染色体研究 实验三 减数分裂制片技术及显微观察 一、实验目的 1 学习生殖细胞的制片技术，观察减数分裂 过程中不同时期的染色体形态； 1 学习生殖细胞的制片技术，观察减数分裂 过程中不同时期的染色体形态； 2 了解动植物生殖细胞形成过程中染色体的 动态变化，明确遗传的细胞学基础。 2 了解动植物生殖细胞形成过程中染色体的 动态变化，明确遗传的细胞学基础。

二、实验原理 减数分裂是生物在性母细胞成熟形成配子过程中发 生的一种特殊有丝分裂，它包括连续两次的细胞分裂， 第一次分裂是减数的，第二次是等数的。 第一次分裂的前期较长，染色体变化较复杂，可细分为 5 个时期，即细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。 同源染色体之间要发生联会、交换和分离，非同源染色 体之间要发生自由组合。 最终产生的四个子细胞内染色体数目只有母细胞的一半， 以后每一个子细胞进一步发育为雌配子和雄配子。 雌雄配子通过受精作用又结合成为合子，发育成为新的 个体，染色体数目恢复为全数（ 2n ）。

第一次分裂： 前期Ⅰ：可分为以下五个时期： 1 ）细线期：核内染色体呈细长线状，互相缠绕，难以辨别成双 的染色体。 2 ）偶线期：同源染色体相互纵向靠拢配对，称为联会。这样联 会了的一对同源染色体，称为二价体。偶线期所表现的这一特征 的时间很短，一般难以观察到。 3 ）粗线期：配对后的染色体逐渐缩短变粗，含有两条姐妹染色 单体，这样一个二价体包含了四条染色单体，故又称为四合体。 在此期间各同源染色体的非姐妹染色单体间可能发生片段交换。 4 ）双线期：各对同源染色体开始分开，由于在粗线期非姐妹染 色单体之间发生了交换，因而同源染色体在一定区段间出现交叉， 此期可清楚地观察到交叉现象。 5 ）终变期：染色体更为浓缩粗短，交叉结向二价体的两端移动， 核仁和核膜开始消失。此时各二价体分散在核内，适于计数染色 体的数目。 第一次分裂： 前期Ⅰ：可分为以下五个时期： 1 ）细线期：核内染色体呈细长线状，互相缠绕，难以辨别成双 的染色体。 2 ）偶线期：同源染色体相互纵向靠拢配对，称为联会。这样联 会了的一对同源染色体，称为二价体。偶线期所表现的这一特征 的时间很短，一般难以观察到。 3 ）粗线期：配对后的染色体逐渐缩短变粗，含有两条姐妹染色 单体，这样一个二价体包含了四条染色单体，故又称为四合体。 在此期间各同源染色体的非姐妹染色单体间可能发生片段交换。 4 ）双线期：各对同源染色体开始分开，由于在粗线期非姐妹染 色单体之间发生了交换，因而同源染色体在一定区段间出现交叉， 此期可清楚地观察到交叉现象。 5 ）终变期：染色体更为浓缩粗短，交叉结向二价体的两端移动， 核仁和核膜开始消失。此时各二价体分散在核内，适于计数染色 体的数目。

第一次分裂： 中期Ⅰ：核仁和核膜消失，所有二价体排列在赤道板两 侧，细胞质里出现纺锤体，每个二价体的两条染色单体 的着丝点分别趋向纺锤体的两极，此时最适 chr 计数、 观察形态特征。 第一次分裂： 中期Ⅰ：核仁和核膜消失，所有二价体排列在赤道板两 侧，细胞质里出现纺锤体，每个二价体的两条染色单体 的着丝点分别趋向纺锤体的两极，此时最适 chr 计数、 观察形态特征。 后期Ⅰ：二价体中的一对同源染色体开始分开。在纺锤 体的作用下分别向两极移动，完成染色体数目的减半过 程。此期，同源染色体的两个成员必然分离，非同源染 色体间的各个成员以同等机会随机结合，分别移向两极。 注意此时染色体的着丝点尚未分裂，每条染色体含有两 条染色单体。 后期Ⅰ：二价体中的一对同源染色体开始分开。在纺锤 体的作用下分别向两极移动，完成染色体数目的减半过 程。此期，同源染色体的两个成员必然分离，非同源染 色体间的各个成员以同等机会随机结合，分别移向两极。 注意此时染色体的着丝点尚未分裂，每条染色体含有两 条染色单体。 末期Ⅰ：染色体移到两极，松开变细，核仁核膜重新出 现，形成两个子核。细胞质分裂，在赤道板处形成细胞 板，成为二价体。 末期Ⅰ：染色体移到两极，松开变细，核仁核膜重新出 现，形成两个子核。细胞质分裂，在赤道板处形成细胞 板，成为二价体。

第二次分裂： 前期Ⅱ：染色体又开始明显缩短，而其包含的两条染色单体分得很开， 只是着丝点仍然没有分裂。 中期Ⅱ：染色体整齐地排列在分裂细胞的赤道板上，出现纺锤体。 后期Ⅱ：染色体的着丝点分裂为二，两条姐妹染色单体在纺锤体的牵引 下分别移向两极。 末期Ⅱ：染色体分别到两极后，又重新出现核仁和核膜，同时细胞质分 裂为二，从而使一个母细胞分裂为四个子细胞，称为四分体（四分孢 子），每个子细胞内只含有原来母细胞的半数的染色体（ n ）。 第二次分裂： 前期Ⅱ：染色体又开始明显缩短，而其包含的两条染色单体分得很开， 只是着丝点仍然没有分裂。 中期Ⅱ：染色体整齐地排列在分裂细胞的赤道板上，出现纺锤体。 后期Ⅱ：染色体的着丝点分裂为二，两条姐妹染色单体在纺锤体的牵引 下分别移向两极。 末期Ⅱ：染色体分别到两极后，又重新出现核仁和核膜，同时细胞质分 裂为二，从而使一个母细胞分裂为四个子细胞，称为四分体（四分孢 子），每个子细胞内只含有原来母细胞的半数的染色体（ n ）。

植物花粉减数分裂图 1 植物花粉减数分裂图 1

植物花粉减数分裂图 2 植物花粉减数分裂图 2

由于植物花药取材容易，操作方便，一般作 为减数分裂制片材料，在发育的适宜时期取 样、固定、压片等程序，便可在显微镜下观 察到减数分裂时染色体的行为变化。

偶线期（核仁） 粗线期 蝗虫精巢减数分裂

浓缩期 后期 I 中期 I

中期 II 后期 II

精细胞与精子 减数分裂完成

三、实验材料 雄蝗虫精巢 雄蝗虫精巢四、实验仪器及用具 多媒体显微演示系统、显微镜、载玻片、盖玻 片、镊子、刀片、吸水纸、解剖针 多媒体显微演示系统、显微镜、载玻片、盖玻 片、镊子、刀片、吸水纸、解剖针五、药品和试剂 改良苯酚品红染液，卡诺氏固定液 改良苯酚品红染液，卡诺氏固定液

六 实验步骤 蝗虫精巢的观察： 蝗虫精巢的观察： 1 采集 活的雄蝗虫 → 固定 → 去掉第一对步足及翅 → 剪去背部的胸腹几丁质皮，见 到黄色的团状物为脂肪，其内便是栉比排列的精巢小管。精巢小管的上皮为扁 平上皮细胞，呈片状； 或者用镊子夹住雄虫的尾位，往外拉，可见精巢：一团 黄色组织块，剔除精巢上的其它组织，放到卡诺固定液中固定 1.5 － 2 小时，再放 入 70% 酒精溶液保存 。 1 采集 活的雄蝗虫 → 固定 → 去掉第一对步足及翅 → 剪去背部的胸腹几丁质皮，见 到黄色的团状物为脂肪，其内便是栉比排列的精巢小管。精巢小管的上皮为扁 平上皮细胞，呈片状； 或者用镊子夹住雄虫的尾位，往外拉，可见精巢：一团 黄色组织块，剔除精巢上的其它组织，放到卡诺固定液中固定 1.5 － 2 小时，再放 入 70% 酒精溶液保存 。 2 用解剖针从固定精巢上挑取放在载玻片，加 2 － 3 滴改良苯酚品 红，染色 15 分钟以上。 2 用解剖针从固定精巢上挑取 2 ～ 3 条经固定的精细管 放在载玻片，加 2 － 3 滴改良苯酚品 红，染色 15 分钟以上。 3 压片：加一滴染液，压片。 3 压片：加一滴染液，压片。

4 、显微镜观察： 4 、显微镜观察： 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。再经过变形期形成精 子，精子可分为头、中段和尾三部分 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。再经过变形期形成精 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）。 （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。 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。 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。 尾部 —— 中段之后一条纤细的鞭毛状尾，起运动器的 作用。

观察要点 细线期、偶线期不易见到，前期 I 有核仁、核膜，核仁亮。 粗线期同源染色体已经配对，可以观察到具有螺旋结构的 11 个不同的二 价体。 X 染色体为端棒状，属于正异固缩。 细线期、偶线期不易见到，前期 I 有核仁、核膜，核仁亮。 粗线期同源染色体已经配对，可以观察到具有螺旋结构的 11 个不同的二 价体。 X 染色体为端棒状，属于正异固缩。 双线期可见交叉染色体，呈洇墨迹状，但较细。 双线期可见交叉染色体，呈洇墨迹状，但较细。 终变期洇墨迹明显，边缘不光滑。从边缘起毛刷状，可以成堆。 X 染色 体为单价体。 终变期洇墨迹明显，边缘不光滑。从边缘起毛刷状，可以成堆。 X 染色 体为单价体。 中期 I 染色体边缘光滑，进一步短粗。单价体落后，随机到一极去（为 X 染色体）。其它以四分体为单位排列到赤道板上。 中期 I 染色体边缘光滑，进一步短粗。单价体落后，随机到一极去（为 X 染色体）。其它以四分体为单位排列到赤道板上。 后期 I 、末期 I 染色体距离比较远，遥遥相对，但同在一个细胞里。 后期 I 、末期 I 染色体距离比较远，遥遥相对，但同在一个细胞里。 中期 II 染色体呈菊花状。 中期 II 染色体呈菊花状。 后期 II 染色体呈四堆。 后期 II 染色体呈四堆。

蝗虫精巢生殖细胞减数分裂标本观察 。 雄蝗虫的二倍体细胞为 23 条染色体， 性染色体为 XO 型。精原细胞：呈圆形或 卵圆形，核大色深，染色质呈团块状， 不规则排列。 减数分裂 I 第一次减数分裂可分为前期Ⅰ、中期Ⅰ、 后期Ⅰ和末期Ⅰ。 前期 I ：根据核的形态变化可以划分为细 线期、偶线期、粗线期、双线期和终变 期。 细线期：细胞核膨大，染色质凝集成细 丝状称染色丝，上有许多颗粒状结构， 染色丝曲绕成一团，分不清每条染色体 的头尾。 偶线期：同源染色体进行配对，体形成 一个紧密相伴的二价体。但此时染色体 细长，看不清数目）。 粗线期：染色体进一步螺旋化，明显缩 短变粗，配对后的染色体紧靠在一起呈 现 11 组染色体＋ X 染色体。 双线期： 染色体进一步缩短，同源染色 体开始分离，成为双线，但在某些点上 仍扭结在一起，形成交叉图像。 （精原细胞） （细线期、偶线期） （粗线期） （双线期）

终变期：这时的染色体缩得最短，进一步分离，四分体由于交叉点 位置的不同而呈现各种如 “O” 形， “8” 、 “X” 、 “Y” 、 “V” 等图形，能准 确计数。此时核膜、核仁消失（ 6 ）。 中期 I ：四分体向细胞中部集中，排列于赤道面上，形成赤道板。同 源染色体的着丝粒分别与两端的纺锤丝相连（ 7 ）。 后期 I ：同源染色体受两极纺锤丝的牵引，各自移向细胞两极。其中 一组为 11 条染色体，另一组为 12 条染色体（ 11 ＋ X ）. 末期 I ：移到两极的染色体聚集在一起，逐步解螺旋恢复染色质状态， 核仁、核膜重新出现，胞膜中部缢缩，形成两个较小的子细胞（即 次级精母细胞）。 终变期 中期 I 后期 I 后期 I 极面观

减数分裂 II 由于染色体在第一次分裂过程中已经 减数，所以只有 n 个染色体 ( 每一染色 体具有两条染色单体参加分配，从形 态上看，细胞较小。 前期 II: 很短暂，染色体形态与末期 I 相似，不易鉴别。 中期 II: 二分体排列在赤道面上，形 成赤道板。侧面观呈一直线，极面观 排列成一圈，像花瓣状。 后期 II: 二分体着丝粒纵裂为二，姐妹 染色单体分离，并移向两极，每一极 各含有 n 个单分体（ monad ）。 末期 II: 到达两极的染色体解旋伸展， 形成染色质，核仁、核膜重现。最后 形成四个精细胞。 精细胞：形态与间期细胞相似，只是 细胞较小，核大胞质少。 精细胞 末期 II: 后期 II : 中期 Ii 极面观中期 II:

（二）玉米花粉的观察： （二）玉米花粉的观察： 1 取材 1 取材 玉米雄花花粉母细胞的减数分裂在孕期进行，从孕穗中剖 腹取出部分雄穗花药。将材料 投入 1 ： 3 醋酸酒精混合液 中固定 1 － 24 小时，移到 70% 酒精中保存备用。 玉米雄花花粉母细胞的减数分裂在孕期进行，从孕穗中剖 腹取出部分雄穗花药。将材料 投入 1 ： 3 醋酸酒精混合液 中固定 1 － 24 小时，移到 70% 酒精中保存备用。

2 制片 2 制片 自保存液中取出幼穗，用解剖针分开花蕾撕开内外颖，取出雄蕊。 自保存液中取出幼穗，用解剖针分开花蕾撕开内外颖，取出雄蕊。 1~3 枚花药放在洁净的载玻片上，吸去多余的保存液，用刀片或两 支解剖针将花药横向切断，滴一小滴醋酸洋红染液于花药上，用 镊子挤压花药，使花粉母细胞从花药中逸出，再用镊子把药壁等 残渣镊走。 1~3 枚花药放在洁净的载玻片上，吸去多余的保存液，用刀片或两 支解剖针将花药横向切断，滴一小滴醋酸洋红染液于花药上，用 镊子挤压花药，使花粉母细胞从花药中逸出，再用镊子把药壁等 残渣镊走。 用一盖玻片的一边靠在载玻片，待染色液布满整个边缘时，左手 用镊子顶着盖玻片，右手用解剖针托着盖玻片轻轻放下，染色液 不能布满盖玻片时，则在盖玻片边缘补充少许染色液。然后在酒 精灯上手持载玻片来回移动烤片，以片子不烫手为宜。烤片使细 胞质颜色变浅，染色体着色深。烤片后在盖玻片上加一滤纸，用 拇指按压盖玻片或用铅笔的橡皮头轻敲盖玻片。注意不要使盖玻 片移动。 用一盖玻片的一边靠在载玻片，待染色液布满整个边缘时，左手 用镊子顶着盖玻片，右手用解剖针托着盖玻片轻轻放下，染色液 不能布满盖玻片时，则在盖玻片边缘补充少许染色液。然后在酒 精灯上手持载玻片来回移动烤片，以片子不烫手为宜。烤片使细 胞质颜色变浅，染色体着色深。烤片后在盖玻片上加一滤纸，用 拇指按压盖玻片或用铅笔的橡皮头轻敲盖玻片。注意不要使盖玻 片移动。

3 显微镜观察 3 显微镜观察 先在低倍镜下寻找具分裂相的花粉母细 胞，然后依次转换到高倍镜观察减数分裂 各个时期染色体的行为和形态特征。 先在低倍镜下寻找具分裂相的花粉母细 胞，然后依次转换到高倍镜观察减数分裂 各个时期染色体的行为和形态特征。

七、实验作业 七、实验作业 1. 制作具减数分裂图象的细胞学片子 1 － 2 张 1. 制作具减数分裂图象的细胞学片子 1 － 2 张 2. 绘制细胞学片子的分裂相. ， 2. 绘制细胞学片子的分裂相. ，

实验报告 封面 封面 实验名称 实验名称 一 实验目的 一 实验目的 二 实验材料 二 实验材料 三 实验简要操作步骤 三 实验简要操作步骤 四 实验结果 四 实验结果 五 结论或讨论 五 结论或讨论

注意事项： 注意事项： 1) 取蝗虫精巢数量不要太多，尽量取不同 来源的精细小管； 1) 取蝗虫精巢数量不要太多，尽量取不同 来源的精细小管； 2 ）染色充分； 2 ）染色充分； 3 ）制片时敲打均匀。 3 ）制片时敲打均匀。

下次实验： 实验 4 果蝇培养 实验 5 单因子杂交