实验二 小麦花粉母细胞
实验十花药及花粉粒的发育
实验十花药及花粉粒的发育一、目的和要求1．掌握花药的形态及结构；2．了解花粉粒的形成过程并掌握其结构。
二、仪器与材料1．仪器用具：生物显微镜、解剖针、镊子、刀片；2．材料：百合花药幼期横切片、百合花药成熟期横切片、小麦花药（花粉母细胞时期）横切片。
三、内容和方法雄蕊是花中重要的组成部分之一，它由花丝和花药（花药通常具有四个花粉囊，但有些植物的花粉囊为二个，由中部的药隔相连）两部分组成。
在雄蕊的花药中产生花粉母细胞。
由花粉母细胞通过减数分裂形成小孢子。
然后由小孢子进一步发育形成成熟花粉粒。
在不同植物中成熟花粉粒的组成不同，有些种类的成熟花粉粒为两细胞的花粉粒，如百合成熟花粉粒只包含一个营养细胞和一个生殖细胞；有些种类的成熟花粉粒为三细胞型花粉粒，如小麦成熟花粉粒包含一个营养细胞和两个精细胞。
实验中，通过对不同发育阶段的花药制片的观察，来了解花粉粒的发育过程与各阶段各阶段花药的基本结构。
（一）百合花药及花粉粒的发育图10-1百合花药横切面—造孢组织时期1．造孢组织时期取造孢组织时期百合花药永久制片，在低倍物镜下观察整个花药的结构（ 图10-1）。
可以看到每一花药由4室组成，每室即为一花粉囊（或称药室），花粉囊之间有药隔相连。
在药隔中有一维管束穿过，药隔的其它部分为薄壁组织（有时，在永久制片中还可以看到在药隔之下的空间中，有一花丝横切面，花丝中部为一维管束，周围为薄壁组织）。
看清花药 图10-2 百合花药横切面造胞细胞时期的一个花粉囊轮廓构造后，选一切面完整层次清晰的花粉囊，换高倍镜（40 ），从外向内仔细观察。
在造孢组织时期，花药壁的各层分化不明显，整个花药最外一层细胞为表皮，其上可见气孔，其内每一药室由多层分化不大的壁细胞包围，药室中央为一群造孢细胞 ，造孢组织的细胞呈多角形，细胞质浓厚，细胞核较大，易与壁细胞区分（ 图10-2）（在制片中，由于材料脱水收缩，常常使中层、绒毡层、造孢组织与外侧的壁细胞分离）。
静态强磁场(SMFs)对小麦花粉母细胞(PMCs)的遗传毒性研究
单价体等 ） 和频率数据。以期从细胞遗传学角度来 探讨静态强磁场（ＭＦ） Ｓ ｓ 可能的遗传毒性 ，并为将这
一
手段发展成为一种新的诱变育种技术 ，用于获得
有关静态强磁场研究已有大量 的文献报道…， 科学家从不同的生物学终点反应探讨其可能的作用 机理 ， 研究发现静态磁场可 以改变血液 的流动 、 Ｊ 影响胚胎发 育口 ’ ４ 和细胞 的分裂 【 ５ 及生物高分子 的
态强磁场可能产生的遗传毒性研究 ， 报道不多且一 般为动物细胞体内外实验 ，由于不 同实验室采用的
暴露 条件 、辐照 模式 、细 胞类 型 以及考 察 的生物 学
终点不 同， 研究结果很不一致 ，至今仍有争议Ｌ 引 ８ 。 染色体畸变（ｈｏ ｏｏ ａａｅ ａｏ ｓ Ｃ ） 微 Ｃ ｒｍ ｓｍ ｌｂｒ ｔ ｎ ， Ａ 、 ｒｉ
定位 【、改 变肿 瘤 细胞 的粘 连 等 。然 而 ，对 于静 ６ Ｊ Ｊ
功能突变体、进行生物改 良提供一些理论依据。
１ 材料和 方法
１ 超导磁体装置（ 特斯拉杜瓦） ． １ ７
辐照地点为中国科学院等离子体物理研究所强 磁场实验室，超导磁体产生垂直方 向强磁场 ，其物 理学参数为 ， 内径 ５ ｒｎ 外径 １０ ｉ， ４ ｉ， ａ ７ ｍ ｉ 高度 １２ １ ６ ｍｉ，中心 场 ０ ８８ ｌ ｌ ～． Ｔ，运行 电流 ０ ５Ａ，磁场 均匀 ＿１ 度 ２ １～ｃ ３ ｘ ０ ／ ，横 向和纵向磁通密度分布情况见图 ｍ ｌ 。温度可控在一６－ ０Ｃ ２ ９ ３ ￣ ，精度为± ．℃，同时设 ０ ５ 立非暴露 组和假暴露对照组。
国家 自然科学基金项 目（０ ７ ４ ２ ０ ０ ０９资助 ３ ５ ０４ ，５ ２ ７ ０ ）
第一作者 ： 张萍萍 ，女 ，１７ 年 ３ ９０ 月出生 ，１９ 年毕业 于安徽 大学生化微 生物专业 ，副教授 ，现为中科 院等离子 体物理研 ９２ 究所博士研究生 ，主要从事生物物理学和环境生物技术研究
花粉母细胞减数分裂图
植物花粉母细胞减数分裂染色体制片与观察一、实验目的了解高等植物小孢子母细胞减数分裂的过程，观察减数分裂中染色体的动态变化；学习并掌握植物细胞减数分裂染色体标本的制作方法。
二、实验材料玉米（Zea mays）2n=20、水稻（Oryza sativa）2n=24、蚕豆（Vicia faba）2n=12等作物的花药，任选一种。
三、实验原理在植物的花粉形成过程中，花药内的一些细胞分化为小孢子母细胞（2n），每个小孢子母细胞经减数分裂产生4个小孢子（n）。
在适当的时期采集植物的花药，经固定、染色、压片等操作程序后，就可以在显微镜下看到细胞减数分裂过程中染色体的动态变化。
四、实验器具和药品1.器具镊子、解剖针、载片、盖片、大培养皿、染缸、酒精灯、吸水纸、显微镜等。
2.药品无水乙醇、冰乙酸、醋酸洋红、改良品红、石蜡、二甲苯、加拿大树胶、正丁醇等。
五、实验步骤取材→固定→染色→压片→镜检1.材料的采集和存放当玉米雄穗尖端露出以前7-10天时，先以手指挤摸穗尖的外部，觉得松软时，用刀片划开茎叶，取下幼穗分枝若干条，固定于新鲜卡诺氏固定液中。
24小时后，依次换入90%，80%，70%乙醇溶液，最后于70%乙醇溶液中存放于4℃冰箱中待用。
2.玉米雄穗上的分裂时期除太老的分枝以外，在每一个分枝中，以中部偏上区域为比较成熟的部分，从此往尖端或基部，小穗逐渐幼嫩。
通常在一个分枝上从幼嫩的部位向较为成熟的区域混合制片，可以在一个片子中看到小孢子形成过程中的各个时期。
玉米小穗是成对存在的，无柄小穗的发育时期比邻近的有柄小穗的发育时期要早，每小穗中有两朵小花，各有花药3个，第一朵小花比第二朵小花幼嫩，第一朵小花的分裂时期依各小穗着生部位不同有一定的顺序性，而同一朵小花的三个花药几乎处于同一发育时期。
据此可以进行适当选材。
3. 涂抹制片的方法和步骤先将少量雄穗分枝取出置于培养皿内，加进少许固定液，以防干去。
然后用弯头解剖针从适当大小的小花内挑出花药3-4个，以蒸馏水冲洗干净，置于载玻片上。
花粉形态观察实验报告
一、实验目的1. 了解花粉形态学的基本知识，掌握花粉形态观察的实验技能。
2. 通过观察不同植物花粉的形态结构，加深对植物分类学、系统发育和传粉方式的认识。
3. 培养实验操作能力和科学思维。
二、实验原理花粉是植物的雄性生殖细胞，具有多种形态和结构，对植物的传粉和分类具有重要意义。
通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察花粉的形态和结构，可以了解花粉的多样性及其与传粉方式的关系。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：不同植物的花粉样品（如小麦、玉米、大豆等）。
2. 试剂与耗材：冰乙酸、乙酸酐、浓硫酸、甘油、石炭酸、加拿大树胶、蒸馏水、酒精等。
3. 仪器：光学显微镜、扫描电子显微镜、水浴锅、离心机、小试管、镊子、解剖针、细铜网、载玻片、盖玻片、双面透明胶带、酒精灯、目镜测微尺。
四、实验步骤1. 准备花粉样品：将采集到的花粉样品放入干燥器中，待花粉干燥后取出，用解剖针挑取适量花粉，放入装有冰乙酸的试管中。
2. 制片：将花粉样品在冰乙酸中浸泡一段时间，取出后滴加少量加拿大树胶，将花粉粘附在载玻片上，用盖玻片覆盖。
3. 光学显微镜观察：将制片放入光学显微镜下观察花粉的形态、大小、形状、纹饰等特征。
4. 扫描电子显微镜观察：将制片放入扫描电子显微镜下观察花粉的表面结构，如纹饰、突起等。
5. 记录数据：根据观察结果，记录花粉的形态、大小、形状、纹饰等特征，并计算花粉的长度、宽度、面积等参数。
五、实验结果与分析1. 光学显微镜观察结果：小麦花粉为长椭圆形，长度约为30-40微米，宽度约为15-20微米，表面具有网状纹饰；玉米花粉为圆形，直径约为20-30微米，表面具有突起；大豆花粉为长椭圆形，长度约为40-50微米，宽度约为20-30微米，表面具有网状纹饰。
2. 扫描电子显微镜观察结果：小麦花粉表面具有明显的网状纹饰，纹饰大小不一；玉米花粉表面具有突起，突起高度不一；大豆花粉表面具有网状纹饰，纹饰大小不一。
3. 结果分析：通过观察不同植物花粉的形态和结构，可以看出花粉在大小、形状、纹饰等方面存在差异，这些差异可能与植物的传粉方式和适应性有关。
花粉生活力萌发试验
实验二花粉生活力的测定―――悬滴培养法一、实验目的：掌握了解花粉生活力测定的意义和方法。
二、实验材料：二月兰花粉三、实验仪器及药品：凹玻片、盖玻片、解剖针、镊子、纱布、标签、铅笔、显微镜、恒温箱、蔗糖、蒸馏水、硼酸、凡士林。
四、实验原理：花粉是植物自然授粉和人工杂交的主要物质基础，花粉生活力的大小是保证杂交成功的关键。
在有性杂交育种中，常因父母本花期的不同，作为父本的花粉必须经过贮藏直到母本植株开花时再用于授粉（花粉在低温0－2℃、干燥、黑暗等条件下代谢强度降低。
花粉贮藏的原理就是创造代谢强度低的环境，以延长花粉的寿命）；或者双亲不在同一个地方，必须由外地邮寄花粉供应。
经过贮藏或外地邮寄的花粉是否已经丧失生活力，必须经过测定才能确定。
鉴定花粉生活力的方法主要有四种：一是将待测花粉直接授粉，然后统计结实率和结子数。
此法的缺点是需要的时间较长，且实验的结果易受气候条件的影响。
二是将待测花粉授到柱头上，隔一定时间切下柱头，在显微镜下检查花粉的萌发情况。
根据萌发率的高低来鉴定花粉的生活力。
三是在培养基上进行花粉的人工萌发，检查待测花粉萌发率的高低。
后两种方法都是根据花粉的萌发率来反映生活力的高低，有一定的参考价值。
但是萌发的不一定都能受精，特别是人工萌发还受许多条件的限制，所以也只有相对的可靠性。
四是用染色方法来鉴定花粉的生活力。
其原理是在活的花粉内有过氧化氢酶的存在，它可以促进过氧化物（如H2O2）放氧分解。
这些刚被放出的活性氧很容易使还原剂氧化，常用无色联苯胺、α－萘酚等还原剂做指示剂，这些还原剂被氧化后表现红色或玫瑰红色。
如果花粉是活的，那么会很快被染成红色或玫瑰红色，如果花粉是死的，则这一反应迟迟不能进行，花粉保持原色。
此法优点是比较快捷，但是比较间接。
本试验采用悬滴培养法鉴定花粉生活力。
五、实验步骤：1.配培养液：用蒸馏水和蔗糖分别配成5％、10%、15％的蔗糖溶液，并在各培养液中加少量硼酸。
减数分裂的观察
实验一减数分裂的观察一、实验目的：通过显微镜观察玉米，小麦，蚕豆等花粉母细胞的减数分裂制片，熟悉减数分裂过程，着重掌握减数分裂过程中染色体的变化规律，为深入理解遗传学基本规律打下良好的基础。
二、实验大原理：减数分裂是性母细胞成熟时配子形成过程中一种特殊的有丝分裂。
它包括连续两的细胞分裂阶段：每一次分裂为染色体数目的减数分裂，第二次分裂为染色体数目的等数分裂。
两次分裂可根据染色钵变化特点各分为前期、中期、后期和末期，由于第一次前期时间较长，染色体变化比较复杂，故其前期又可分为五个时期。
在减数整个过程中，同源当染色体之间发生联会、交换和分离，非同源染色体之间进行自由组合。
最终分裂为染色体数目减半的四个子细胞，从而发育为雌性或雄性配子。
雌雄配子通过受精又结合成为合子，发育为新的个体，这样又恢复了染色体数目。
由于不同雌雄配子染色体的重新组合，产生了大量的遗传变异，有利于生物的适应和进化。
生物的性母细胞成熟时，减数分裂各期染色体变化的特征简述如下：第一次分裂：前期：可分为以下五个时期：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。
偶线期：同源染色体两两配对，成为联会。
这样联会的一对同源染色体，称为二价体。
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，这样一个二价体中就包含了四条染色单体，故称为四合体。
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。
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出现交叉结。
此期可清楚地观察到交叉现象。
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，适于记数染色体的数目。
中期：核仁和核摸消失，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体的着丝点分别趋向纺锤体的两极，此时最适于计数染色体的数目和观察各染色体的形态特征。
小麦不同发育时期花药对离体培养的反应1)
单 丝 分 裂 前 期
有 核 期
二 核 期
三
每朵小花中花药之一的办法，在大多数情况下 可以得到满意的结果。 只是在四分体时期前后， 同一小花中 ３个花药的发育有时不一致。在接 种的欧 Ｘ小四分体时期花药中，可能因此混人
图 ２ 小麦不同材料的反应花药频率 — 烟 Ｘ农 口— 口 山Ｘ农 Ｘ－ Ｘ 欧 Ｘ小 ０－ ｐ－ ｐ ７－－２ １１４１ ０ 京Ｘ小
对离体培养有反应（ 即产生愈伤组织） 只有少 ，
数植物能从四分体时期的花药获得花粉胚，如 烟草、 毛地黄、 油菜、 大麦、野生二粒小麦、 玉米
这部分结果将另文发表。 等。 也有一些作者培养过减数分裂时期的花药， 于花粉的细胞学证据，
但只有 Ｇｅｈ ｆ Ｄｙ在番茄、 ｒｓｆ和 ｏ ｓｏ 拟南芥菜及
葡萄［有过成功的报道。较晚的花药发育时期 １ １ ｌ 方面， ｔｃ ［ 曾报道从多花黑麦草及苇 状 Ｎｉｓ ｅａ ｚｈ１ １ 羊茅杂种 “ 将近成熟”的花药获得少量愈伤组
裹２ 欧Ｘ小不同 时期 花药中有反应 花药的 愈伤组织产率
花药时期 反应花药（ 个） 愈 伤组织（ 块） 平均（ 块）
减 数分
裂时期
９
四分体 时 期
２ ８
单核早
期 Ｉ
３ ３
单核早
期
１ １
单期 “｛ 中
１９ ６ ４２ ４ ４． ６
单核晚期
１０ ３
有丝分
裂前期
６２
二核期
５ ２
三核期
４
３ １
４ １
１１ １
核 期
有丝分 裂前期
二核期
三核 期
９３ ．
２ ６ ８．
４ ４ ０．
８ ３ ３．
遗传学（Ⅱ）实验部分
遗传学（Ⅱ）实验部分一、实验课的目的、意义通过遗传学实验课的多媒体教学片、示范标本片、照片和玉米果穗等材料材验证课堂讲授的遗传学规律和理论；通过实验课实际操作和观察，训练遗传学的实验技能，培养学生的动手能力。
二、实验课主要目标通过实验使学生学会生物显微镜的正确使用方法，掌握常用的植物染色体制片技术，能独立进行从取材、样本处理到制片和观察的全过程操作，对实验结果进行记录、统计、分析和归纳，写出完整的实验报告，为学习后续课程和以后从事本专业科研工作打下基础。
三、主要实验内容实验一 植物花粉母细胞减数分裂涂抹制片（2学时）通过用涂抹法制作黑麦花粉母细胞减数分裂临时片，并对其进行观察，学习花粉母细胞减数分裂涂抹制片技术，进一步了花粉母细胞减数分裂全过程及各个时期染色体的变化特征。
实验二 植物根尖有丝分裂压片法（2学时）通过学习根尖压片技术，进一步观察有丝分裂染色体的变化特征。
实验三 玉米籽粒性状基因间关系的分析（2学时）通过观察玉米的几种一对、二对独立性状杂交的F2果穗及连锁性状的测交及F2果穗的性状分离，进行数据统计，并作X2检验，验证独立分配规律和连锁规律，理解基因互作的表现特征和遗传性质。
实验四 染色体结构变异的观察与鉴定（2学时）通过制作玉米花粉母细胞减数分裂涂抹片，观察玉米易位杂合体减数分裂终变期分裂相及花粉半不育现象，观察玉米易位杂合体自交果穗结实情况，掌握染色体结构变异的细胞学特征和遗传效应，并进一步熟悉花粉母细胞涂片技术。
实验五 多倍体的诱发与鉴定（2学时）通过制作黑麦加倍根尖材料的临时压片，掌握染色体加倍和鉴定方法，并进一步熟悉根尖压片技术。
四、实验成绩考核办法实验成绩占总成绩的10%。
考核办法：每个实验20分（其中实验操作10分，实验报告10分），5个实验总计100，再除以10。
五、实验教材、参考资料[1] 《普通遗传学实验指导》，（自编教材），侯秀英等，沈阳农业大学，2007[2] 《遗传学》（第三版）朱军主编， 中国农业出版社，2002六、实验项目汇总表序号 实验项目名称 学时 实验类别 实验要求 每组学生数1 植物花粉母细胞减数分裂涂抹制片2 验证性 必修 12 植物根尖有丝分裂压片法 2 验证性 必修 13 玉米籽粒性状基因间关系的分析2创新性 必修 114 染色体结构变异的观察与鉴定 2 综合性 必修 15 多倍体的诱发与鉴定 2 综合性 必修 1 合计 10要求学生在实验课前预习，实验中做好绘图或数值的原始记录。
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六、减数分裂的各时期及特点
间期
前期Ⅰ 细线期
染色质浓缩为几条
细而长的细线，每
一染色体已复制为
两个单体
前期Ⅰ 偶线期
染色体形态与细线 期没有太大的变化, 同源染色体开始配
对同源染色体两两
靠拢，出现联会现
象，但染色体松散,
增粗。
前期Ⅰ 粗线期
同源染色体配对完 毕，这种配对的染
色体叫做二价体，
三、实验原理
在植物的花粉形成过程中，花药内的一 些细胞分化为小孢子母细胞（2n），每 个小孢子母细胞经减数分裂产生4个小孢 子（n）。 在适当的时期采集植物的花药，经固定、 染色、压片等操作程序后，就可以在显 微镜下看到细胞减数分裂过程中染色体 的动态变化。
四、实验器具和药品
1.器具：镊子、解剖针、载片、盖片、大 培养皿、染缸、酒精灯、吸水纸、显微 镜等。 2.药品：无水乙醇、冰乙酸、醋酸洋红或 改良品红等。
细 胞 减 数 分 裂 模 式 图
五、实验步骤
1.取材：选择挑旗以后，旗叶抽出5-10cm的植株，
取出穗子；
2.固定：选取适当大小的花药，立即放入卡诺固定 液Ⅱ固定 7d 后, 置于70%乙醇中4℃长期保存； 5-10cm
3.染色与涂片：选取小麦花序上、中、下各一个小
花序置于70%乙醇中，拨出2-3个花药，置于载玻 片上，加一滴染液；用解剖针切断花药，并反复 挤压花药，使花粉母细胞进入染液，用镊子去除 花药壁残渣，补加一滴染液染色； 4.压片与镜检：加盖玻片，上面覆吸水纸，拇指垂 直、均匀加压，吸水纸吸干周围染液，镜下观察；
板上，纺锤体形成,染
色体பைடு நூலகம்着丝粒开始逐 渐远离,双价体开始分 离,染色体数仍为2n, 但每一染色体含有两
个染色单体
后期Ⅰ
两条同源染色体分
开，分别移向两极，
每一染色体有一着
丝粒带着两个染色 单体，每一极得到 n个染色体,染色体 数减半。
末期Ⅰ
染色体解旋,又
呈丝状，核膜
形成，胞质分
裂,成为两个子 细胞
实验二 小麦花粉母细胞 涂片及观察
一、教学基本要求
1.了解高等植物小孢子母细胞减数分裂的过
程，观察减数分裂中染色体的动态变化；
2.学习并掌握植物细胞减数分裂染色体标本
的制作方法。
二、实验材料
玉米（Zea mays）2n=20； 水稻（Oryza sativa）2n=24； 蚕豆（Vicia faba）2n=12； 小麦（Triticum aestivum）2n=42 等作物的花药，任选一种。
仁重新形成， 胞质分裂,各 成为两个子细 胞
四分体时期
六、作业
绘制观察到的减数分裂不同时期的典型
细胞，简要描述各分裂时期的染色体行
为和特征。
二分体时期
前期Ⅱ
染色体变短变粗，
开始清晰起来。每 个染色体含有一个 着丝粒和纵向排列 的两条染色单体。
前期快结束时染色
体更短粗，核膜消 失。
中期Ⅱ
同源染色体整
齐地排列在赤
道板上
后期Ⅱ
着丝点一分为
二，两条染色 单体分离移向 两极，每极含 n条染色体
末期Ⅱ
染色体逐渐解
旋，呈丝状，
核膜重建，核
每个二价体含四个
染色单体，但仅含
两个着丝粒。染色 体继续缩短。
前期Ⅰ 双线期
染色体进一步缩短
变粗，同源染色体
开始分离，因交叉 使单体上的若干点 仍连在一起，出现X 形，U形，8形，0形
等形状。
前期Ⅰ终变期
又叫浓缩期，交叉 向染色体端部移动， 交叉数减少，染色
体变得更粗。核膜
消失。
中期Ⅰ
各双价体排列在赤道