被子植物的减数分裂：大孢子， 小孢子的发生

一、实验目的： 三、实验材料： 四、操作步骤： 五、结果分析： 二、实验原理：

一、实验目的： 1. 识别玉米小孢子发生时减数分裂的基本特征。 2. 取花蕾的花药，制作成醋洋红玻片，用来证明小孢 子发生的减数分裂过程，指出制做过程。 3. 指出一个典型的被子植物，其生命周期中的世代交替。

二、实验原理： 在动物细胞形成过程时，我们已经学习了减数分裂。 配子结合形成合子。然后开始一个新生命。然而，在植物 里面，减数分裂的结果并不直接产生配子。减数分裂形成 孢子。孢子经过有丝分裂产生配子体，配子体经有丝分裂 产生配子。配子进行有性过程。 在这个实验中，你会观察被子植物或有花植物的减数分 裂过程。图 7.1 显示是一个典型的花。事实上，在这样一 朵花里，减数分裂发生在两个部位。花药上的花粉母细胞 经过减数分裂形成小孢子。每一个小孢子的单倍体核依次 经过有丝分裂形成 3 个核的雄性配子体（图 7.2 ）。 3 个核 中，有 2 个核是精核，会在双受精过程中起作用。

二、实验原理： 图 7.1 一朵典型的花, 减数分裂发生在花药和胚珠中

图 7.2 小孢子 发生过程， 一个花粉母 细胞经过 2 次 有丝分裂形 成 4 个小孢子。 每个小孢子 成熟为一个 有功能的花 粉粒。每个 花粉粒包含 一个雄性配 子。

二、实验原理： 孢子囊也称为胚珠，也发生减数分裂。孢子囊位于子 房内。经过受精过程，开始成熟，子房发育成为果实，而 胚珠成熟为种子，每一粒种子都包括一个幼体植株，是由 一个合子发育而来的。胚珠的减数分裂形成大孢子。大孢 子经有丝分裂形成雌性配子。其中一个核是卵细胞核。 70 ％的被子植物，胚珠的减数分裂产生四个大孢子，其中三 个不再分裂。保持功能的大孢子经有丝分裂形成 2 个核。 这 2 个核再经过有丝分裂形成四个核。再经过第三次有丝 分裂，最终开成八个核。这些在雌性配子里最后被分割开 形成细胞的配子里。雌性配子位于胚珠，其中一个分离的 核在受精过程中起卵细胞的作用。有 2 个分离的核将受为 极细胞，这 2 个极细胞将成为胚乳细胞，图 7.3 显示减数分 裂的细节，有花植物雌性配子的形成过程。

图 7.3 玉米的减数分裂. 玉米的雄蕊花位于该植 物顶端子穗子上, 在小孢 子发生过程中，减数分 裂发生在该花的花药上。 当植株还很幼嫩时，在 穗子还不明显时，减数 分裂就发生了。一个完 整的玉米减数分裂玻片 应该包括 11 个阶段。 玉米的减数分裂： (a) 细线期 (b) 粗线期 (c) 双线期 (d) 终变期 (e) 中期 Ι (f) 后期 Ι (g ) 末期 Ι (h) 前期 Π (i) 中期 Π (j) 后期 Π (k) 末期 Π (l) 小孢子

二、实验原理： 借助于风或昆虫，花粉粒被转移到雌蕊的花柱头上。在 这儿它们萌发形成花粉管。直接通入雌蕊的子房。花粉管 携带精核进入雌性配子体与卵细胞结合形成双倍体合子。 合子经过有丝分裂形成胚。第二个精核与 2 个极核结合形 成三倍体的胚乳。这个细胞随后经过有丝分裂形成更多的 三倍体细胞作营养胚的组织。雌配子体里面剩下的细胞 （助细胞，反映足细胞）逐渐衰解。因此，发育的种子包 括双倍体胚和三倍体的胚乳且被种皮包裹着，种皮是由胚 珠皮衍生而来。因此在构成上是母系的。 在这个实验中，学生将学习小孢子及雄性配子体和大 孢子及雌性配子体形成过程。最好能选择染色体大但染色 体数目少的植株进行观察。不同的植物适合不同的实验目 的。继续往下读，有些植物会被特别提到，在实验结尾处 提到了一些相关的例子。

三、实验材料： 显微镜， 立体解剖显微镜， 玉米减数分裂的玻片， 载玻片， 盖玻片， 解剖针 醋酸洋红试剂， 解剖刀或剃刀刀片， 镊子，酒精灯 广口瓶， 干冰， 优派若封固胶, 纯酒精， 70% 酒精， 冰醋酸， 染色板 未成熟的玉米花序 使用压片技术来准备小孢子发生的玻片

四、操作步骤： A. 收集材料 收集、固定好各个类型的正在发育的花朵，对这些花的 花药进行处理，压片后可用来学习减数分裂。培养的或野 生的植物材料都可以用于此实验。比较适合的种类有玉米， 黑麦，紫万年青属，野生的或培植的百合属，波罗门参属。 被子植物中的虎眼万年青属细香葱，这两种植物的小孢子 发生非常利于学习了解。这在文献中已有证明（见参考资 料）。所有这些植物染色体都相对较大，而数目很少。玉 米，紫露草，紫万年青，虎眼万年青，波罗门参等植物的 优点是可以收集处理固定整个花序。其中会包括减数分裂 各个阶段的花蕾。取植物材料时，应在减数分裂发生时尽 早取。通常在这季节新手总是在减数分裂已经完成，花药 上也布满了成熟的花粉粒的时候，而这已经太迟了。在这 件事上，经验是最好的老师。

四、操作步骤： 收集来的花蕾必须在合适化学试剂里进行固定，以阻止 减数分裂进程。且保持染色体的形状和位置。有两种试剂 使用得非常广泛，其中一种是卡洛试剂（酒纯精：氯仿： 冰醋酸 =6 ： 3 ： 1 ）另一种是福尔码固定液（ 3 份纯酒精： 1 份冰醋酸）。最好是现配现用。两种固定液都产生酸固定 效应。这能有效维持染色体，核仁, 特别是纺锤体装置的 形态。 将材料放在小玻璃瓶内且用合适的固定液完全浸没。 小时后，取出来置于 70% 酒精中，冷冻贮藏。这样酸 处理后的材料在几年内使用都是用效的。

四、操作步骤： B 准备压片组织 从贮藏容器里取出一个花序或是单独的一个花蕾，然后 置放在观察板上滴，加数滴 70% 的酒精使材料处于湿润的 环境。如果花蕾和花药太小。则可以将观察板移到立体解 剖镜下。这样更有利于将花药与花的其它部分分离开。在 暗的背景下观察花蕾是有利的。因为浸泡的材料会是白色 的。所以在显微镜平台上置一张黑色卡片，可以看得更清 楚。在分离花药时，也要材料湿润。 转移 1-2 个花药到干净的载玻片上，滴一滴改良酚红。 用解剖针，解剖刀片或剃须刀分解花药, 释放出花药壁内 的小孢子。如果可能，移去花药壁。

四、操作步骤： 用盖玻片盖上。然后在酒精灯上微热玻片，记住不要让 染料煮沸。如有必要，滴加染料，防止干燥。 烘干后，用滤纸包住玻片，然后用大拇指用力按压下 去。压力可以使小孢子母细胞分开，平展，使观察各个阶 段的染色体形态成为可能。采自于同一花朵的花药，其小 孢子趋向于处于减数分裂的同一时，如果花药取于不同的 花，更容易观察到减数分裂不同时期。然后在低一高倍显 微镜下观察制片。

五、结果分析： ( 一 ). 学习玉米的减数分裂制片后，回答以下问题： 1. 细线期 粗线期 双线期 终变期，发生在什么细胞中？ 2. a 细线期与粗线期的主要区别是什么？ b 是什么导致这些区别？ 3. 你能观察到细线期的染色体吗？ 4. 哪一个阶段你能看到核仁？ 5. 双线期与终变期有什么不同 6. a 在双线期和终变期能看到染色体交叉吗？ b 每个二价染色体（四分体）上有多少处交叉？ 7. a 在终变期你能数出多少个四分体？ b. 终变期的玉米有多少染色体 ? c 这些细胞是单倍的还是双倍的？ 8. 减数分裂 Ι 的中期与有丝分裂中期有什么不同？

9. a 末期 Ι 形成核是几倍体？ b 玉米减数分裂末期 Ι ，每个核中有多少染色体？ c 在前期 Π 呢？ 五、结果分析： 10. 前期 Π 与末期 Ι 有何区别？ 11. a 你怎样区分中期 Ι 与中期 Π 的细胞？ b 后期 Π 与后期 Ι 呢？ 12. 在小孢子发生的末期 Π ，形成四个细胞？ a 每个细胞称为什么？ b 这些细胞随后经历什么变化？ 13. 看以下细胞或细胞核，给出倍性及染色体数目： a 花粉母细胞 b 小孢子 c 生殖核 d 管核 e 精核 14. 尽可能精确地指出你观察的细胞是植株的哪一部分。 15. 请解释：在有花植物如玉米中，减数分裂并不直接导致 配子的产生。

五、结果分析： ( 二 ). 绘制你所观察到的玉米减数分裂各期图像。