(标准格式)遗传学实验指导

遗传学实验指导书适用专业(农学、园艺、中草药等)前 言遗传学实验是为了配合遗传学的教学而开设的一门非独立性设课的实验课程。要求学生根据所掌握的理论基础和实验技能，独立完成实验操作，并撰写实验报告。本课程由验证性、操作性和综合性等多层次实验内容构成，主要从个体、细胞、分子三个水平揭示遗传学的基本现象与规律。通过本课程的学习，使学生加深对遗传学基础理论和原理、遗传学试验技术和分析方法的理解和掌握、验证遗传学理论，并通过综合性、设计性实验研究，培养学生的基本实验思想、实验方法、实验技能和综合应用能力和初步独立进行科学研究的能力。本实验指导包括各类实验9个，共28学时，必做14学时，选做14学时，可以根据学时数和具体情况，酌情选择。此外还有附录四个，供教师准备实验时参考。至于一些分子水平上的实验技术，限于时间而未收集，有待以后补充。实验要求一、实验前预习实验指导书并复习有关内容；准备好实验报告纸、铅笔、橡皮、尺子、钢笔(或圆珠笔)等；二、按实验指导及教师的要求进行观察、记载，写好实验报告。字迹要整洁、清楚。绘图一律用铅笔，解答用兰色或黑色圆珠笔书写。三、爱护实验仪器、设备，注意节约药品和各种实验材料；按操作规程使用仪器，严禁私自拆卸仪器及调整仪器附件，如有损坏，照价赔偿。四、注意安全，严格遵守操作规程，如遇特殊情况应及时报告指导教师。五、保持实验室安静，不得在实验室内喧哗。实验完毕后，将实验用品放回原来位置,打扫卫生。目 录实验一：植物细胞有丝分裂的制片与观察4实验二：植物细胞减数分裂的制片及观察6实验三：植物染色体组型分析8实验四：一对相对性状的遗传分析 11实验五：两对相对性状的遗传分析14实验六：植物多倍体的诱发及细胞学鉴定15实验七：数量性状的遗传分析17实验八：蛋白质遗传标记分析21实验九：人类性状的遗传分析2310、实验报告基本内容要求 2511、实验报告格式26实验一：植物细胞有丝分裂的制片与观察实验学时：3学时实验类型：综合实验要求：必做一、实验目的：掌握植物细胞有丝分裂的制片方法，并通过植物细胞有丝分裂制片的观察，熟悉有丝分裂的全过程，以及各个时期染色体的形态特征。二、实验内容：植物细胞有丝分裂的制片和观察。三、实验原理、方法和手段：有丝分裂是生物体细胞增殖的主要方式。在有丝分裂过程中，细胞核内染色体能准确地复制，并能有规律地均匀分配到每个子细胞中去，使子细胞遗传组成与母细胞完全一样，从而可以准确地推断生物性状的遗传与染色体的准确复制和均等分配有关，支配生物性状的遗传物质主要存在于细胞核内的染色体上。 细胞有丝分裂是一个连续过程，可分为前期、中期、后期和末期。有丝分裂在整个细胞周期中约占10%的时间，而其余大部分时间是处于细胞连续两次分裂之间的间期。有丝分裂各时期染色体变化的特征： 前期：核内染色质逐渐浓缩为细长而卷曲的染色体，每一染色体含有两个染色单体，它们具有一个共同的着丝点；核仁和核膜逐渐模糊不明显。 中期：核仁、核膜逐渐消失，各染色体排列在赤道板上，纺锤丝与染色体的着丝点相连，形成纺锤体。染色体分散，鉴定形态、数目。 后期：各染色体着丝点分裂为二，其每条染色单体也相应地分开，并各自随着纺锤丝的收缩而移向两极，每极有一组染色体，数目和原来的相同。 末期：分开在两极的染色体各自组成新的细胞核，在细胞质中央赤道板处形成新的细胞壁，使细胞分裂为二，形成二个子细胞。这时细胞进入分裂间期。间期：在光学显微镜下，只看到均匀一致的细胞核及许多的丝状染色质。实质上间期的核是处于高度活跃的生理生化的代谢阶段，为细胞分裂准备条件。 高等植物有丝分裂主要发生在根尖、茎生长点、幼叶等部位的分生组织。根尖取材容易，操作和鉴定方便，故一般采用根尖作为观察有丝分裂的材料。四、实验组织运行要求：主要通过教师讲解或多媒体演示，学生自己实际操作进行。五、实验条件1、实验材料：蚕豆（2n=12）、洋葱（2n=16）根尖细胞永久制片蚕豆（2n=12）、洋葱（2n=16）2、仪器用具：冰箱、生物显微镜、镊子、培养皿、酒精灯、解剖针、载玻片、盖玻片等。3、试剂：卡诺氏液、酒精、盐酸、醋酸洋红。六、实验步骤1、取材：蚕豆根尖先将种子浸泡1天，待吸水膨胀后移到铺有几层吸水纸的培养皿内，上面盖两层湿纱布加少许水，置于18-20（黑暗）培养40-50小时。待根长至1-2cm时，于上午10时左右剪取。2、预处理：目的，获得中期分裂相较多的细胞，使染色体缩短，分散，便于压片观察。预处理机理：阻止或破坏纺纺锤体微管的形成，使有丝分裂过程被抑制在分裂中期阶段，以便累积较多的处于分裂中期的分裂相；导致染色体高度浓缩、变短，利于染色体的分散。方法1: 冷冻处理根尖放入盛蒸馏水的指形管中，置于冰水共存的冰瓶中，然后把冰瓶放到03的冰箱中处理24小时。染色体数较多的实验材料可适延长时间（2040小时），但需注意勿使材料结冰。方法2: 药剂处理a. 0.01-0.2%秋水仙素溶液处理2-4hb .对二氯苯饱和水溶液处理3-4hc. 100ml对二氯苯饱和水溶液加1-2滴-溴萘处理3-4hd. 0.002M8-羟基喹啉处理3-4h药剂处理时温度不能过高,以10-15为宜。3、固定冲洗干净处理的材料用卡诺氏液（冰乙酸：无水乙醇=1：3或冰乙酸：氯仿：无水乙醇=1；3：6）固定24h可立即使用。不立即使用，置于95%酒精30min后置入80%酒精中30min后于70%酒精，4下保存，若保存时间较长需要重新固定后再用。以上三步实验员已做，我们从第4步开始做。4、解离1）从培养皿里取出4-5条根置于表面皿中，用蒸馏水冲洗3-4次（废水入塑料杯）。2）根洗净后，加入数滴1N盐酸于表面皿中，以浸泡住根为准。3）用镊子夹住表面皿边缘在酒精灯上间歇式加热2-4分钟（发现盐酸溶液有气泡冒出时，立即远离火焰），用镊子尖夹根是否已经变软，若变软，则说明已解离好，否则继续解离。（乳白色，经解离，变化为透明状）。5、染色1）将解离好的根用蒸馏水冲洗干净后，加几滴醋酸洋红于表面皿内，在灯上加热，注意来回快速往返或加热的同时，不要加热到沸腾状态，若沸腾马上停止加热。（增加根染色程度） 2）取一根已染过色的根放在载玻片上，用镊子夹取根尖1.5mm长度处，加一滴醋酸洋红染料，在火焰上来回烤几下。 3）再加一滴1%的醋酸洋红溶液，盖上盖玻片用解剖针的反头垂直轻敲盖玻片，使根尖压成一薄层。（多余的染料用纸吸干）。压片时注意不要再移盖片，否则会造成更多细胞生重叠。反复加醋酸洋红染料-加热-敲片，最后形成薄雾状。6、镜检：先用低倍镜观察，找到明显的分裂相后，再用高倍镜观察，并绘图。（注意对各时期的染色体行为的观察）。 七、实验报告1、制出几张好片子，当堂验收，观察到明显的中期等分裂相。进行绘图，加以文字说明。2、对实验过程中出现的各种问题进行分析和讨论。3、绘制有丝分裂各时期染色体的分裂相，实验二：植物细胞减数分裂的制片及观察实验学时：3学时实验类型：综合实验要求：必做一、实验目的：掌握植物花粉母细胞减数分裂的制片方法，并通过对植物花粉母细胞减数分裂制片的观察，了解小孢子形成过程及减数分裂中染色体的变化情况，能够区分减数分裂各时期，掌握各期特征。二、实验内容：植物细胞减数分裂的制片和观察。三、实验原理、方法和手段：减数分裂: 是生物在性细胞成熟时配子形成过程中发生的一种特殊的有丝分裂.它包括连续两次的细胞分裂阶段:第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体变化的特点分为:前、中、后、末期，由于第一次分裂的前期较长，染色体变化比较复杂，故其前期又可分为五个时期。在减数分裂的整个过程中，同源染色体之间发生联会、交换、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的四个子细胞。从而发育为雌性或雄性配子（n），雌雄配子通过受精又结合成为合子，发育为新的个体，这样又恢复了原有的染色体数目（2n）。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。 减数分裂各时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：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。中期：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，此时最适染色体计数、观察形态特征。后期：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：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：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：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：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：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）。 减数分裂中染色体的行为变化与生物的遗传变异密切相关。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。 高等植物的性母细胞（2n）在形成雌雄配子（n）过程中必须通过减数分裂。由于植物花药取材容易，操作和鉴定比较方便，故一般都采用花粉母细胞作为制片材料，在光学显微镜下观察其减数分裂过程中染色体的行为变化。在植物花粉形成过程中，花药内的一些细胞分化成小孢子母细胞（2n）， 每个小孢子母细胞进行二次连续的细胞分裂（第一次减数分裂和第二次减数分裂）。每一小孢子母细胞产生四个子细胞，每个子细胞就是一个小孢子。 小孢子内的染色体数目是体细胞的一半（图 1-1）。四、实验组织运行要求：主要通过教师讲解或多媒体演示，学生自己实际操作进行。五、实验条件1、实验材料：玉米（2n=20）、洋葱（2n=16）花粉母细胞永久制片 玉米雄花序（2n=2X=20）2、仪器用具：生物显微镜、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、大培养皿、吸水纸等。3、试剂：卡诺氏液、酒精、盐酸、醋酸洋红。六、实验步骤1.采集玉米雄花序（雄穗抽出3cm时取材），将采集的雄穗侵入卡诺氏液中固定12-24小时后，用95%的酒精洗净乙酸气味后，保存在70%的酒精在备用。2. 制片。取一枚花药放在一张载玻片上，并加一滴醋酸洋红溶液（1%），进行染色。在此过程中，可用解剖针将花药夹碎，去掉可见残渣，数分钟（25分钟）后盖上盖玻片，用解剖针的反头轻敲盖玻片，使材料成为均匀薄层，之后可烤几下片子（增加染色程度；使花粉母细胞膨大）。 3. 镜检：先用低倍镜观察，找到明显的分裂相后，再用高倍镜观察。（注意对各时期的染色体行为的观察）。 七、实验报告1、提交几张好片子，观察到各种分裂相。2、写实验报告，对实验过程中出现的各种问题进行讨论分析。3、绘制减数分裂各时期染色体体的分裂相。实验三：植物染色体组型分析实验学时：4学时实验类型：综合实验要求：必做一、实验目的：学习显微摄影技术，观察分析细胞有丝分裂中期染色体的长度、臂比、随体等形态特征，掌握染色体组型分析的一般步骤和方法，并能够绘制出染色体的模式图。为进行细胞遗传学和遗传育种学的研究奠定基础。二、实验内容：染色体组型分析。三、实验原理、方法和手段：各种生物的染色体数目是恒定的。大多数高等动植物是二倍体（diploid）。也就是说，每一个体细胞含有两组同样的染色体，用 2n 表示。 其中与性别直接有关的染色体，即性染色体，可以不成对。每一个配子带有一组染色体，叫做单倍体（haploid），用 n 表示。两性配子结合后，具有两组染色体，成为二倍体的体细胞。如蚕豆的体细胞 2n=12，它的配子 n=6，玉米的体细胞 2n=20，配子 n=10。水稻 2n=24，n=12。有些高等植物还是多倍体。 染色体在复制以后，纵向并列的两个染色单体（chromatids），往往通过着丝粒（centromere）联在一起。着丝粒在染色体上的位置是固定的。由于着丝粒位置的不同，可以把染色体分成相等或不等的两臂（arms），造成中间着丝粒，亚中间着丝粒、亚端部着丝粒和端部着丝粒等形态不同的染色体。 此外，有的染色体还含有随体或次级缢痕。所有这些染色体的特异性构成一个物种的染色体组型。染色体组型分析是细胞遗传学、现代分类学和进化理论的重要研究手段，也是一种简便的方法。1、染色体组型：各种生物染色体的形态、结构和数目都是相对稳定的。每一细胞内特定的染色体组成叫染色体组型。2、染色体组型分析（核型分析）：就是研究一个物种细胞核内染色体的数目及各种染色体的形态特征，如对染色体的长度、着丝点位置、臂比、随体有无等观测，从而描述和阐明该生物的染色体组成，为细胞遗传学、分类学和进化遗传学等研究提供实验依据。3、染色体组型分析大都采用植物根尖等分生组织中的细胞有丝分裂中期，因为此期染色体具有较典型的特征，且易于计数；在进行核型分析时，染色体制片要求分裂相为当构体分散，互不重叠，能清楚显示着丝点位置。然后通过显微摄影，测量放大照片上的每个染色体的长度和其它形态特征，依次配对排列，编号，并对各对染色体的形态特征作出描述。四、实验组织运行要求：通过教师讲解或多媒体演示，在教师的指导下由学生自己动手完成。五、实验条件1、实验材料：蚕豆、玉米、黑麦或水稻的根尖（或木本植物的茎尖）有丝分裂中期临时或永久制片。2、仪器用具：显微镜，摄影显微镜，测微尺，毫米尺，镊子，剪刀，绘图纸。六、实验步骤1、测量：依次测量染色体长度，长臂和短臂的长度（分别量到着丝点中部），计算臂比时，长臂长度为分子，短臂长度为分母，并注意各染色体随体的有无，随体计入臂长与否须注明（随体和次缢痕长度一般不计算在染色体长度内）。染色体长度表示方法有两种：绝对长度：即用测微尺直接在显微镜下测量得到的实际长度（Wn )，或经显微摄影后在放大照片上的换算长度。相对长度：指单个染色体的长度占单套染色体组（性染色体除外）总长度的百分数。染色体相对长度单个染色体长度禅一套染色体组全长x 100%。2、配对将放大照片上剪下的同源染色体进行配对，配对的根据是随体的有无及大小、臂比是否相等。3、排列：将配对好的同源染色体按下列原则进行排列，并正式编上序号。1)染色体长的在前，具随体染色体、性染色体排在最后2)若有二对以上具随体染色体，则大随体染色体在前，小随体染色体在后3)异源的染色体要分别排列（如小麦的A、B、D染色体组）4、剪贴： 把上述已经排列的同源染色体按先后顺序粘贴在绘图纸上。粘贴时，应使着丝点处于同一水平上，并一律短臂在上，长臂在下。所得组型图。5、分类： 臂比是反应着丝点在染色体上的位置。根据此可确定染色体所属的形态类型臂比（长臂/短臂）形态类型染色体形态类型11.7m中着丝粒染色体1.713.0sm近中着丝粒染色体3.017.0st近端着丝粒染色体7.01t端着丝粒染色体sat随体染色体6、填表：测得数据经整理后，按染色体的总长度由大到小顺序编号。若有两根等长染色体，习惯上按短臂较长的放在前面。将测量结果填入表内。 染色体序号绝对长度（um）相对长度%长臂长度（um）短臂长度（um）臂比（长/短）染色体类型123456789107、综合描述说明供试材料的染色体总数，染色体组型的公式，如蚕豆的染色体组型公式为2n=2m(SAT)+10t；染色体的大小，染色体组型的分类。1）染色体大小描述：规定1um以下为极小染色体；14um为小染色体；412um为中染色体；长12um以上的为大染色体。2）染色体组型的分类：即核型的分类、同一核型中染色体相对大小不一，一般可根据核型中染色体体臂比及其比值大小，以及它们所具有的数目比例而划分，由m染色体组成的，称为对称型的；大多数由m染色体组成的叫基本对称型；大多数由Sm和st组成的称为基本不对称组型；由St组成的称为不对称组型。核型类型 1A为最对称型 4C为最不对称型最长chr/最短chr 臂比2：1的染色体的百分比 0.00 0.01-0.50 0.50-0.99 1.00 2:1 1A 2A 3A 4A 2:14:1 1B 2B 3B 4B4:1 1C 2C 3C 4C8、翻拍和绘图：将剪贴排列好的染色体组型图进行翻拍，用坐标纸或绘图纸绘成染色体模式图。(略)七、思考题：对生物进行染色体组型分析有何意义？八、实验报告对一种生物的染色体进行组型分析；1、填写染色体测量数据表 2、绘制染色体组型图：一般是将与模式照片同一细胞的染色体逐个剪下，参照染色体长度和臂比值，进行同源染色体配对，然后按表格中的染色体序号排列该细胞的核型图。九、其它说明植物染色体组型分析方法分为两大类，一类是分析体细胞有丝分裂时期的染色体数目和形态；另一类是分析减数分裂时期的染色体数目和形态，均能得到染色体组型。 实验四：一对相对性状的遗传分析实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的：通过一对相对性状的遗传杂交实验，分析杂种后代的性状表现，验证分离规律的方法，掌握对植物材料杂种后代分离情况进行分析的基本方法。二、实验内容：一对相对性状的遗传分析三、实验原理、方法和手段：1、分离规律：指具有完全显隐性作用的一单位性状，在其遗传过程中，如果有两个基因型纯合的相对性状的亲本进行杂交，其F1代全部表现为一个亲本的性状，而该一对基因的杂合体自交得到F2，会同时出现双亲表现型的个体，其比例显性：隐性=3：1。 P AA aa F1 Aa 1A：1a（配子） F2 1AA 2Aa 1aa 表现型 3A：1a分离规律的实质： 杂合的等位基因分离形成等比例配子，不同的配子自由组合，F2代形成3：1的显性：隐性表型比例。 玉米籽粒有胚、胚乳和果皮三部分。由于形成种子前双重受精的结果，胚为二倍体(2n)，胚乳为淀粉层和糊粉层均为三倍体(3n)，它们性状发育的方向是由父母本的遗传基础共同决定的，当代表现亲本显性性状。因此如父本花粉中含有显性基因时，它所决定的性状就能在当代母本籽粒上表现出来，这种现象叫“花粉直感”。果皮是由子房壁及珠被发育而成，属母本体细胞组织。它的性状发育是由母本的遗传型决定，与当代授粉作用无关，不表现“花粉直感”。玉米胚乳中淀粉层的性状有甜(su)与非甜(Su)，糯质(wx)与非糯质(WX)，凹陷(Sh)与饱满(sh)等，主要受一对基因的控制；纯合糯质玉米(wxwx)产生的种子和花粉内含有全部支链淀粉，与碘作用呈红棕色。纯合非糯玉米(WxWx)产生的种子和花粉则含有部分直链淀粉，与碘作用呈兰黑色，根据此颜色反应可验证配子形成时发生的分离。这个分离结果可在WxWxwxwx杂种F1植株在形成性细胞时得到反映。此时，相对基因Wx、wx发生分离，产生两种类型的配子Wx、wx，其数目相等，则兰黑色和红棕色的花粉粒比例为。当具有隐性甜胚乳 (su，su)性状的个体授以显性非甜(Su，Su)胚个体的花粉时，由于花粉直感作用，当代就能得到非甜种子(Su，su)。由它长成的F1植株在形成性细胞时，相对基因Su、su发生分离，产生两种类型的配子Su、su，其数目相等。F1植株与隐性亲本(su，su)测交得到的甜与非甜为的分离比例；自交则产生甜与非甜为31的比例。糊粉层的颜色有色(C)对无色(c)是显性，正常胚乳(Sh)对凹陷胚乳(sh)是显性，均由一对基因控制，测交得到的分离比例；自交F2为31的分离比例。2、符合度的测定方法卡方（X2）测验是使研究工作者能用来确定实验所得的一组数值与一定的理论期待值之间的符合程度的统计方法。卡方测验的公式为：式中：O是实测值；e是理论值， 是总和的符号，是许多上述的比值的总和。从以上公式表明，所谓X2值即是平均偏差的总和。从公式中可看出这样的关系：（1）实际值偏离理论值越大，产值也愈大，产值（误差概率值）就越小，说明由于偶然误差造成的既定差异可能性越小。（2）实验值偏离理论值越小，X2也越小，P值则大，说明偶然误差造成既定差异的可能性就大。在统计学中，产值常以5（0.05）为标准，P 0.05说明“差异不显著”，P0.05说明“差异显著”，如果P0.01说明“差异极显著”。 有了X2值和自由度（用df表示，dfk1，k为类型数），就可以通过下表查出P值，确定实验结果是否与理论预期值相符合。四、实验组织运行要求：主要通过教师讲解或多媒体演示，学生自己实际操作进行。五、实验条件1、实验材料：玉米雄穗：糯质(wx)与非糯质(WX) F1植株的花粉；各种分离的玉米果穗标本玉米不同杂交组合的F1自交果穗2、仪器用具：显微镜，镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、大培养皿、吸水纸等3、试剂：1%碘、碘化碘溶液六、实验步骤1、观察玉米花粉拉：从糯(wx)与非糯(WX) F1植株的雄穗上取花药一枚放在载玻片上，用镊子（或解剖针）将花粉粒压出，散开，加1滴1碘一碘化钾液染色，盖上盖玻片。在低倍镜下观察花粉粒的颜色反应，并记录10个观察数，计算起平均值并将统计数字填入一对性状的的遗传分析表，并进行适合度测定，检查其是否符合一对基因的分离比例：2、观察一对基因杂种，如：Susu； Cc等自交与测交果穗标本并计数，将统计数字填入一对性状的的遗传分析表，并进行适合度测定，检查其是否符合一对基因的分离比例：七、实验报告将观察结果填表，然后进行X2测验验证。一对性状的的遗传分析表表现型花粉粒(F1)F2果穗 果穗号 显性（非糯）隐性（糯）显性（有色或非甜）隐性（无色或甜）观察数（o）预期数（e）偏差（d=o-e）差方d2=(o-e)2X2=d2/edfP实验五：两对相对性状的遗传分析实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：选做一、实验目的：通过两对相对性状的遗传杂交实验，分析杂种后代的性状表现，验证独立分配规律。并了解基因互作的现象。二、实验内容：通过两对相对性状的遗传杂交实验结果，分析杂种后代的性状表现。三、实验原理、方法和手段：独立分配规律： 具有完全显隐性作用的两个独立遗传的单位性状由两对基因控制，在其遗传过程中，如果有两个基因型纯合的相对性状的亲本进行杂交，其F1代全部表现为一种表现型，而该两对基因的杂合体自交得到F2代，同时表现2种双亲类型及2种重组类型比例为9：3：3：1。独立分配规律的实质：在减数分裂过程中，位于非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时，每对等位基因既随同源染色体的分离而分离，又随非同源染色体的重组而自由组合，形成四种等比例的配子。因而两对基因的杂合体在完全显隐性的条件下，其自交子代的表现型分离比例为9：3：3；1,测交子代的表现型分离比例为1：1：1：1。基因互作用：不同基因间相互作用的结果。抑制作用：Cc控制有色（C）、c控制无色、I为抑制基因，当I存在时，C、c表现为无色，i存在时，C 表现有色，c表现无色。 P Ccii(有色 ) ccII（无色） F1 CcIi F2 9C_I_ 3C_ii 3ccI_ 1ccii (表型13无色：3有色)四、实验组织运行要求：主要通过教师讲解或多媒体演示，学生自己实际操作进行。五、实验条件不同类型的玉米品系（有色和无色，甜与非甜，糯与非糯等）F1植株的自交、测交果穗，统计杂交后代各性状的籽粒。六、实验步骤1、确定自己桌面上的试验材料属于何种材料测交=1：1：1：1自交=9：3：3：1I:无色：有色=13：3(抑制作用)2、分别计数（按各材料要求）填表，x2测验验证。七、实验报告分析杂交结果，并对结果进行X2测验，检验是否符合遗传学的独立分配规律，对各性状的遗传表现做出解释，并写出书面报告。将观察结果填表，然后进行X2测验验证。两对性状的的遗传分析表表现型观察数（o）预期数（e）偏差（d=o-e）差方d2=(o-e)2X2=d2/edfP实验六：植物多倍体的诱发及细胞学鉴定实验学时：4学时实验类型：综合实验要求：必做一、实验目的：学习应用秋水仙素诱导植物多倍体的方法和技术，观察鉴定多倍体的形态及其细胞学特征。学会利用染色体分析对多倍体细胞作出准确判断。二、实验内容：植物多倍体的诱发及细胞学鉴定（用秋水仙素处理洋葱根部，诱导多倍体的产生，制作根尖的染色体玻片，观察其特点并与正常二倍体细胞进行比较。）三、实验原理、方法和手段：生物体的细胞核中都有相对稳定的染色体数目，这是物种的基本特征之一。如玉米的体细胞具有20 条染色体，人类则具有46 条染色体，但是这些细胞核内的染色体并不是杂乱无序的，而是组成一个或多个染色体组（genome)，或称基因组。 每个染色体组所包含的染色体数目称为基数（basic nmber) ，通常以X 表示。例如玉米的20条染色体包含了2 个染色体组，X=10。两组染色体之间有成对的同源染色体( homologous chromosome ) ，在减数分裂过程中，每对同源染色体的2 个成员分到2 个子细胞中，因此配子细胞只含有体细胞中2 组染色体中的1 组。多倍体是指在细胞中具有3 个或3 个以上的染色体组的生物体。自然界中有许多植物是多倍体的，是变异发生的重要途径之一。多倍体植物在形态上较二倍体的植物个体大，叶片上的气孔也很大，因此很容易辨认。多倍体的研究在育种工作中非常重要，因为利用多倍体可以改良作物的某些经济性状，同时还可利用多倍体克服远缘杂交过程中的障碍。利用一些诱发因素可以人工诱导植物产生多倍体。这些因素包括物理的因素，如温度的剧变、射线处理等，还有化学因素，如植物碱、植物生长激素等。在众多的化学药品中，秋水仙素是诱导多倍体形成最为有效和常用的药品之一。在适宜浓度的秋水仙素的作用下，它既可以有效地阻止纺锤体的形成，又不至于对细胞发生较大的毒害。因此，当细胞继续分裂后，可以使细胞的染色体数加倍。如果用秋水仙素处理植物的根尖，则在根尖分生区内可检测到大量染色体加倍的细胞，若处理植物幼苗的芽，则可以得到染色体加倍的植株。四、实验组织运行要求：在教师指导下由学生自己动手完成。五、实验条件1、实验材料：蚕豆、洋葱、小麦种子、小麦幼苗、2、仪器用具：搪瓷盘、镊子、剪刀、烧杯、培养皿、恒温水浴锅、纱布、试管、3、试剂：2.04.0g/L 秋水仙素水溶液、改良苯酚品红染液、Carnoy 固定液。六、实验步骤1、蚕豆材料的处理：在盛有蛭石和沙土的花盆内埋入蚕豆种子，在盆内浇适量清水。将花盆放在窗台上阳光充足的地方进行萌发。经常进行观察，约46d 蚕豆的主根长到3cm 左右，侧根长到11.5cm 时，将蚕豆取出。用清水将蚕豆上的泥土冲净，然后放入盛有4.0g/L 的秋水仙素水溶液的小烧杯内继续培养34d，待观察到根尖膨大时取材固定。与在水中培养的蚕豆做对照，进行染色体分析。2、洋葱的处理：将搪瓷盘的盘口用线绳编织成许多网格，在盘内注人清水。把洋葱的鳞茎洗干净，用刀片将鳞茎上的老根削除，再把其放在搪瓷盘的网格上，使其生根部位恰好接触到水面，在25下培养几日。待新根刚刚长出时，将搪瓷盘内的清水换成4.0g/L 的秋水仙素水溶液，用继续在水中培养的洋葱鳞茎作对照。培养几日后，在处理液中培养的根尖明显比对照根尖肥大，此时便可用解剖剪将根尖取下，长度大约在1.5cm 左右，放入固定液中固定24h 。然后可按照常规的压片法进行细胞学制片，用显微镜观察并计数。3、玉米种子的处理：把玉米 2n=20种子浸在 0.1秋水仙素溶液 24 小时。用自来水冲洗 23 次。将萌发种子移到盛有 0.025秋水仙素溶液润湿了吸水纸的培养皿里。置入 25培养箱，培养发芽。此时要注意及时补充培养皿内的处理液，保证处理液的浓度不变。当长出的根出现膨大时就应及时取材固定。4、玉米幼苗的处理：以上玉米种子培养发芽48 小时后取出幼苗。用自来水缓缓冲洗幼苗。把处理后的幼苗栽种在大田或盆钵内。同期播种未经处理的玉米种子作为对照。5、形态观察和细胞学鉴定：1）比较处理植株与对照的外部形态有什么差异。2）观察四倍体玉米、二倍体玉米表皮细胞气孔的大小。将叶面的表皮撕下，在显微镜下进行观察，多倍体植株的气孔比二倍体大很多，叶片也比较肥厚。3）在四倍体玉米叶的背面中部划一切口，用尖头镊子夹住切口部分， 撕下一薄层下表皮，放在载玻片的水滴里，铺平，盖上盖玻片，制成表皮装片。按上述同样方法制作一张二倍体玉米的表皮装片，作为对照。七、实验报告将观察结果写入实验报告。将镜检观察结果列成一表，并分析记载结果。实验七：数量性状的遗传分析实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的：通过实验，学习统计分析数量性状遗传实验的数据，掌握数量性状的分析方法；估测数量性状的遗传率，了解数量性状遗传参数的作用。二、实验内容：统计分析数量性状遗传实验的数据，估测数量性状的遗传率。三、实验原理、方法和手段：生物界遗传性状的变异有连续的和不连续的两种。表现不连续的变异，称为质量性状。质量性状在杂种后代的分离群体中，对于各个体所具相对性的差异，可以采用经典遗传学的分析方法，通过对群体中各个体分组并求不同组间的比例，研究它们的遗传动态。 表现连续变异的性状，称为数量性状。数量性状是生物界广泛存在的重要性状，例如，人的身高、牲畜的体重、植株的生育期、果实的大小，以及种子产量的多少等。这类性状在自然群体或杂种后代群体内，很难对不同个体的性状进行明确的分组，不能采用质量性状的分析方法，通过对表现型变异的分析推断群体的遗传变异，借助于数理统计的分析方法，可以有效地分析数量性状的遗传规律。 在对数量性状进行遗传分析时，一般常用方差（V）来度量群体内的变异程度。由于性状的发育不仅由基因型决定，同时也受到环境条件的影响，故群体表型方差（Vp）应为基因型方差（Vg）和环境方差（Ve）所组成。假定基因型与环境之间没有相关和互作，则：VP=VG+VE 因为基因型方差是由加性方差（VA），显性方差（VD）和非等位基因间的上位性方差(Vi)所组成，故上式可进一步列为：VP=Vd+VD+Vi+VE 根据F2、B1（F1P1）、B2（F1P2）群体的方差组成分析为：VF2= Vd+VD+VE （1）VB1+VB2= Vd+2VD+2VE （2）2(1)-(2)得：F2的基因加性方差为：VA=2VF2-(VB1+VB2)多基因作用有二种：（1）加性效应（多基因作用累加起来的）；（2）非加性效应包括显性作用（等位基因间互作）及上位效应（非等位基因间的互作）。遗传力就是遗传方差(VG)在总的表型方差(VP)中的所占的百分比。用公式表示：H=VG/VP100%(若观察的群体为Fn代群体：其中VG=VF2-VF1， VP=VFn， VF1=1/2(VP1+VP2)因此遗传力可用下述公式计算：遗传率分解为广义遗传率和狭义遗传率,狭义遗传率h2= VA/Vp=(2VF2-(VB1+VB2)/VF2四、实验组织运行要求：主要通过教师讲解，学生自己实际操作进行。五、实验条件小麦不同株高品种间杂交组合的亲本P1与P2，F1，F2回交子代B1和（F1P1）和B2（F1P2）的试验考种资料水稻生育期资料六、实验步骤1、基本参数的计算（1）计算各世代的平均数（X）、方差（V）及标准差（S）=X/N（2）计算环境方差（VE）F2的环境方差一般可根据不同情况采用下列估算VE=1/3（VP1+VP2+VF1） （水稻自花授粉作物） =1/2（VP1+VP2） （适用于无F1的数据） =VF1 （适用于异花授粉作物）2、遗传率的估算 广义遗传率（H2 ）= VG/VP 100% =（VF2-VE）/VF2 100% = VF2 -（VP1+VP2+VF1） / VF2 100%狭义遗传率（h2 ）= VA/VP 100% = 2VF2-（VB1+VB2） / VF2 100%3、杂种优势和显性程度的估算 杂种优势是指杂种一代（F1）在产量、生活力、生长势、抗逆性及适应性等方面优于双亲的现象，一般用杂种优势率（RH），即平均优势、超亲优势、或杂种优势指数（IH）进行度量，并可用势能比值和平均显性程度表示杂种一代与亲本数量性状之间的相互关系。(1)优势率(RH) F1平均值同双亲的平均值比较,用百分比表示.平均优势 = 1/2 .( P1 + P2)100%超亲优势:F1平均值同较好的一个亲本(HP)平均值比较,用百分比表示。超亲优势 = （F1-HP）/ HP 100%（2）优势指数（IH） F1平均值与双亲平均值之比为优势指数，用下式估算：IH = 1/2 .(P1+P2)（3）势能比值：在多基因系统下，假定基因均朝同一方向（d或-d）分布，且作用相等；所有h增量均有同等符号，且效应相等，而且双亲均为纯合体，具有k对基因，则中亲值离F1的差数为：F1-1/2 .(P1+P2) =h （显性效应总和）两亲本的差数平均为： 1/2 .(P1+P2)=d（加性效应）由于上述两个假定不能证实，所以一般将F1离中亲值的差数与其两亲本差数平均的比值，称为势能比例比值，用下式估算：F1-1/2(P1+P2)势能比值（Hp） = 1/2 .(P1 - P2 )=h /d实际应用上，令hp=0.05 无显性hp=0.060.95 正向(负向)部分显性hp=0.961.05 正向(负向)完全显性hp+1.05时或-1.05时 正向(或负向)超亲优势4、最少基因数目的估算假定某数量性状受K对基因控制，双亲均为极端类型，一个亲本中全为正向基因，另一个亲本中全为负向基因；各个基因效应大小相同；无显隐性关系和上位性作用；所有基因都无连锁关系，则：P1-P2=kd-（- kd）= 2kd d= (P1-P2)/2kD= d2 = kd2 k=D/d2故 k= D/d2 = 4k2d2 / 4kd2 =( 2d)2 / 4d2 =(P1-P2)2 / 4D= (P1-P2)2 / D因此，控制某一数量性状的最少基因数目（k）可用下式估算：k= (P1-P2)2 / D 式中D=4VF2-2（VB1+VB2）5、资料分析统计计算所给资料各世代的穗长平均数，表现型方差，环境方差值；出广义遗传率、狭义遗传率；平均优势、超亲优势、势能比值；控制水稻果穗长度的这一性状的最少基因对数。七、实验报告根据上述群体方差的组成分析，要统计分析数量性状遗传试验的数据，并按公式分别估算遗传率、杂种优势、优势指数、势能比值、平均显性度及控制所测性状的最少基因对数。根据实验统计分析结果写成报告，说明玉米这一性状的遗传特点及各世代的表型特点。实验八：蛋白质遗传标记分析实验学时：6学时实验类型：综合实验要求：选修一、实验目的：掌握聚丙烯酰胺凝胶电泳技术和蛋白质遗传标记的分析方法二、实验内容：根据不同材料蛋白质谱带的差异，反映了基因产物的差异。三、实验原理、方法和手段：蛋白质是基因的产物。蛋白分子不同，反映了为它们编码基因的DNA的碱基顺序不同。蛋白质按其电荷效应和分子筛效应在聚丙烯酰胺凝胶的浓缩效应下可被分离在凝胶的不同位置上，因此，利用凝胶区带电泳可以将不同的蛋白质分离，并利用特异底物染色法使它们在凝胶上显示出迁移率不同的活性区带。这样基因的产物就直接反映出来了。蛋白质作为生化遗传标记已广泛应用于基因作图、发育遗传学、群体遗传学、分类学等多个领域。蛋白质电泳分析是一种重要而用途广泛的分子生物学方法。不同品种由于遗传组成的不同，种子内所含的蛋白质种类有差异，这种差异可利用电泳图谱加以分析，从而对品种进行遗传分析。比较亲代与子代的蛋白质谱带，就可以对控制它们的基因进行遗传分析。四、实验组织运行要求：在教师指导下由学生自己动手完成。五、实验条件1、实验材料：不同小麦、玉米种子2、仪器用具：电泳仪，电泳槽，离心机，冰箱，移液管、离心管3、药品试剂：丙烯酰胺、N.N亚甲基双丙烯酰胺、乳酸、乳酸钠、甘氨酸、抗坏血酸、硫酸亚铁、氯化钠、蔗糖、甲基绿、三氯乙酸、过氧化氢、考马斯亮蓝R250、无水乙醇、正丁醇、丙三醇等（所用试剂均为分析纯，所用水均为去离子水）。4、电泳试剂配制4.1电极缓冲液称取甘氨酸6.00g，倒入2000ml烧杯中，加入约1800ml去离子水溶解，用2.0ml左右乳酸调至PH3.3，加去离子水定容至2000ml，混匀。4.2样品提取液称取氯化钠5.80g，蔗糖200g，甲基绿0.15g，倒入1000ml烧杯中，加去离子水约800ml溶解，加热至微沸、放冷，用新煮过的去离子水定容至1000ml。放入4冰箱保存。4.3分离胶缓冲液取1.43ml乳酸钠于1000ml烧杯中，加去离子水约980ml，用乳酸调至PH3.0，定容至1000ml，贮于棕色瓶中。放入4冰箱保存。4.4分离胶溶液称取丙烯酰胺112.5g，N.N亚甲基（双？）丙烯酰胺3.75g，抗坏血酸0.25g，硫酸亚铁8.0mg，用分离胶缓冲液溶解，定容至1000ml，定容至1000ml，过滤于棕色瓶中。放入4冰箱保存（不超过2周）。4.5浓缩胶缓冲液取0.30ml乳酸钠于200ml烧杯中，加去离子水约90ml，用乳酸调至PH5.2，定容至100ml，贮于棕色瓶中。放入4冰箱保存。4.6浓缩