[农学]修改后遗传学实验.doc

（一）课堂讲授内容（63学时）（二）课堂实验内容（27学时）基础实验内容是：1植物花粉母细胞减数分裂的染色体观察（3学时）2植物花粉母细胞减数分裂制片技术（3学时）3植物根尖压片技术（3学时）4基因的独立分配和基因互作（3学时）5果蝇的形态鉴别和饲养管理（3学时）6果蝇的伴性遗传分析（3学时）7基因的连锁交换与基因定位（3学时）8果蝇唾腺染色体的观察9红色面包霉的分离和交换（3学时）10遗传力的估算（3学时）（根据专业从上述实验中选15学时）研究创新型的实验内容是：1植物染色体组型分析（3学时）2植物多倍体的诱发和鉴定（6学时）3理化因素对植物染色体的诱变和鉴定（6学时）4植物DNA的提取与纯化（3学时）5植物组织培养（6学时）（根据专业从上述实验中选12学时）实验一 植物花粉母细胞减数分裂的染色体观察一、实验目的观察并熟悉性母细胞在减数分裂过程中的细胞学特征，重点了解染色体在这一过程中所表现的特殊变化，为研究遗传学基本规律奠定细胞学基础。二、实验原理减数分裂是性母细胞在形成性细胞时进行的一种特殊的细胞分裂方式。它包括减数第一分裂和减数第二分裂两个连续变化的阶段。每个阶段根据细胞和染色体的变化特点分为前期、中期、后期和末期四个时期。由于减数第一分裂的前期较长，染色体变化也比较复杂，所以又将第一前期分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变（浓缩）期。在减数分裂的整个过程中，同源染色体之间要发生联会、交换、分离，非同源染色体之间要发生自由组合。通过染色体的规律性变化，使最终产生的四个子细胞内染色体数目只有母细胞的一半。既然染色体是遗传物质的载体，因此染色体在减数分裂中的行为对遗传物质的分配和重组产生了重大影响。对于性母细胞和染色体的变化特点，可以通过对供试材料进行一定的制片染色处理，在光学显微镜下进行观察。三、实验材料玉米、小麦、蚕豆等花粉母细胞减数分裂的永久制片和照片。四、实验用品显微镜、擦镜纸。五、实验方法与步骤利用玉米、小麦和蚕豆等花粉母细胞的减数分裂永久制片，参考减数分裂各期的照片，在显微镜下进行系统地观察，掌握各期的特点。现将减数分裂各期的主要特点简述如下：1第一前期（1）细线期：细胞核内出现细而长的染色体，交织成一团线状物，首尾不分，无法计数。核仁和核膜清晰可见。（2）偶线期：每对同源染色体顺着它们的纵长，按相同部位，紧紧地靠在一起，称为同源染色体的“联会”或“配对”。联会在一起的一对同源染色体称为“二价体”。由于此时每条染色体已经复制，因此每个二价体都包含四条染色单体。每条染色体的两条染色单体受同一着丝粒约束，它们互称姊妹染色单体。每一个二价体不同成员的染色单体互称非姊妹染色单体。由于这一时期很短，染色体又很细长，一般难以同细线期区别，并且同源染色体联会的行为在光学显微镜下看不到。这一时期核仁和核膜仍清晰可见。（3）粗线期：染色体因进一步螺旋化而呈粗线状。染色体的个体性逐渐明显。非姊妹染色单体之间的“交换”就发生在此期，但“交换”的行为不能直接在显微镜下观察到。核仁和核膜在这一时期仍然可见。（4）双线期：染色体进一步缩短变粗，每个二价体的一对同源染色体相互排斥，并开始彼此分开。但由于非姊妹染色单体的交换，每个二价体出现了数目不定的交叉结使二价体仍能维持而不完全分开。核仁和核膜仍然可见。（5）终变期：染色体高度浓缩，交叉结端化，每个二价体只在末端相连，核仁和核膜仍然可见。此时所有二价体分散在整个核内，可以进行染色体计数，某生物有多少对染色体此时就有多少个二价体。2第一中期：核仁和核膜的消失，标志着前期的结束，中期的开始。此时，所有二价体排列在纺锤体的赤道面上。每个二价体两条染色体的着丝点分别趋向纺锤体的不同极。如果从纺锤体的一极向赤道面观察，仍可计数染色体。由于一对同源色体两个成员的着丝点朝向细胞的哪一极完全是随机的，因此在不同性母细胞中，此期染色体的排列具有多种可能性。3第一后期：每个二价体的两条染色体都以着丝点为先导，由纺锤丝牵引分别向细胞的两极移动。结果细胞的每一极只分到了一对同源染色体中的一条，从而使每一极分到的染色体数只有原来的一半。此时分到每一极的每条染色体的两条姊妹染色单体仍然由共同的着丝点连在一起。4第一末期：染色体到达细胞两极后，细胞的每一极又重新形成核膜和核仁，随之胞质分裂（有的植物此时胞质不分裂），形成两个子细胞，称为“二分子”。减数第一分裂结束后，经过一个短暂的间期，很快进入减数第二分裂。5第二前期：细胞核内又重新出现染色体。每个染色体的两条姊妹染色单体仍由同一个着丝粒连在一起，但两臂已彼此分开。6第二中期：每个子细胞内的染色体都以自己的着丝点排列在细胞的赤道面上，染色单体的两臂自由地散开。7第二后期：每条染色体的着丝点纵裂，两条姊妹染色单体在两极纺锤丝的牵引下，相背移向两极。8第二末期：染色体分到两极后，细胞的每一极又重新形成核仁和核膜，然后胞质分裂。从而使原来的一个母细胞分裂成四个子细胞，每个子细胞内只含有母细胞的半数染色体。开始时四个子细胞彼此靠在一起，称为“四分子”。六、实验作业1根据自己的观察，绘出下列各期的图象，并简述其特点。粗线期、终变期、中期I、后期I、中期、后期。2以玉米为例说明在减数分裂过程中，染色体数目怎样从2n=20变为n=10。实验二 植物花粉母细胞减数分裂制片技术一、实验目的进一步了解高等植物性母细胞的减数分裂过程及染色体的动态变化，重点学习和掌握制备减数分裂玻片标本的方法。二、实验原理高等植物在形成雄配子的过程中，花药内的小孢子母细胞（2n），经过减数分裂最终产生四个小孢子。每个小孢子内的染色体数目已减半为n。以后每个小孢子进一步发育为花粉粒。在适宜的时期采集植物的花蕾，经固定液杀死固定，使细胞保持活体时形态。然后进行压片染色等处理，制成减数分裂玻片标本，在显微镜下进行观察，可以看到小孢子母细胞的减数分裂过程（即染色体由双倍变为单倍体的过程），研究染色体在形态和数量上的动态变化特点。三、实验材料玉米、小麦、蚕豆、棉花等。四、实验用品显微镜、天平、解剖针、载玻片、盖玻片、镊子、培养皿、酒精灯、吸水纸、纱布、刀片、量筒、漏斗、滤纸、木夹、标签、火柴、带橡皮头铅笔等。五、实验药品无水乙醇、95%乙醇、重铬酸钾、浓盐酸、浓硫酸、冰醋酸、二甲苯、加拿大树胶和洋红（或苏木精）。六、实验方法与步骤1玻璃器皿的洗涤：实验所用的玻璃器皿，无论是新的还是旧的，实验前都要洗刷干净。否则会影响制片效果。一般的玻璃器皿可用去污粉、肥皂水或中性洗衣粉刷洗，然后用清水冲净、晾干。新载玻片和盖玻片可在2%的盐酸酒精（95%酒精98毫升加浓盐酸2毫升）中浸泡24小时，然后用流水冲净，浸泡在95%酒精中备用。用过的旧玻片可按下面步骤洗涤：（1）将旧玻片放在肥皂水或洗衣粉溶液中煮沸510分钟，然后用毛刷去掉玻片上的树胶（或将玻片直接浸泡在二甲苯中，用毛刷洗刷）。（2）将洗去树胶的玻片放入重铬酸钾洗涤液（洗涤液配制见附录一）中煮沸30分钟或浸泡数小时。（3）将洗涤液倒掉，用温水冲洗23次，然后放在自来水下流水中冲洗2小时。（4）用蒸馏水冲洗12次放入95%酒精中备用。应注意，在用洗涤液煮玻片时，玻片应竖放在容器内，切勿使玻片平贴在容器的底部，以免引起暴沸。2取材：选取适当大小的花蕾，是观察花粉母细胞减数分裂的关键性步骤。不同植物取材时期不同。（1）玉米：在抽雄前两周左右（大喇叭口期），用手指从喇叭口处向下挤捏叶鞘，触到有松软感处，即是雄花序所在部位。在该处用刀片纵向划一切口，用镊子取出花序分枝。此时雄花序先端小穗颖长4mm左右，花药长23mm，每一分枝中上部小穗发育最早。（2）小麦：在旗叶挑出后，旗叶与下一叶片的叶耳距约23cm时取材较好。但不同品种间稍有差异。（3）棉花：棉花现蕾后即进入减数分裂时期。由于其花序分节着生，因此常按花蕾的长度取材。如陆地棉，一般当三解苞长到1cm左右，花萼与花瓣等长，整个花蕾长35mm时取材较好。（4）蚕豆：从现蕾开始，可选取12mm大小的花蕾或一小段花序进行固定。取材时间一般在上午9时10时，不同材料间稍有差异。3固定：取下的材料应立即放入固定液中杀死固定。在415条件下，一般固定时间为24小时。固定后的材料先用95%酒精漂洗至无醋酸气味，再移到70%酒精中置于冰箱内保存。常用的固定液是法氏固定液（配制方法见附录二），在使用这种固定液时应注意现配现用，固定时不要在阳光下暴晒。4染色和压片：先将已固定的材料置于培养皿内并倒入少许保存液。用镊子摘取一个适当大小的小穗或花蕾放在吸水纸上吸掉多余的酒精，然后放在载玻片中央。用解剖针挑出23个花药，并立即滴醋酸洋红或醋酸铁矾苏木精染色液于花药上（染液配液制见附录二）。用解剖针将花药横向切断，并从一端向切口轻轻挤压花药，使花粉母细胞从切口处逸出。然后用镊子除尽花药壁等杂物。这是压片优劣的关键步骤之一，如不去净残渣，则不容易把分裂的细胞压平，使染色体不容易分散开，并且在制作永久片的过程中，细胞会从载玻片上大量脱落。去净残渣后，在低倍镜下进行初步镜检，如果花粉母细胞处于减数分裂时期，即可加上盖玻片。加盖玻片时，先使盖玻片的一边放在载玻片上，待染液布满整个边缘时，左手握镊子顶住盖玻片，右手握解剖针托住盖玻片轻轻放下（图3）。加上盖玻片以后，如有多余染色液，可用吸水纸吸去；如染色液不能布满盖玻片，则在盖玻片一边稍加染色液，然后在酒精灯上烤片。烤片时，用手平持片子在酒精灯上方来回移动，并经常将片子放在手背上试温，以片子不烫手为宜，可反复进行多次。烤片是制片过程中的一项很重要的步骤。通过烤片可使细胞质颜色变浅，而染色体能得到充分鲜明的着色。烤片以后可在盖玻片上加一小块吸水纸，以拇指或用带橡皮头的铅笔轻压盖片。应注意不要使盖片移动。如果镜检发现染色体染色太浅，可在盖玻片周围稍加染色液再烤；如果染色太深，可从盖玻片一边滴加45%冰醋酸，在另一边用吸水纸吸，让冰醋酸从盖玻片下流过直至细胞质颜色较浅而染色体着色明显清析为止。5制作永久片：要使片子能长期保存应用，可制成永久片。永久片的制作主要包括分片、脱水透时和封片三个步骤。首先用培养皿（内置U型玻璃管或一根短玻棒）若干套编号，配制多级脱水剂（常用脱水剂见附录二）。（1）分片：准备制成永久片，首先使其翻转让盖玻片朝下浸入第一级培养皿内分片。让载玻片的一端搭在短玻棒上，另一端和皿底接触，使盖玻片自然脱落，并标记载玻片和盖玻片原来相对应的方向和位置。（2）脱水透明：用一端劈开的去磷头火柴棒夹住盖玻片（方向不变，材料朝上），放入第二级培养皿中。而载玻片要翻转使有材料的一面朝上。然后依次逐级脱水，一般每级约12分钟。如用第三种脱水剂每级约2030秒钟。为了防止在脱水过程中细胞从片上脱落，在制片时可先在盖玻片上涂一层蛋白甘油胶，在酒精灯上烘烤至冒出轻烟后，稍凉片刻盖在有材料的载玻片上。（3）封片：片子从最后一级培养皿内取出后稍凉，于载玻片上原来加盖玻片的位置中间滴一滴完整的加拿大树胶，然后翻转盖玻片（使有材料的一面朝下），按原来的方向和位置轻轻盖在树胶上。要使盖玻片随着胶的扩展自然下沉，不要施加压力或移动盖玻片。然后平放在阴凉处晾干再镜检。对于镜检符合要求的片子，在载玻片右端贴上标签，注明标本名称，制片日期。附冷冻分片法：这种方法快速简单。对准备制作永久片的玻片，先用液态二氧化碳干冰冷冻，或用冰冻致冷器进行冷冻，待完全冷冻结冰后，用刀片将盖玻片同载玻片分开，将载玻片和盖玻片放在37左右的温箱内烘干。取出后放在二甲苯内浸泡1020分钟，滴加树胶封片即可。七、实验作业1写出制片步骤流程图。2制作两张质量较好的临时片（有条件可制作永久片），并绘出自己所制作片子的分裂相，说明其时期和特点。实验三 植物根尖压片技术一、实验目的熟悉细胞有丝分裂过程中染色体的形态特征和动态变化，学习并掌握根尖压片技术，为进行细胞遗传学研究奠定基础。二、实验原理有丝分裂是植物体细胞增殖的主要方式。在有丝分裂过程中，染色体不仅复制繁殖了自己，而且通过一系列规律性变化保证了子细胞和母细胞具有同样数目和形态结构的染色体。通过对供试材料进行一定的处理，可以在显微镜下观察染色体的变化特点和染色体的形态特征，进行染色体的计数。由于在有丝分裂的中期染色体具有典型的形态特征，并易于计数，因此为了获得更多的中期染色体图象，可以采用药物处理或冰冻处理的方法，阻止纺锤体的形成，使细胞分裂停止在中期。同时通过处理还可使染色体缩短，易于分散，以便于进行观察研究。另外，通过对细胞组织进行酸性水解或酶处理除去细胞之间的果胶层，并使细胞壁软化。这样使细胞容易彼此散开，有利于压片和染色。三、实验材料圆葱、大蒜、黑麦、玉米、小麦和蚕豆。四、实验用品显微镜、恒温箱、冰箱、水浴锅、分析天平、1/100天平、电炉、温度计、剪子、镊子、刀片、载玻片、盖玻片、滤纸、量筒、量杯、漏斗、培养皿、三角瓶、烧杯、滴瓶、酒精灯、切片盒、标签、胶水等。五、实验药品无水乙醇、95%乙醇、冰醋酸、蒸馏水、二甲苯、碱性品红、苏木精、秋水仙素、饱和对二氯苯溶液、0.002M8羟基喹啉、1N协酸、4%铁矾水溶液、2%醋酸洋红染色液、2.5%纤维素酶和2.5%果胶酶混合液（药品及染色液的配制方法见附录二）。六、实验方法与步骤1取材：可直接从田间挖取刚长出的幼嫩根尖，也可以在室内培养根尖。室内培养的方法是：（1）圆葱和大蒜根尖：发根前先将圆葱以根部向上在了光下晒两天，然后置于盛清水的小烧杯口上，使根茎部与水接触。或将圆葱半埋于湿沙内。在2025光照条件下培养23天，待根长12cm时，选健壮根类自尖端约1cm处剪下备预处理用。大蒜作材料可先将蒜瓣扒去皮，然后用细铁丝串起放在盛清水的培养皿内培养，其它要求同上。剪取根尖的时间以上午10时左右为好。（2）玉米（或黑麦、小麦、蚕豆）根类：先将种子浸泡一天，待吸水膨胀后再转移到铺有几层湿吸水纸的培养皿内，上面盖两层湿纱布并加水少许，放在1820黑暗条件下培养4050小时。待根长到12cm时，选健壮根尖于上午10时左右取下备用。2预处理：为了阻止纺锤体的活动，获得更多的中期分裂相，同时使染色体相对缩短，便于染色体分散和计数，可对根尖进行预处理。预处理的方法有药物预处理和冰冻预处理两种。（1）药物预处理：常用的药物有0.050.2%秋水仙素溶液、饱和对二氯苯溶液、0.002M8羟基喹啉等。预处理时，将根尖直接浸泡在药液中，在适宜的温度下处理一定的时间（表1）。这些药都能使染色体缩短，但对染色体有破坏作用。使用时应注意处理的时间，小麦、黑麦、大麦、圆葱和大蒜等处理4小时左右，棉花和水稻等处理2小时左右。处理的时间长短同温度有很大关系。表1 常用药液预处理时间药 品条件圆葱玉米小麦0.1%秋水仙素溶液温度（）15室温25处理时间（小时）432饱和对二氯苯溶液温度（）室温室温处理时间（小时）440.002M8羟基喹啉温度（）18室温处理时间（小时）4（2）冰冻预处理：将根尖浸泡在蒸馏水中，置于14冰箱内或盛有冰块的保温瓶中冰冻24小时。这种方法对染色体无破坏作用，染色体缩短均匀，效果良好，简便易行，各种作物都适用。如果只是为了观察有丝分裂各期染色体动态，可以不进行预处理。3固定或前低渗：将预处理后的根尖用蒸馏水冲洗两次（约5分钟），然后转移到70%酒精冰醋酸（3:1）固定液中。在415条件下固定2024小时，再用70%酒精冲洗2次转入70%酒精中保存。或者将根尖放入0.075MKCL溶液中低渗20分钟，然后在蒸馏水中冲洗23次（约10分钟）。4解离：解离的方法主要有以下几种（1）将根尖用蒸馏水冲洗2次，然后放入已经在60水浴锅中预热的1N盐酸中。在60恒温条件下处理1015分钟，当根尖透明呈米黄色时取出。（2）将根尖置于2.5%果胶酶和2.5%纤维素酶等量混合液中（PH55.5），在室温1828条件下处理23小时。（3）将根尖置于95%酒精和浓盐酸的等量混合液中处理210分钟。或将根尖放在5N盐酸内处理510分钟。5后低渗：将根尖放在蒸馏水中冲洗23次（约10分钟）。酶解后的要尖可浸泡10分钟，然后再冲洗一次。根尖一定要冲洗干净，否则影响染色。低渗后的根尖放入70%酒精中备用。6染色与压片：染色与压片的方法常用的有以下几种。（1）铁矾苏木精染色压片法：先将根尖放入4%铁矾水溶液中媒染24小时。然后流水冲洗20分钟，再将根尖放入0.5%苏木精染液中避光染色40120分钟，取出后放入蒸馏水中备用。其制片方法，取一染色后的根尖放在干净载玻片的中央。用刀片将根尖分生组织切下，将其切成薄片（越薄越好），滴1滴45%冰醋酸，加盖玻片。用一手固定盖玻片，另一手用镊尖或解剖针柄轻敲盖玻片，使材料溃散。用火轻烤载玻片背面，然后继续轻敲，待材料呈云雾状即可镜检。如发现有较理想的分裂相，可再轻烤一下片子，并在盖玻片上盖一张吸水纸，用大拇指用力压片（不可使盖玻片移动），然后镜检。（2）改良卡宝品红染色压片法：将根尖置于干净的载玻片中央，切下根尖分生组织，将其切成薄片，滴一滴改良卡宝品红染色液，盖上盖玻片压片。具体压片方法同上。（3）醋酸洋红染色法：取一根尖放在吸水纸上吸去多余的保存液，然后放在一张干净的载玻片中央。用刀片将根尖分生组织切下，将其切成薄片，滴1滴2%醋酸洋红染色液，盖上盖玻片，进行压片。方法同铁矾苏木精压片法。也可以采用十字交叉压片法。即：取根尖放在吸水纸上吸去多余的保存液，然后放在干净的载玻片中央。用刀片将分生组织切下，将其切成薄片。取另一张干净的载玻片，呈十字形交叉盖在放有材料的载玻片上。在载玻片上盖一张吸水纸，并用大拇指压片，使材料压成一薄层。然后将两载玻片分开，各滴加1滴染色液进行染色。稍停片刻后加上盖玻片，在酒精灯上轻烤一下片子，一手固定盖玻片，另一手用铅笔橡皮头对准材料轻轻敲打，使根尖细胞分散均匀。7镜检：压好的片子先在低倍镜下镜检，找到分裂细胞后转换高倍镜观察。如果染色体分散较好，图象清晰，就可以脱水封片，制成永久片。七、实验作业1制作两张合格的有丝分裂玻片。2绘出在显微镜下观察到的各期有丝分裂图象。实验四 基因的独立分配和基因互作一、实验目的明确机率的概念以及它和基因分离组合的关系；验证和加深对孟德尔分离和独立分配定律的理解；了解几种基因互作的方式。二、实验原理根据分离规律，位于一对同源染色体上的一对等位基因在减数分裂形成配子时，要彼此发生分离，互不干扰地分到不同的配子中去。因此对于一对基因的杂合体，在完全显性条件下，其自交子代和测交子代的表现型分离比例分别为3:1和1:1。在分离规律的基础上，独立分配规律（自由组合规律）进一步揭示了位于非同源染色体上的多对独立遗传基因分离和组合的关系。按照这个规律，位于非同源染色体上的两对基因在减数分裂的过程中，每一对基因都分别按照分离规律进行分离，两对基因之间又可以发生自由组合，结果产生的四类配子比例相等。因此对于两对基因的杂合体，在完全显性条件下，其自交子代和测交子代的表现型分离比例分别为9:3:3:1和1:1:1:1。在基因互作的情况下，上述分离比例则依照基因互作的性质而有不同变化。但是尽管表现型的分离比例不同，而基因分离和组合的关系仍然遵循独立分配规律。一粒玉米杂交种子是由果皮、胚乳和胚三部分组成。它们的世代和遗传基础都不相同。果皮是由子房壁形成的果皮和珠被形成的种皮愈合而成，是母体组织的一部分，为二部体（2n），基因型与母本相同。胚乳和胚是双受精产物，胚为二倍体（2n），胚乳是三倍体（3n），分为糊粉层和淀粉层。玉米的花粉直感现象是显性性状在籽粒上的一种表现，当父本花粉含有显性基因时，它所控制的性状在当代杂种的籽粒上就可能表现出来。某些胚乳和胚的性状常常表现花粉直感现象，而果皮则因与受精无关故不表现直感现象。三、实验材料杂交处理后的不同类型的玉米果穗，固定处理的Wx/wx杂合体花粉。玉米实验材料的制备与保存见附录八。四、实验用品四种不同颜色的玻璃球、硬币、计算器、显微镜、纸袋、回形针。五、实验药品IKI染色液。六、实验方法与步骤1杂种分离世代中独立遗传性分离概率的验证：假定有Aa杂合体，在减数分裂的过程中A和a必然要发生分离。对于每一基因来说分向细胞任何一极的机率应为1/2，结果产生的两类配子比例相等，即A:a=1:1。雄配子是这样，雌配子亦如此。当雌雄配子受精结合时，由于也是一种随机的过程，结果其自交子代的基因型为1/4AA、2/4Aa、1/4aa。如果某杂合体的基因型为AaBb，当减数分裂形成配子时，每一对等位基因都分别按照分离规律分离，并且每一个基因分到细胞任何一极的机率仍为1/2。由于非等位基因间可以发生自由结合，因此A和B、A和b、a和B、a和b结合在一起的机率各为1/21/2=1/4。在受精过程中由于雌雄配子的随机结合，使自交子代出现了9种基因，在完全显性和无互作情况下有四种表现型，其比例为9:3:3:1。（1）基因分离概论的验证：取硬币一枚代表Aa杂合体。画面代表显性基因A，字面代表隐性基因a。抛扔硬币100次，令其自然下落至桌面和倾倒，记载100次中A出现的次数（p）和a出现的次数（q），计算A和a出现的机率。（2）基因组合概率的验证：用红玻璃球表示显性基因A，白玻璃表示其相对的隐性基因a。取纸袋两个，每袋内混合装进红、白球各20枚，每袋代表Aa杂合体。从两纸袋内各随机取出一枚合并在一起并记载两球代号（如AA，Aa，aa），再把两球分别放回原袋内，充分搅拌后再重复以上步骤，共重复100次。统计AA，Aa，aa出现的次数，看是否接近1:2:1。然后，全班统计：是否更接近。（3）两对基因独立分配概率的验证：以红球代表显性基因A，白球代表相对的隐性基因a；绿球代表显性基因B，蓝球代表相对的隐性基因b。取纸袋四个，每两个纸袋用回形针连成双连袋。在每个双连袋内，其中一袋装红、白球各20枚，另一袋装绿、蓝球各20枚，每一双连袋代表AaBb杂合体。从一个双连袋的每一袋中各取一球合并，表示该杂合体的配子基因型。同样从另一双连袋的每一袋中也各取一球合并，表示另一杂合体的配子基因型，分别记载代号（AB、Ab、aB或ab）。再将两种配子基因型组合成一个个体的基因型。然后将球都分别放回原袋，重复以上步骤100次。统计算出AaBb杂合体产生的配子是否为AB:Ab:aB:ab=1:1:1:1；并且按照A B ，A bb，aaB ，aabb四种表现型统计AaBb杂合体自交子代的表现型比例是否接近9:3:3:1。然后全班统计看是否更接近。2一对遗传性状的分析：在玉米中与胚乳有关的许多性状都表现为一对基因的遗传行为，因而其遗传特点都符合分离规律。例如，胚乳的非甜质（Su）为甜质（su）的显性；非糯质（Wx）为糯质（wx）的显性；饱满（Sh）为凹陷（sh）的显性；淀粉层黄色（Y）为白色（y）的显性等。另外糊粉层的紫色是由许多基因相互作用的结果。纯合紫色糊粉层个体的基因型一般可简写为ACRPr。对于A或C位点来说，如果某个体有一对基因处于杂合时，则其自交子代和测交子代的表现型分离比例分别为紫:白=3:1和紫:白=1:1，也符合分离规律的表现特点。上述这些性状都表现花粉直感现象。（1）仔细观察区别玉米籽粒的甜质（susu），非甜质（Su）；糯质（wxwx）、非糯质（Wx ）；白淀粉层（yy）、黄淀粉层（Y ）；紫糊粉层（A ）、白糊粉层（aa）；凹陷（shsh）、饱满（Sh ）的表现型特征。（2）取糯质与非糯质的杂种F1（Wxwx）花药制成临时片，用1%IKI液染色，置低倍镜下观察，取样（每片取5个视野）计数蓝黑色花粉粒（非糯质）和棕黄色花粉粒（糯质）的数目。（3）取杂合非甜（Susu）、杂合黄淀粉层（Yy）、杂合紫糊粉层（Aa）玉米的自交和测交果穗，区别果穗上的不同表现型，计数各类表现型的籽粒数。（4）为了检验所得的实际结果与理论值是否相符，对从玉米果穗上获得的结果用标准误差法进行检验（见附录十）。首先算出实际观察值（O）与理论值（C）之间的偏差（D），（D=OC），然后算出标准差SE，再求D/SE。（式中C1和C2分别表示两组理论值的个体数，n为总数）。当D/SE2.0时表示实际结果和理论推断之间差异显著，不符合。当D/SE2.0时则表示实际结果和理论推断相符，差异不显著。3两对独立遗传性状的分析：玉米籽粒胚乳的甜质（susu）和非甜质（SuSu），黄色（YY）和白色（yy）是两对相对性状，分别由位于两对非同源染色体上的两对基因所控制。当纯合的黄色非甜（YYSuSu）同白色甜质（yysusu）杂交时，F1为黄色非甜质。使F1自交后其子代产生四种表现型，分离比例为9:3:3:1；使F1同双隐性个体测交其子代四种表现型的分离比例为1:1:1:1。（1）取杂合的黄色非甜质（YySusu）玉米的自交和测交果穗，区别上面的表现型，并计数各类表现型籽粒数。（2）以所得结果用X2法进行检验。式中O表示实际观察值，C表示理论值，为积加符号。求得X2后，根据相应的自由度（n-1，n表示观察的表现型组数），查P值表（见附录十一）。如果P0.05，就表明观察结果与理论值相符合，差异不显著；如果P0.05，则表明实际结果和理论值不相符合，差异显著。4基因互作的遗传性状分析：玉米糊粉层色素的形成涉及四个基础基因A1、A2、C、R。当这四个位点上都存在显性基因时，糊粉层表现有色。在这个基础上如果显性Pr存在，糊粉层表现紫色，如果隐性pr存在则表现红色。在这四个基础基因中只要有一个位点为隐性，糊粉层都表现无色。当用两个分别缺少一个不同色素基因的无色糊粉层亲本相互杂交时，F1都表现有色，F2分离为9有色:7无色，这种互作方式称为显性互补。例如，a1a1A2A2CCRRPrPrA1A1a2a2CCRRPrPr，F1的基因型可写为A1a1A2a2（略CCRRPrPr三对纯合基因），表现紫色。F2将分离为9紫（A1 A2 ）:7白（3a1a1A2 +3A1 a2a2+1a1a1a2a2）。在C位点上存在着若干个复等位基因如C、c、CI。CI是一种显性抑制基因，只要CI存在，无论其它基因如何，籽粒糊粉层都表现无色。因此当以a1a1CC与A1A1CICI两个无色糊粉层的亲本杂交时，F1（A1a1CIC）籽粒的糊粉层表现无色，F2将分离为13无色（9A1 CI +3a1a1CI +1a1a1CC）:3有色（A1 CC），这种互作方式称为抑制作用。由上可见，a1，a2，c，r任一位点为隐性时，对Pr基因都具有上位作用。例如以A1A1prpr（红糊粉层）与a1a1PrPr（无色）杂交，F1（A1a1Prpr）表现为紫色，F2则分离为9紫（A1 Pr ）:3红（A1 prpr）:4无色（3a1a1Pr +1a1a1prpr），这种互作方式称为隐性上位。（1）取杂合玉米（AaCc或A1a1A2a2）的自交果穗，观察计算果穗上表现型的种类及比例。（2）观察玉米杂合体（A1a1CIC）自交的果穗，统计表现型种类及比例。（3）观察玉米杂合体（A1a1Prpr）的自交果穗，统计表现型种类及比例。（4）以所得结果用X2法进行检验。七、实验作业1将自己和全班的相对性状分离概率验证的结果填入表2、表3。表2 一对基因分离概率的结果表数据来源基因分离的机率基因组合的机率抛扔次数A出现的次数(p)a出现的次数(q)取样次数AA出现的次数(p2)Aa出现的次数(pq)aa出现的次数(q2)本人全班表3 二对基因分离概率的结果表数据来源各类配子数目及比例表现型种类及比例ABAbaBabA B A bbaaB aabb本组杂合体甲数目比例杂合体乙数目比例合 计数目比例全 班数目比例2将一对遗传性状的分析结果填入表4，并说明实际观察结果与理论推断是否符合。表4 一对遗传性状的分析结果表类 别观察值（O）理论值（C）D（OC）SED/SE自交果穗显性隐性测交果穗显性隐性3将两对独立遗传性状的分析结果填入表5，并作适当说明。现表5 两对独立遗传性状的分析结果表 项表 目果穗 型观察值（O）理论值（C）（OC）P值自交果穗测交果穗4将基因互作的分析结果填入表6，并作适当的解释。表6 基因互作性状分析结果表现 项表 目果穗 型观察值（O）理论值（C）OCP值显性互补抑制作用隐性上位实验五 果蝇的形态鉴别和饲养管理一、实验目的了解果蝇的生活史及各个发育阶段的形态特征，区别雌、雄果蝇和几种主要性状的常见突变型，掌握实验果蝇的饲养管理以及杂交实验的处理方法。二、实验原理普通果蝇（Drosophila melanogaster）在分类上属昆虫纲、双翅目、果蝇属。它作为遗传学研究的材料是因为它具有以下几个优点：1饲养简单，凡能在室内发酵的东西都可以作为饲料。2生活周期短，繁殖快。在25时由卵到成虫只需10天左右，并且易于获得较大的后代群体。一对果蝇交配后可以产生400500个甚至上千个卵。3染色体数目少（2n=8）。第一号染色体为性染色体，第二、三号染色体是两对近等臂染色体，第四号是粒状染色体。 4能够经常见到突变个体，且多为形态性状突变，易于观察。5幼虫的唾腺染色体具有体细胞联会的特点，并且唾腺染色体是一种巨型多线染色体，可比正常染色体大100200倍。在普通光学显微镜下就能看到染色体上具有不同的带纹，是研究染色体结构变异的好材料。三、实验材料饲养的野生果蝇和几种常见突变型果蝇。四、实验用品双筒解剖镜、放大镜、镊子、解剖针、麻醉瓶、培养瓶、白瓷板（15cm15cm）、粗头毛笔。五、实验药品乙醚、70%酒精、琼脂、玉米粉、蔗糖、酵母（新鲜的或干粉）等。六、实验方法与步骤1果蝇的饲养管理（1）果蝇的生活周期：果蝇的一生经过卵一幼虫一蛹一成虫四个阶段。生活周期的长短受温度影响很大，一般以2025为适宜。当温度低于10时，生活周期延长，而且生活力明显下降。温度高于30时则引起不育和死亡。在25条件下，果蝇各发育阶段所需时间大致是：羽化成虫12小时后交配2天产卵1天一龄幼虫1天二龄幼虫1天三龄幼虫3天化蛹34天成虫（成虫可活15天左右，低温时可活一个月左右）。生活周期与饲养温度的关系可见表7。表7 果蝇生活周期时间表温度时期10152025卵幼虫8天5天幼虫成虫57天18天6.3天4.2天（2）培养基的制备及饲养管理：果蝇是以酵母菌作为主要食料。在实验室内凡能发酵的基质都可用作饲料。常用的是玉米饲料。几种饲料配方见表8：表8 果蝇饲料配制表类型原料玉米饲料米粉饲料香蕉饲料水（毫升）15010050琼脂（克）1.521.6蔗糖（克）1310香蕉浆（克）50玉米粉（克）17米粉（克）8麸皮（克）8酵母粉（克）1.41.41.4丙酸（毫升）110.51下面以玉米饲料为例，说明配制的方法。按配方将琼脂破碎放入约为总量2/3的水中煮溶，加入蔗糖搅拌溶解煮沸，将玉米粉同余下的1/3水调成糊状倾入正在煮沸的琼脂蔗糖液中，不断搅拌。煮沸几分钟至成粘稠均匀的糊状为止。然后加入丙酸和酵母搅匀分装到已经灭菌的培养瓶中，每瓶12cm厚即可。装饲料瓶时应注意避免饲料沾到瓶口和瓶壁上。待饲料冷却后，用酒精棉球擦干净饲料瓶内壁，再插入消毒后的吸水纸（纵向折叠或卷成筒状插入，便于成虫栖息和幼虫化蛹），最后用灭菌的纱布棉塞好瓶口备用。当饲料瓶装好后，最好过12天再移进果蝇。在果蝇的饲养过程中应避免日光直晒，当瓶内果蝇繁殖到相当数量后，或饲料发霉干枯时应及时将果蝇转移。对于留种的果蝇原种可放在1015条件下培养，使生活周期加长，减少转移次数，注意防止混杂。2观察方法：为便于细致地观察或鉴别，需要将果蝇进行麻醉处理。麻醉时可使用专用的麻醉瓶，也可以用适当大小的广口瓶代之，用纱布包裹棉团作塞子。麻醉时，先取下麻醉瓶塞，然后取过培养瓶，轻拍瓶壁，使果蝇落在培养瓶底部，用右手两指取下培养瓶的棉塞（夹在指间不要放下），迅速把麻醉瓶口同培养瓶口严密对接。用左手握紧两瓶接口翻倒过来，使培养瓶在上，麻醉瓶在下，右手轻折培养瓶将果蝇震落麻醉瓶内，迅速盖好两个瓶塞。也可以使培养瓶在下，麻醉瓶在上，去塞对接瓶口后用黑纸遮住培养瓶，使果蝇因趋光而移入麻醉瓶，当达到一定数量后迅速将两瓶口盖好。当果蝇进入麻醉瓶后，轻拍瓶壁并迅速取下瓶塞，在瓶塞上滴35滴乙醚，然后迅速塞紧瓶口。约经半分钟果蝇便被麻醉塞紧瓶口。约经半分钟果蝇便被麻醉。应注意切塞紧瓶口。约经半分钟果蝇便被麻醉。应注意不可直接在培养瓶内麻醉。果蝇被麻醉后，可将其倾倒在用酒精擦过的白瓷板上进行观察鉴别。观察过程中如果发现果蝇开始苏醒，可用一张吸水纸滴加几滴乙醚放在培养皿内，然后将培养皿盖住，果蝇再次被麻醉。如果观察的果蝇还要继续培养利用，应注意不要将其麻醉过度，如果蝇翅外展同身体呈45角则表明已麻醉致死。麻醉观察后的果蝇如再培养可先将培养瓶平放桌上，取下瓶塞，在果蝇苏醒前用粗头毛笔将其转移进瓶内。应注意可先将果蝇放在倾倒的瓶壁上，然后塞好瓶口待其苏醒后再将培养瓶竖起。3性别鉴定：成虫的雌雄鉴别很明显，可以用放大镜或直接进行观察鉴别。它们的主要特点如表9所列。表9 雌雄果蝇性状比较表观察性状雌蝇雄蝇体型较大较小腹部性状似椭圆形，较膨大，末端尖似圆筒状，末端钝圆腹部背面5条黑色条纹3条黑色条纹，前两条细，后一条宽而延伸至腹面，呈一明显的黑斑腹部腹面6个腹片4个腹片第一对前足无性梳有性梳一般用肉眼对体型和上述腹部的三个特点进行观察，就可以把雌雄区别开。但是对刚羽化出的成虫或个别难以区别的成虫有时必须用解剖镜观察性梳的有无。所谓性梳（Sexcombs）是指第一对足的跗节基部的一撮黑色鬃毛状物。雌、雄果蝇的外部形态及雄蝇的性梳见图4、图5。图4 果蝇的外部形态图5 雄性果蝇的左前足左、中、示跗节基部的性梳 右、雌性无性梳1基节 2转节 3腿节 4胫节 5跗节4几种常见突变型的观察：实验用的普通果蝇常见类型及其形态特征见表10。表10 果蝇常见类型及其形态特征名称基因符号性状特征白眼（White）w复眼白色棒眼（Bar）B复眼横条形，小眼数少黑檀体（Ebony）e身体呈乌木色，黑黑体（Black）b体黑色比黑檀体深黄体（Yellow）y全身呈浅橙黄色残翅（Vestigial）vg翅明显退化，部分残留，不能飞焦毛（Singed）sn刚毛卷曲如烧焦状七、实验作业绘出自己所观察到的雌雄蝇外部形态，性梳。实验六 果蝇的伴性遗传分析一、实验目的了解伴性遗传与常染色体遗传的区别。二、实验原理性染色体上的基因所控制的性状，在遗传方式上与常染色体上的基因有所不同，性染色体上的基因随性染色体而遗传。因此这些基因所决定的性状常与性别有联系，称为伴性遗传。已知果蝇的红眼（野生型）和白眼（突变型）是一对相对性状，决定这一对相对性状的基因位于X染色体上，而Y染色体上没有与它相对应的基因。因此当以红眼果蝇同白眼果蝇杂交时，正反杂交结果不同，表现伴性遗传。若以“+”代表红眼基因，“w”代表白眼基因，“+”是“w”基因的显性，则正、反杂交结果如下。正交：P红眼（X+X+） 白眼（XwY）F1XwYX+X+Xw红眼X+Y红眼F1同群内交配F2X+YX+X+X+红眼X+Y红眼XwX+Xw红眼XwY白眼反交：P白眼（XwXw） 红眼（X+Y）F1X+YXwX+Xw红眼XwY白眼F1同群内交配F2XwYX+X+Xw红眼X+Y红眼XwXwXw白眼XwY白眼三、实验材料红眼和白眼果蝇。四、实验用品双筒解剖镜、放大镜、镊子、解剖针、麻醉瓶、培养瓶、白瓷板、粗头毛笔、标签、胶水等。五、实验药品乙醚、95%酒精。六、实验方法与步骤1选择处女蝇：用于杂交实验的雌蝇必须为处女蝇，雌蝇在孵出后12小时内一般不进行交配。获得处女蝇的方法是：在杂交前先将已孵化出的果蝇从培养瓶中全部移出，以后每隔68小时将新孵化出来的幼蝇进行鉴别，把雌雄蝇区别开隔离饲养，以用作杂交亲本。2杂交（1）每组正反杂交各2瓶，每瓶内放5对。贴上标签，注明杂交组合、日期、实验者姓名，放在2025条件下培养。第二天检查一下亲本果蝇的成活情况，如有死亡应给予补充。（2）78天后移出全部亲本果蝇，并观察该对亲本的性状。（3）再过45天，F1成蝇孵出。检查F1成蝇100200只，看其眼色与性别的关系，并作记录。（4）从正反杂交组合中分别选5对F1成蝇进行互交，此时可不必选处女蝇。同时另选取F1红眼处女蝇和亲本白眼雄蝇各5只进行回交。（5）78天后移出全部亲本果蝇，在F2和回交子代成蝇孵出后分别观察100200只，记录不同类型的数目。将实验结果填入表11。表11 果蝇杂交后代性状分析结果表 类世 型组合 代雌 蝇雄 蝇红 眼白 眼红 眼白 眼正交F2种类比例Ft种类比例反交F2种类比例Ft种类比例3结果分析：对获得的实验结果进行X2检验，分析是否符合预期结果。七、实验作业1根据实验结果，结合伴性遗传理论，表示杂交各代的基因型和表现型的种类和比例。2根据X2检验结果说明自己的实验结果同理论期望是否符合。实验七 基因的连锁交换与基因定位一、实验目的通过对玉米籽粒性状连锁和交换的观察及统计分析，验证基因连锁和交换的基本规律。以玉米、果蝇为实验材料，掌握基因定位的基本方法。二、实验原理连锁遗传规律阐明了位于一对同源染色体上的连锁遗传基因分离和组合的关系。由于连锁遗传基因在分离和组合过程中的相互影响，致使杂合体所产生的各类配子比例不等，其自交和测交子代表现型的分离比例也因重组率的不同而异，但总是重组型少、亲型多。由于基因在杂色体上的位置和距离不同，基因之间的连锁强度也不相同。基因在染色体上的相对距离可以用重组率表示。决定玉米胚乳性状的某些基因有连锁遗传现象，可以采用两点或三点测验法获得分离果穗，通过对籽粒性状的观测分析求得重组率，从而决定基因在染色体上的排列顺序和遗传距离。已知控制果蝇某些性状的基因位于X染色体上，雄果蝇的Y染色体上不带有同X染色体上相对应的基因。因此，在雄果蝇中表现为完全连锁遗传。通过野生型和突变型果蝇杂交，再使其杂种同隐生纯合亲本测交，根据对测交子代的分析也可以确定基因的位置和距离。三、实验材料1玉米紫色、饱满籽粒自交系与褐色、凹陷籽粒自交系的杂种一代（F1）果穗以及同褐色、凹陷亲本的测交果穗。2野生型和具有白眼（w）、小形翅（m）、卷刚毛（sn）的突变型果蝇。四、实验用品双筒解剖镜、放大镜、解剖针、计算器、粗头毛笔、白瓷板、培养瓶、麻醉瓶等。五、实验药品乙醚。六、实验方法与步骤1玉米胚乳性状连锁基因重组率的测定：当两对基因为连锁遗传时，