破坏作 用,染色体缩短均匀,简便易行,各种作物都适用。(2)药物预处理:①0.05-0.2%秋水仙素 溶液与室温下处理 2-4h,对抑制纺锤体活动效果明显,易获得较多的中期分裂相,且染色 体收缩较直,有利于染色体结构的研究。②饱和对二氯苯溶液室温下处理 3-5h,对阻止纺 锤体活动和缩短染色体效果也较好, 但对染色体小而多的植物来说不利于染色体的计数。 ③ 0.002-0.00mol/L8-羟基喹啉 18℃条件下处理 5-6h,可以引起细胞粘度的改变,导致纺锤体活 动受阻,使中期染色体在赤道面上保持相应的排列位置。缢痕区也较为清晰。一般认为对中 等或长染色体的植物较合适。④70ppm 放线菌酮和 250ppm8-羟基喹啉的混合液于 25℃条件

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下,根尖不离体处理 5h,可获得大量的分裂相,是最值得首选的预处理方法。

4.固定是将新鲜的活组织从生物体取下后,立即投入固定剂中,借助化学药 品的作用,使细胞保持原有形态、结构的一种手段。其目的是:(1)迅速防止细胞死
亡后的变化,防止自溶、腐败,尽量保持生长状态结构;(2)使细胞中的蛋白质、脂肪、糖、 酶等成分转变为不溶性物质,以保持生前的形态;(3)使组织内各种物质成分产生不同的折 光率,便于观察和鉴定;(4)使不同组织成分对染料有不同的亲和力,便于染色;(5)防止细 胞过度收缩或膨胀,失去原有的形态结构。常用的固定液有:酒精、甲醛水溶液、冰醋酸 (0.3-0.5?)、AF 液(90ml 乙醇+10ml 甲醛 用于固定大块组织) 、卡诺氏固定液(冰醋酸: 氯仿:无水乙醇=1:3:6) 、改良卡诺氏固定液(冰醋酸:无水乙醇=1:3)等。固定液用量:组织 块体积的 20 倍。

5.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。 6.压片时必需掌握以下几点: ⑴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。 ⑵用铅笔的橡皮头或小镊子的柄端轻敲盖玻片, 使材料均匀分散, 然后压片。 压片时用力要适当,不要移动盖玻片。 7. 染色的原理是染料通过毛细作用或渗透作用进入组织内部;组织吸附染 料; 染料进入细胞, 由于吸收作用而留在细胞内部。 染料分为碱性染料 (苏木精、 卡红、醋酸洋红、碱性品红等)和酸性染料(伊红 Y、刚果红、苦味酸、酸性品 红)两种,碱性染料染细胞核;酸性染料染细胞质。 六、实验步骤
流程: 固定好的根尖→水洗 2-3 次→1N HCl7-8min→水洗 2-3 次→取材(1/2 分生区)→切 碎→染色 6-7min→加盖玻片→轻敲→压片→观察。

1.材料准备 将洋葱放在加满水的广口瓶上,使其根茎部接触水面,然后转移到 25-28℃ 的条件下培养。待根尖长到 2cm 左右使,在上午 9-10 点剪取根尖备用。 2.预处理 用 0.1%或 0.02%秋水仙素溶液中,浸泡处理 3-4 小时。 3.固定 经过前处理的根尖放到卡诺固定液中, 固定 24 小时。 转入 70%酒精中, 在 4℃ 冰箱中保存待用,保存时间最好不超过二个月。 4.解离 酸解:从固定液中取出洋葱根尖,用蒸馏水漂洗,放入 1N HCl 或酸解液(浓 盐酸:95%乙醇=1:1)中,在 60℃水浴中,解离 8-10 分钟,用蒸馏水漂洗后, 放在上,加上培养皿中。 5.压片

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把根尖放在清洁的载玻片上,用解剖针把根冠及延长区部分剪去,加少量染 色液(几滴),染色 10-20 分钟,盖上盖玻片。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。 6.显微镜观察 低倍镜下找到分生区细胞, 其特点为等直径细胞。 细胞质浓厚, 细胞核较大, 占细胞体积的 3/4。可以观察到有丝分裂过程中不同分裂时期的染色体。选取不 同分裂时期的典型细胞, 换高倍镜观察, 注意细胞核染色体及纺锤体的变化动态。 7.封片。 把压好的玻片标本,放在干冰或冰箱结冰器时冻结。然后用刀片迅速把盖玻 片和载玻片分开,用电吹风把玻片吹干后,滴上油派胶,加上盖玻片和载玻片封 片,或经二甲苯透明后,滴中性树胶,加盖玻片封片,做成永久封片。 七、作业: 1.制作具有丝分裂图像的细胞学片子 1-2 张。 2.经实验观察,洋葱有多少条染色体? 3.绘制两种不同的有丝分裂分裂相。 八.讨论 1.经实验观察,洋葱有 16 条染色体。 2.显微镜下观察到的洋葱细胞大多处于细胞分裂间期,原因是细胞分裂周 期中间期维持时间较长,所以固定细胞时处于间期的细胞数量最多。 3.由于压片角度不同,处于分裂中期的细胞纺锤丝较难观察,染色体表现 为充满整个细胞。分裂前期细胞染色体呈丝状,非棒状,充满整个细胞。处于后 期及末期的细胞染色体明显分成两部分。 4.显微镜下观察到的某些细胞核中有明显的两种颜色,为染色不均匀造成, 而非处于细胞分裂后期。

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实验 2 果蝇的饲养管理和性状观察 一、实验原理 果蝇(Drosophila melanogester)双翅目,果蝇属。具完全变态。果蝇在 20~ 25℃时,每 12 天左右可完成一个世代,生活史较短;繁殖能力强,每只受精的 雌果蝇可产卵 400~500 个。培养果蝇的饲料来源广泛,价格便宜;果蝇常温下 就可生长繁育,饲养容易;不同形态的突变型多达 400 个以上,便于观察分析; 且染色体数目较少(2n=8) ,加之其唾腺染色体巨大,因此是遗传学研究中常用 的实验材料。 二、实验目的 了解果蝇的生活史,学会饲养果蝇;能够辨别果蝇雌雄性别及常见突变型; 掌握实验中的处理方法和技术。 三、实验材料 果蝇野生型品系:红眼、直刚毛、长翅、灰体(++、++、++、++) 。 果蝇突变型品系: 1.白眼、卷刚毛、小形翅(ww、sn3sn3、mm) 2.长翅、黑檀体(++、ee) 3.残翅、灰体(vgvg、++) 4.白眼、灰体(ww、++) 四、实验用具药品 1.仪器用具:双目解剖镜、恒温箱、高压灭菌锅、天平、放大镜、培养瓶、 白瓷板、镊子、纱布、吸水纸、牛皮纸、毛笔、油性笔。 2.原料:玉米粉、酵母粉、蔗糖、琼脂、蒸馏水。 3.药品:乙醚、70%酒精、丙酸 五、实验步骤 1.果蝇培养基的制备 ⑴带瓶塞三角瓶灭菌备用 ⑵玉米培养基配方(1000ml) : 表 1 果蝇培养基配方
玉米面 85g 红糖 65g 琼脂 8.5g 干酵母 7g 正丙酸 5ml

⑶⑶水溶琼脂→加红糖→加搅好的玉米面→煮沸→加水到 1000ml→冷却→ 50℃左右加入酵母粉→加入正丙酸(防腐剂) 。 2.果蝇操作 ⑴麻醉 取一麻醉瓶,瓶口应与培养瓶大小相仿,取一棉花塞,在塞入瓶口的一面滴 加 3 滴乙醚,将果蝇转入麻醉瓶内,翻转麻醉瓶使其瓶口朝上,迅速将滴有适量 乙醚的棉塞盖住麻醉瓶口,约一分钟左右果蝇倒卧于瓶底,即可将果蝇倒出进行 操作。 注意:过度麻醉将导致果蝇死亡。 ⑵搬移果蝇至新培养瓶或麻醉瓶 取新培养瓶一瓶,将棉塞略为松动,放置于右手侧,取欲转移之果蝇培养瓶 置于左手侧,以左手握住瓶颈,两指轻扣棉塞顶部,以右手轻拍瓶底使果蝇掉落 于培养基表面,将培养瓶置于左手侧,拔起棉塞以左手两指夹住棉塞外端,再将 置于右手侧之新培养瓶棉塞拔起,以右手两指夹住棉塞外端,再以右手将新培养
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瓶倒扣于旧培养瓶上,再以左手握住两瓶口相接处,翻转使新培养瓶位于下方, 然后以右手掌心轻拍新培养瓶瓶底,使果蝇掉落于新培养瓶瓶底,然后迅速盖上 各瓶棉塞。 ⑶ 杂交试验 为避免麻醉的果蝇直接掉落于培养基表面而粘着于培养基表面致死, 可将培 养瓶横放,将麻醉的果蝇倒于瓶壁,待其苏醒后再将培养瓶正立。 ⑷果蝇计数 取一张白纸,沿对角线对折然后展平,平置于桌面,将麻醉之果蝇倒于对角 线折痕上,以尺、毛笔或解剖针拨弄果蝇使其均匀分散于对角线折痕上,然后沿 对角线将雌雄果蝇分类拨入各侧。 3.果蝇生活史的观察

图 1. 果蝇的生活史 1.卵 2.一龄幼虫 3. 二龄幼虫 4.三龄幼虫 5.蛹 6.成虫
果蝇的生活周期长短与温度关系很密切。 30℃以上的温度能使果蝇不育和死亡, 低温则 使它的生活周期延长,同时生活力也降低,果蝇培养的最适温度为 20-25℃。 表 2 果蝇生活周期长短与温度的关系 10℃ 卵?幼虫 幼虫?成虫 57 天 15℃ 18 天 20℃ 8天 6.3 天 25℃ 5天 4.2 天

从表中可以看出,25℃时,从卵到成虫约 10 天;在 25℃时成虫约活 15 天。 卵:羽化后的雌蝇一般在 12 小时后开始交配,两天后才能产卵。卵长 0.5mm,为椭圆 形,腹面稍扁平,在背面的前断伸出一对触丝,它能使卵附着在食物(或瓶壁)上,不致深陷 到食物中去。 幼虫:从卵孵化出来后,经过两次蜕皮,发育成三龄幼虫,此时体长可达 4-5mm。肉 眼可见其前端稍尖部分为头部,上有一黑色斑点即为口器。口器后面有一对透明的唾液腺, 透过体壁可见到一对生殖腺位于躯体后半部上方的两侧, 精巢较大, 外观上是一明显的黑点,
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而卵巢则较小,可以此作为鉴别。幼虫活动力强而贪食,它们在培养基上爬行时,留下很多 条沟,沟多而且宽时,表明幼虫生长良好。 蛹:幼虫生活 7-8 天准备化蛹,化蛹前从培养基上爬出,附着在瓶壁上,逐渐形成一梭 形的蛹.在蛹前部有两个呼吸孔,后部有尾芽,起初蛹壳颜色淡黄而柔软,以后逐渐硬化, 变为深褐色,表明即将羽化了。 成虫:幼虫在蛹壳内完成成虫体型和器官的分化,最后从蛹壳前端爬出。刚从蛹壳里羽 化出来的果蝇虫体比较长,翅膀尚未展开,体表尚未完全几丁质化,故呈半透明的乳白色。 透过腹部体壁,可以看到黑色的消化系统。不久,变为短粗圆形,双翅展开。体色加深。如 野生型初为浅灰色,然后呈灰褐色。

4 .果蝇成虫形态特征观察 ⑴果蝇成虫分为头、胸、腹三部分 ⑵头部有一对大的复眼,三个单眼和一对触角。 ⑶胸部有三对足,一对翅和一对平衡棒。 ⑷腹部背面有黑色环纹,腹面有腹片,外生殖器位于腹面末端,全身有许多 体毛和刚毛。 5.果蝇几种突变类型的观察
表 3 果蝇常见突变形状特征 突变形状名称 白眼 棒眼 檀黑体 黑体 黄身 残翅 焦刚毛 小翅 基 因 符 号 w B e b y vg sn m 形 状 特 征 复眼白色 复眼横条形 体呈乌木色,黑亮 体呈深色 体呈浅橙黄色 翅退化,部分残留不能飞 刚毛卷曲如烧焦状 翅较短 所在染色体 X X IIIR IIL X IIR X X

6.雌雄性果蝇鉴别 区别 体形 腹部末端 表 4 雌雄果蝇形态学特征 雌果蝇 雄果蝇 个体较大 腹部末端较尖 个体较小 腹部末端较钝 腹部背面有三条黑条纹,最后一条 极宽,并延伸到腹面

腹 部 背 面 黑 色 条 腹部背面有五条黑条纹 纹数

第 一 对 足 跗 节 前 外生殖器较简单,有阴道板 外生殖器较复杂,有生殖弧、肛上 端性梳有无 和肛上板等结构 板、阴茎等结构 腹部腹面腹片数 外生殖器结构 腹部腹面有 6 个腹片 无性梳 腹部腹面有 4 个腹片 前腿跗节上有性梳

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图 2. 雌雄果蝇形态特征图 7、果蝇的性别决定
⑴染色体组成 果蝇为二倍体 2n=8, 雌雄基因平衡理论:对果蝇而言,X 染色体上有决定雌性的基因,常染色体上有决定雄 性的基因存在,其比值决定果蝇的雌或雄,Y 染色体只与育性有关,而与性别无关。 ⑵果蝇的性别决定 果蝇的性别决定为 XY 型,Y 染色体在性别决定上不起作用,只与育性有关。含有 Y 染色体,可产生正常的配子,不含 Y 染色体,则配子不育。性别决定与性比值(性指数) 有关。 X/A=1 则为雌性;X/A=0.5 则为雄性。 X/A>1,为超雌;X/A<0.5,则为超雄;0.5<X/A<1 则为中间性。 雌雄基因平衡理论:果蝇 X 染色体上有很多雌性基因,常染色体上有很多雄性基因,Y 染色体上很少或没有与性别决定有关的基因,因此性别决定于基因的平衡。 ⑶果蝇的连锁群 X 染色体上有 141 个基因;第 2 染色体上有 228 个基因;第 3 染色体上有 156 个基因; 第 4 染色体上有 12 个基因。 ⑷同源染色体:来源相同、结构相似、控制的形状相同,在减数分裂中配对的一对染色 体。

8、果蝇饲养:分别挑取 5 对野生果蝇和 5 对白眼果蝇到空瓶中饲养,贴上标
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签,写明组合、日期、实验者姓名。饲养两周后供下次实验使用 八、作业 1.你如何能准确鉴定果蝇的雌雄个体?要领是什么? 2.果蝇的生活史分几个阶段?,你所观察到的不同类型的果蝇在整个生活 史阶段有什么差异? 3.配制果蝇培养基时应注意什么问题? 4.将野生型和几种突变型性状观察的结果填表 。 5.每组配制 4~6 瓶果蝇培养基。

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实验 3 果蝇的两对因子的自由组合 一、实验原理
遗传规律验证:位于非同源染色体上的两对等位基因,其杂合体在形成配子时,等位基 因间必然按分离定律分离进入不同的配子, 而非等位基因问则可自由组合进入同一配子, 这 样分配的结果就是:产生 4 种基因型的配子,且每种类型产生的概率相等。在杂合体自交 产生的 n 代中就表现出 9 种基因型.若显性完全,就表现出 4 种表现型, a 表型比为 9:3:3:1 ,这就是基因自由组合定律。果蝇的灰体 (E) 与黑檀体 (e) 为一对相对性状,决定 这对性状的基四位于第Ⅲ染色体上;长翅 (Vg) 与残翅 (vg) 为另一对相对性状,决定这对 性状的基因位于第Ⅱ染色体上。本实验将探讨这两对性状的遗传规律。

卡方检验:卡方检验(Chi-square test)可以用来验证离散样本的实测值与理 论值间的差异是否可以解释为抽样随机差异 [2]。在应用于遗传定律的验证时, 首先应确定自由度 f,建立无效假设(Null Hypothesis,在此应用中为实测值与理 论值之间没有真实差异,实验结果所得的差异是误差所致) ,计算卡方值,并查 找在相应自由度下该计算出的卡方值在多大程度上可以支持无效假设。 处女蝇:雌性果蝇有个特殊的结构为储精囊,经历过交配的雌果蝇会储存精 子以备后续产卵。因此如果希望杂交得到的后代均来自某特定雄蝇的后代,在杂 交前就应挑选处女蝇杂交。一般来说,刚羽化出来的果蝇在 8-12 小时之内仍在 发育, 不进行交配, 所以在这段时间内新羽化的雌蝇均为处女蝇。 为了保险起见, 一般选择 8 小时内孵出的果蝇。 二、实验目的 进一步认识二对基因自由组合的原理; 巩固和提高利用统计学方法处理实验 数据的能力;学会选择二对基因进行遗传杂交;能够准确筛选出处女蝇;能够根 据实验安排进行双因子遗传实验的操作。 三、实验材料 黑腹果蝇 ( Drosophila melanogaster ) 的两个品系: 灰体残翅 (EEvgvg) (残翅基因 vg 位于第二染色体) 黑檀体长翅 (eeVgVg) (黑檀体基因 e 位于第三染色体) 四、仪器设备 立体解剖镜,恒温培养箱,天平,培养瓶及麻醉瓶,毛笔及白瓷板。 五、药品试剂 乙醚,玉米粉,琼脂,红糖,酵母粉,丙酸。 六、实验步骤 1.选灰体残翅果蝇为母本,黑檀体长翅为父本 ( 反交也可,但因残翅果蝇 不能飞, 只能爬行, 用做母本比较好 ) 。 雌蝇一定要选处女蝇, 可在实验前 2 ~ 3d 陆续收集,雌、雄个体分开培养,数目多少根据需要而定。 2.首先把灰体残翅处女蝇倒出麻醉,挑 5 只移到水平放置的杂交瓶中,再 把黑檀体长翅倒出麻醉,挑选 5 只雄蝇,移到上述述杂交瓶中。等杂交亲本在 杂交瓶中全部苏醒后,将杂交瓶直立,并移入 25 ℃ 温箱中培养。注意贴好标 签 ( 写明亲本基因型、交配方式、杂交日期、实验者姓名 ) 。 3.7d 后,释放杂交亲本。 4.再过 4 ~ 5d , F1 成蝇开始出现,观察 F1 性状,连续检查 2~3d , 或在释放亲本 7d 后集中观察。 5.选取 5 ~ 10 对 F1 雌、雄果蝇,移人一新培养瓶 ( 这里不需用处女 蝇 ) ,置 25 ℃ 温箱中培养。
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6.7d 后,释放 F1 亲本。 7.再过 4 ~ 5d , F2 成蝇出现,开始观察。可连续统计 7 ~ 8d 。被 统计过的果蝇倒入水槽冲掉。 七、实验说明

八、作业 1.观察并统计几代的表型及个体数,分析相对性状间的显隐性关系。 2.观察并统计 F1(多于 30 只) 代的表型及各种表型的个数,特别要注意 新性状组合个体的出现。计算 F2(多于 50 只)不同表型个体数的比例,确定这 两对基因的遗传规律。 (做 X2 测验,看其是否符合遗传规律) 3.基因间发生自由组合的前提是什么? 4.如何判断两个基因是连锁遗传还是自由组合?

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实验 4 果蝇的伴性遗传 一、实验原理 生物体有些性状是伴随性别一起遗传的,他们遵循自身的遗传规律,由于和 性别有关,因此称为伴性遗传方式。在果蝇的身体中,眼色红白眼是一对伴随 X 染色体遗传的基因,他们的遗传和果蝇的性别有关,本实验通过果蝇杂交实验, 旨在验证伴性遗传的规律。 二、实验目的: 进一步掌握伴性遗传的规律和特点; 正确认识伴性遗传与常染色体遗传的差 别;能够准确筛选出处女蝇;能够根据实验安排进行伴性遗传实验的操作。 材料和方法 三、实验材料: 黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)野生型和突变型品系 双筒解剖镜,大指管,麻醉瓶,磁板,海绵板,解剖针,毛笔,镊子。 四、实验步骤 1.收集雌果蝇品系的处女蝇。 由于雌蝇生殖器官中有贮精事囊,一次交配 可保留大量精子, 供多次排 精用, 因此做杂交实验前必须收集未交配的处女蝇。 由于孵化出的蝇在 12 小时内(更可靠是 8 小时)不交尾,因此必须在这段时间 内把♀、♂蝇分开培养,所得的♀蝇即为处女蝇。 2.准备好培养基,把已麻醉的红眼♀、♂果蝇和白眼♀、♂果蝇,按正、反交 方式,分别放入不同培养瓶内,进行杂交,贴好标签,标签形式如下: 3.6-7 天后,见到有 F1 幼虫出现,可除去亲本(除干净! ) 。 4.再过 3-4 天,观察 F1 成蝇的性状。 5.所出现的 F1 ♀、♂果蝇麻醉后,挑 3-5 对蝇换入新的里头基继续饲养 (眦处无需处女蝇) 。两组合后代不能混合,应分别培养。 6.6-7 天后又需除 F1 亲本果蝇。 7.再过 3-4 天,F2 代成蝇出现,麻醉后倒在白瓷板上观察眼色和性别,进 行统计。 (当 F3 出现就失去意义了) 。 8.每隔 1-2 天统计一次,累积 6-7 天数据。 五、作 业 1.完成 F2 数据统计表;根据统计结果做χ 2 检验,并对检验结果做解释。 各类果蝇的数目 观察结果 红眼♂ (+) 白眼♂ (w) 红眼♀ (+) 白眼♀ (w)

实验观察数 预期数(3:1) (C) 偏差(O-C) (O-C)2/C 2. 总结伴性遗传的特点。 3.假设控制红白眼色的基因位于常染色体上,那么,正反交的结果又将如何 呢?
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实验 五 人类 X 染色质的制备与观察 一、实验原理 1.发现 1949 年,加拿大学者 Barr 等人在雌猫的神经元细胞核中首次发现一种染色 较深的浓缩小体,而在雄猫则没有这种结构。进一步研究发现,除猫外,其他雌 性哺乳动物(包括人类)也同样有这种显示性别差异的结构。而且不仅是神经元 细胞,在其他细胞的间期核中也可以见到这一结构。称之为巴氏小体,也称为 X 染色质。 正常女性的间期细胞核中紧贴核膜内缘有一个染色较深, 大小约为 1 微米的 三角形或椭圆形小体,即 X 染色质。间期核内 X 染色质的数目总是比 X 染色体 的数目少 1。正常女性有两条 X 染色体,因此只有一个 X 染色质;若有三条 X 染色体,就会有两个 X 染色质,余此类推。正常男性只有一条 X 染色体,所以 没有 X 染色质。 2.莱昂假说 为什么正常男女之间的 X 染色质存在差异?女性两个 X 染色体上的每个基 因座的两个等位基因所形成的产物,为什么不比只有一个 X 染色体半合子男性 的相应基因产物多?为什么某一 X 连锁的突变基因纯合子女性的病情并不比半 合子的男性严重?1961 年,Mary Lyon 提出了 X 染色体失活的假说,即 Lyon 假 说对这些问题进行了解释。其实验依据是对小鼠 X 连锁的毛色基因的遗传学观 察。发现雌性小鼠毛色杂合体不表现显性性状,也不是中间类型,而是显性隐性 两种颜色嵌合组成斑点状(不是共显性) 。而雄性小鼠却从不表现斑点状毛色, 而是显性或隐性单一颜色的毛色。 lyon 假说的要点如下: ⑴雌性哺乳动物体细胞内仅有一条 X 染色体是有活性的。另一条 X 染色体 在遗传上是失活的,在间期细胞核中螺旋化而呈异固缩为 X 染色质。 ⑵X 染色体的失活是随机的。异固缩的 X 染色体可以来自父方或来自母方。 但是,一旦某一特定的细胞内的一个 X 染色体失活,那么此细胞而增殖的所有 子代细胞 也总是这一个 X 染色体失活,即原来是父源的 X 染色体失活,则其子 女细胞中失活的 X 染色体也是父源的。因此,失活是随机的,但是,是恒定的。 ⑶X 染色体失活发生在胚胎早期,大约在妊娠的第 16 天。在此以前的所有 细胞中的 X 染色体都是有活性的。 3.剂量补偿: 细胞内的 X 染色体数目超过两条时,仍只有一条保持活性,其余的都形成 异固缩的 X 染色质。正常男性只有一条 X 染色体,所以 X 染色质的数目为 0。 45,XO 性腺发育不全的患者虽然是女性,但是因为只有一条 X 染色体,所以 细胞内无 X 染色质。 一个细胞中所含的 X 染色质的数目等于 X 染色体数目减一。 剂量补偿:由于雌性细胞中的两个 X 染色体中的一个发生异固缩(也称为 Lyon 化现象) ,失去活性,这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条 X 染色体保持转录 活性,使两性 X 连锁基因产物的量保持在相同水平上。这种效应称为 X 染色体 的剂量补偿。 需要指出的是,失活的 X 染色体上基因并非都失去了活性,有一部分基因 仍保持一定活性,因此 X 染色体数目异常的个体在表型上有别于正常个体,出 现多种异常的临床证状。如 47,XXY 的个体不同于 46,XY 的个体;47,XXX 的个体不同于 46,XX 的个体,而且 X 染色体越多时,表型的异常更严重。
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二、实验目的 识别 X 染色质的形态及所在部位,加深对剂量补偿效应的理解;掌握 X 染 色质的制片方法。 三、实验材料 1.女性口腔颊部黏膜细胞 2.毛发根部细胞 四、器材与药品 灭菌玻璃片 60%冰醋酸 45%冰醋酸 改良苯酚品红 酒精棉球 五、实验步骤 1.口腔颊部粘膜细胞巴氏小体观察 刮取颊部粘膜上皮细胞(用灭菌玻璃片)→涂片(两片 45° 角)→60%冰醋 酸固定 5 分钟→吸去冰醋酸,用改良苯酚品红染色 1-2 分钟→压片→镜检 2.发根细胞巴氏小体观察 拔取带毛囊头发一段→45%冰醋酸解离 5 分钟→剥取毛囊→染色 2-3 分钟→ 压片观察 在女性间期细胞核内侧靠近核膜处有约 1 微米大小的反光极强的颗粒状亮 点, 即为巴氏小体。 材料不同, 观察结果可能有不同, 且必须和核仁区别开来 (核 仁往往离核膜较远或接近核中央部位) 。 六、注意事项 1.刮口腔上皮前要漱口; 2.刮时用灭菌玻璃片的宽边,勿用一角,以免划破口腔; 3.第一次刮下的脱落细胞用酒精棉球擦去,在原位重复刮一下制片; 4.盛放酒精棉球的小广口瓶,瓶盖用完即时盖好; 5.涂片略干再加改良苯酚口红; 6.染色时间不要太长,否则核质着色深,X 染色质体不易区分; 7.毛囊细胞要充分解离,压片前可先用解剖针敲片,使细胞解离; 8.可数细胞的标准:核质染色呈网状或颗粒状;核膜清晰,无缺损;染色 适度,周围无杂质。
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Y 染色质:正常男性的间期细胞用荧光染料染色后,在细胞核内可出现一 荧光小体,直径为 0.3 微米左右,称为 Y 染色质。Y 染色体长臂远端部分为异染 色质,可被荧光染料染色后发出荧光。这是男性特有的,女性细胞中不存在。细 胞中 Y 染色质的数目与 Y 染色体的数目相同。如核型为 47,XYY 的个体,细胞 核中有两个 Y 染色质。 七、作业 1.分别观察男女各 50 个可数细胞,计算显示 X 染色质所占百分比。 2.观察中选绘 4-5 个典型细胞,示明 X 染色质体的形成和部位。 正常女性口腔粘膜细胞中约 30-50%有一个巴氏小体,男性则低于 1-2%。 3.为什么雄性的一条 X-染色体不浓缩?它的合理的解释是什么?它的遗传 学意义是什么?

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实验 6 植物多倍体的诱发及细胞学鉴定 一、实验原理 自然界各生物的染色体是恒定的,这是物种的重要特征。例如,玉米体细胞 有 20 条染色体,配成 1 对。遗传学上把一个配子的染色体数,称为染色体组, 用 n 表示。 一个染色体组中的每个染色体的形态和功能各不相同, 但又相互协调, 共同控制生物的生长和发育,遗传和变异。 由于各生物的来源不同,细胞核内可能具有一个或一个以上的染色体组,凡 事细胞核内具有一套完整的染色体组的就叫单倍体,用 n 表示。具有两套染色体 组的叫二倍体,用 2n 表示。多于两套的称多倍体。多倍体普遍存在于植物界。 如小麦染色体基数为 7,属二倍体的有 1 粒小麦,四倍体的二粒小麦,六倍体的 普通小麦。可以通过高温、低温、X 射线照射,等物理方法诱导多倍体。利用化 学方法诱导多倍体更有效。如秋水仙碱、异生长素、富民农等。 秋水仙碱是细胞有丝分裂的抑制剂,它的主要作用是抑制纺锤丝微管的形 成,因而抑制了染色体移向两极的运动,使细胞停滞在中期状态而不能分裂成二 个新的子细胞,而秋水仙碱对染色体结构并无明显的影响,对细胞也不产生严重 毒害,细胞解除秋水仙碱环境后仍可正常生长分裂,因而出现细胞含有多个染色 体组的情况,亦即构成了多倍体细胞。如果用秋水仙素处理植物的根尖,则在根 尖分生区内可检测到大量染色体加倍的细胞,若处理植物幼苗的芽,则可以得到 染色体加倍的植株。 二、实验目的 了解人工诱发多倍体植物的原理、方法和其在植物育种上的意义;观察多倍 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(Allium cepa,2n=16) 。 四、实验用具药品 1.用具:显微镜、烧杯、培养皿、载玻片、盖玻片、剪刀、镊子、刀片、 解剖针、纱布、吸水纸等。 2.药品试剂:秋水仙碱、改良品红染色液、无水酒精、冰醋酸、1N 盐酸。 五、实验说明 染色体加倍后必须进行鉴定。 同源多倍体主要通过形态特征来判断, 如叶色、 叶形及气孔、花粉粒大小。最为可靠的方法是根尖压片法,检测细胞内的染色体 数目,只有染色体数目加倍了,才能证明植物已诱变为多倍体。 六、实验步骤 1.多倍体的诱发 ⑴把洋葱(2n=16)鳞茎浸泡在 0.1%的秋水仙碱溶液中 24 小时。 ⑵用自来水冲洗 2-3 次; ⑶同期清水的洋葱鳞茎作对照。 2.植株形态特征的观察 观察四倍体洋葱和二倍体洋葱根尖的形态区别,细胞大小区别。 3.细胞学观察 用根尖压片法制成染色体玻片标本,在显微镜下认真观察和染色体计 数,与对照进行对比。 洋葱根尖细胞染色体(染色体加倍) 洋葱根尖细胞染色体(正常二倍体细胞)
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七、作业 1.与对照植物相比,处理后的多倍体植物有哪些不同特征? 2. 你观察到的被鉴定物种的染色体数目是多少?处理后得到了哪些染色体数 目变异类型的细胞? 3.许多染色体畸变的类型可以通过多倍体传递下去,且多倍体植物对环境 具有更强的适应性,为什么? 4.使用秋水仙诱导多倍体时应注意哪些问题?

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实验 7 人类 ABO 血型的调查和分析 一、实验原理 人类 ABO 血型是有 IA,IB 和 i 三个复等位基因决定的红细胞表面抗原的特 性的,具有其中任意两个就会表现出特定的血型。ABO 血型系统中的 4 中表现 型和可能的血型如下: 表 1. 血型与基因型 血型 基因型 A IA IA 和 IA i B IB IB 和 IB i O ii AB IA IB 表 2.红细胞表面抗原特异性反应 不同血型凝集反应结果 血清 A B AB O 抗 A 血清 + + 抗 B 血清 + + 特定基因型占群体内全部基因型的比率称为基因型频率。假设二倍体生物 某一位点有一对等位基因 A 和 a,可以有三种基因型 AA,Aa 和 aa。同一座位 上所有基因型频率之和等于 1。所谓基因频率指的是特定基因作为上某个等位基 因占该座位上全部等位基因总数的比率。 同一座位上全部等位基因频率之和等于 1。知道了基因型频率就可以求基因频率。 A 基因在群体出现的频率为 p, a 基因在群体出现的频率为 q; 基因型 AA 在 群体中出现的频率为 D,基因型 Aa 在群体中出现的频率为 H,基因型 aa 在群体 中出现的频率为 R。群体(D,H,R)交配完全是随机的,那么这一群体基因频 率和基因型频率的关系是:D=p2,H=2pq,R=q2 从人类群体性状的遗传分析,可以了解不同种族(民族)的基因频率和基因 型频率。 表 3.人类常见单基因控制的遗传性状 性状 显性 隐性 耳垂 与脸颊分离 紧贴脸颊 卷舌尖 舌两侧可上卷成筒状 不能 美人尖 前额中 央发 缘有三 角 形 无 突出 拇指竖起时弯曲程度 挺直 拇指第 一关 节向手 背 弯 曲 是指长短 较无名指长 较无名指短 双手手指嵌合 左手拇指在上 右手拇指在上 上眼睑有无皱褶 双眼皮 单眼皮 酒窝 有 无 二、实验目的 了解基因在群体水平上的传递规律,掌握遗传平衡定律;掌握复等位基因频 率的计算和分析方法。 三、究材料
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每小组随机调查 40 人 四、实验步骤 1.以 4 人为一组,由小组长带领调查 40 人的血型,并做好记录。 2.统计全班的资料,进行基因频率和基因型频率的计算,并做卡方检验。 计算公式:D+H=p2+2pq R=q2 五、作业 1.统计调查群体的基因型频率,计算基因频率。 2.群体是否处于平衡状态,若不平衡,解释原因。

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实验 8 植物遗传多态性分析 一、实验原理 遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素,其中变异有可遗传 的变异和不可遗传的变异。 前者有可分为细胞核和细胞质基因控制的不同突变和 类型,后者又可分为环境和人为的影响结果。 二、实验目的 了解和掌握植物遗传多态性分析的原理与技术, 加深对生物遗传多态性的理 解;掌握植物遗传多态性检测的方法 三、观察材料 大田、网室、校园内种植的一些植物物种和变种。 大田作物:玉米、小麦等; 蔬菜作物:芸苔属的各物种; 果树类:桃、梨等; 花卉类:一串红、菊花等 其他园艺植物: 四、多态性分析方法 1.分子标记技术:AFLP、SSR、ISSR、SRAP、RAPD 等 2.同工酶标记技术 五、实验作业 1. 描述你所见到的 3 个物种不同变种间的形态差异,简述这些变种形成或形态 变异产生的可能遗传学机理

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