蝗虫精巢细胞减数分裂的观察

蝗虫精巢减数分裂时期染色体的行为观察余振洋（高山山、潘红芳）、09级生技1班、200900140156、2011/9/18

摘要蝗虫精子形成过程中的减数分裂是比较好的观察减数分裂的材料之一，实验中取蝗虫精巢小管头部制作了精子发生减数分裂的标本，观察到了减数第一次分裂前期的偶线期、粗线期等五个时期以及后期I和末期II的染色体形状。通过实验我们进一步了解了减数分裂的过程以及各个时期的染色体特点，加深了对遗传学规律的认识。

关键词东亚飞蝗;染色体;减数分裂

1．引言

减数分裂是生殖细胞的分裂方式,对种族绵延有着十分重要的意义。在高等生物的雌雄性细胞形成的过程中，由有性组织(如花药和胚珠、精巢和卵巢)中的某些细胞分化为孢母细胞(2n)，以及精母与卵母细胞(2n)。进一步由这些细胞进行减数分裂，最终各自产生4个小孢子或精细胞，或是分别产生一个大孢子或卵细胞与三个退化的极体(1n)。在减数分裂过程中，可以辨认染色体形态和数量上的动态变化，从而为遗传学研究中远缘杂种的分析、染色体工程中的异系鉴别，常规的组型分析以及三个基本规律的论证，提出直接与间接的实验依据。

在减数分裂的过程中，细胞连续进行两次的核分裂，而染色体只复制一次，减数分裂结束形成了四个子细胞，每个子细胞中的染色体数目减半。然后经过受精作用，雌雄配子又重新结合，形成了二倍体的合子。减数分裂确保了染色体数目的恒定，从而使物种在遗传上具有了相对稳定性。在减数分裂过程中包含的同源染色体配对、交换、分离和非同源染色体的自由组合，体现了遗传学上的三大定律，在丰富基因的多样性中起着重要的作用。

蝗虫比较常见，容易取材，染色体数目较少（常见的中华蚱蜢等，雄蝗虫2n=23，雌蝗虫2n=24）,且染色体较大，易于观察。在同一染色体玻片标本上可以观察到减数分裂各个时期，还可以观察精子的形成过程。

2．实验材料

2.1实验器材和药品：

2.1.1器材：显微镜，解剖针，镊子，刀片，盖玻片，载玻片。

2.1.2药品：改良苯酚品红。

2.1.3实验材料：雄蝗虫的精巢。

2.2实验过程：

2.2.1取材：

在九月底十月初采集雄蝗虫，去掉第一对步足及翅，在翅基部的后方（相当于腹部背侧前端），用解剖剪将其体壁剪开，见到在上方两侧各有一块黄色的团块，这便是蝗虫精巢。精巢有许多排列在一起的精巢小管组成。

2.2.2固定：

固定的目的是采用渗透力强大的固定液将组织、细胞迅速杀死，蛋白质沉淀，并尽量保持原有的状态。将生活细胞固定后，将有利于后续的解离和染色。

固定液比较常用有效的是Carnoy固定液，Carnoy I :冰醋酸：乙醇=1:3。

固定时间一般为24小时，然后将固定的材料转入乙醇中保存，长期保存放4℃的冰箱中，时间不能超过一年。

2.2.3制片及压片：

用取2-3条精巢小管于载玻片上，用解剖针将其撕破或者用刀片在其中部横切两三刀，轻轻挤出内部细胞，滴加一滴改良苯酚品红染液，染色10至15min。将染色后的材料盖上盖玻片，在盖玻片上盖上两层吸水纸，将多余的染液吸干。用左手的食指压紧，防止盖片滑动。然后用大拇指压盖玻片，再用解剖针轻敲盖玻片，使材料均匀分散开。

2.2.4镜检：

注意将减数分裂的各个时期分辨清楚，特别是对前期I的各个时期能够独立辨认。减数第一次分裂分为：前期I、中期I、后期I、末期I。前期I：时间特别长，经此期染色体逐步折叠、浓缩。同时出现非姐妹染色体间的交换现象。根据细胞核及染色体的形态变化将前期I分为五个时期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期。减数第二次分裂分为前期II、中期II、后期II、末期II。由于经过了减数第一次分裂，同源染色体已经分离因而染色体数目减半。从形态上看减数第二次分裂的细胞体积较小，染色体只有n。

精子的形成过程(变态)：精细胞枣核状柳叶状精子

3．实验结果

3.1绘图

图一细线期(10×40) 图二偶线期（10×40）

图三粗线期（10×40）图四双线期（10×40）

图五终变期（10×40）图六后期I（10×40）

图七末期II精细胞（10×40）

3.2结果分析

从观察的结果来看，减数第一次分裂的前期内的不同阶段基本都能找到，同时还能看到后期I和末期II的精细胞。其他时期的大部分未能在视野中找到，一小部分未能分辨清楚，同时也难以影响记录。以下是对图片的分析：

（1）细线期——图一：染色体呈很细的染色线，螺旋卷曲分散在细胞核内，沿着整条染色线分布着许多染色粒，形似念珠，染色粒排列比较紧密，使得视野中呈现出颜色较深的一片。在细胞核内，核仁清晰可见。

（2）偶线期——图二：同源染色体彼此靠近，发生联会。在细线期末，偶线期初，染色体或染色丝在细胞中的部位发生变化。染色丝的一端聚集到核的一侧，而另一端呈放射状扩散，呈花束状，特称花束期。凝线期或花束期一直延续到偶线期结束粗线期开始为止。

（3）粗线期——图三：同源染色体完成配对，形成二价染色体，染色体由于超螺旋而缩得很短，每一粗线期的染色体具有两条并列的染色单体，成对的同源染色体含有四条染色单体，称为四分体，核仁附着于特定的染色体上，在视野中可以看到染色体上有一个颜色较深的小点。此时的染色体彼此分离相对前面的两个时期要远一点。

（4）双线期——图四：理论上，同源染色体之间彼此开始分离，但是在一个或多个点上互相交叉而又保持在一起，形似麻花。在该期，同源染色体的两个染色单体之间发生交换。但是实际上很难看清，此时的染色体彼此靠的很近，只能看到很个别的染色体有相互交叉。（5）终变期——图五：染色体缩得更粗更短，是统计染色体的最好时期。该期结束时，伴随着核膜的破裂和核仁的消失。这一时期的染色体“开口”达到最大，有时候两条染色体呈现出一个圆圈。

（6）后期I——图六：纺锤丝附着在同源染色体的着丝点上，被牵引着向两极移动。

4．讨论

4.1注意事项

（1）：取材时，曲细精管的量不宜太多，应选取较粗，分裂旺盛的。

（2）：敲片时注意掌握力度，力度太大会导致盖玻片破碎，不仅要使细胞相互分散开，还要防止细胞破裂。

（3）：在实验过程中显微镜下观察不同时期蝗虫细胞时，会发现处于分裂前期的细胞数目最多。

（4）：前期的细线期、偶线期并不十分明显。而粗线期、双线期和终变期每个时期有各自独特的特征，粗线期的染色体粗且短，染色体基本都能数清。配对的染色体实为两个二分体紧