遗传实验教案学生版

实验一、减数分裂（3学时）一、实验目的了解高等植物的花粉减数分裂过程，观察其染色体的动态变化，领会减数分裂过程在遗传学基本理论中的意义。二、实验原理减数分裂的定义减数分裂各时期的主要特征：前期I:细线期——染色体成细长的线状，核膜完整；偶线期——同源染色体开始配对；粗线期——非姊妹染色单体间可能发生交换；双线期——出现交叉；终变期——交叉端化，染色体最为短粗，是计数染色体最佳的时期。中期I染色体排列在赤道板上，后期I同源染色体分开移向两极，末期I形成两个子细胞第二次减数分裂同有丝分裂遗传学意义：1）遗传2）变异粗线期及后期I可产生变异三、用具及药品显微镜、解剖针、盖玻片、载玻片、镊子、醋酸洋红、卡诺固定液、乙醇四、实验步骤1、取材和固定培养大葱，当花蕾呈嫩绿色表面光滑时进行取材，时间是上午7-10时，将花序总苞剥去，立即投入到卡诺固定业中固定4-24小时，经95％乙醇和70％乙醇各冲洗30分钟，然后换入70％乙醇中保存，4度下可保存一年以上。2、染色取发育程度不同的花序，每个花序按上、中、下不同部位分别镊取2-3个花蕾放于载片上，用解剖针剥出花药，加1滴醋酸洋红染色液，用解剖针反复挤压花药，使花粉母细胞进入染液中，染色5-10分钟。较大的花药可以用刀片横切成3-4段，然后再挤压。3、压片将载玻片放在酒精灯上微烤几次，在材料处加上盖玻片覆以吸水纸，用拇指均匀用力压片。4、观察五、作业绘出所观察的花粉母细胞减数分裂各个时期的分裂相。六、注意事项1、操作过程尽量减少花粉母细胞的遗失2、注意区分第一次减数分裂和第二次减数分裂的细胞（第一次细胞为一个大的圆形的细胞，第二次为两个长椭圆型的细胞）3、区分花粉母细胞和花药壁细胞（后者为半月型细胞核均匀）4、前期、中期区别——核膜有无，后期、末期区分——细胞板是否形成需要配制药品：实验二、染色体组型分析（6学时）一、实验目的学习染色体组型分析的方法，了解染色体组型分析的意义二、实验原理染色体组（genome）：一个二倍体生物配子所含有的全套染色体，称为一个染色体组。而染色体组在细胞分裂中期的表型称为染色体组型或称核型，包括染色体数目（即基数）、形态、大小、着丝点位置及副缢痕、随体的有无等特征。染色体组型分析就是通过对染色体标本和其照片进行测量、对比分析、配对分组、排列，对组内各染色体的形态进行测量、描述，从而阐明生物染色体组成的过程。染色体组型分析的意义：1）分析未知生物的染色体数目，推断其倍数。首先计数总的染色体数目，然后根据染色体的形态特征进行分组、配对。2）将未知生物的染色体组型特征与已知生物的染色体组型特征进行比较，进而对未知生物进行分类，归属于具体的门、纲、目、科、属、种、甚至亚种。3）染色体组型分析可以用来鉴别染色体变异包括结构变异和倍数性变异。三、用具与药品剪刀、镊子、直尺、硬纸板、浆糊等四、实验步骤1、制作有丝分裂中期染色体玻片标本采用植物根尖（如蚕豆、洋葱、大蒜、玉米等）去壁低渗法培养材料——预处理——前低渗——固定——酶解去壁——后低渗——滴片——染色2、选材与显微摄影选材：细胞间无重叠，胞内染色体数目完整，每条染色体间无重叠，分散良好，染色体粗细适中，都伸展开，处于同一平面上，并且染色鲜明、形态清晰、着丝粒明显，随体可见。选取上述的细胞进行显微照相。取清楚的底片放大成8cmx4cm左右的黑白照片。万寿菊7对＝14条3、测量（首先对每条染色体随机标号）测量每条染色体的长臂长度和短臂长度。以着丝粒为起点（若着丝粒过大将其一分为二）分别量至长臂末端和短臂末端（以中间为准）单位为毫米，有随体的染色体，随体的长度可以记入也可以不记入染色体长度之内，但应说明。另外染色体弯曲不能用直尺测量的，可以先用细线量取与染色体等长的长度，再用尺子量出线的相应长度。4、计算绝对长度、相对长度、臂比、着丝粒指数总长度＝1/n所有染色体长度之和（即染色体组内全部染色体长度之和）。相对长度可降低误差，臂比表示两臂相对长度，比值越大，说明二者长度相差越悬殊，进而推断着丝粒位置，长度相近着丝粒位于中央，悬殊时着丝粒靠近短臂末端。着丝粒指数：为整数如37表示37％，即短臂长度占染色体总长的37％，用短臂所占的比例来描述着丝粒的位置。5、配对依据：同源染色体特征相似（形态、大小、着丝粒位置、随体有无）1）从形态上初步推断2）在形态相似染色体的基础之上比较相对长度3）着丝粒位置，依据臂比值或着丝粒指数判断4）有随体的根据随体的大小和位置判断。对照片上的染色体进行粗剪并进行配对。6、排列先画一直线，将染色体由大到小，短臂在上，长臂在下，着丝粒在直线上进行排列。等长的染色体以短臂长的在前，带随体的染色体及性染色体排在最后。7、分类：根据臂比值或着丝粒指数确定着丝粒位置，进而依照着丝粒的位置将染色体分为四类。1）中部着丝粒染色体（M）：臂比1.0-1.7着丝粒指数37-502）近中着丝粒染色体（SM）：1.7——3.025——373）近端着丝粒染色体（ST）：3.0——7.012——254）端部着丝粒染色体（T）：7.0以上12一下8、剪贴并写出核型公式如：K=2n＝10＝6m+2sm+2stsat核型公式的意义：作业：完成一种作物的染色体组型分析图实验三、Hardy-Weinberg遗传平衡定律的验证（3学时）一、实验目的在调查本班同学某些遗传性状的基础上，学会计算控制各性状的基因频率和基因型频率，掌握运用Hardy-Weinberg遗传平衡定律进行遗传性状分析的方法。二、实验原理群体：指一群同种个体所组成的集合。群体遗传学中的群体不是许多个体的简单集合，而是一种特定的孟德尔群体，特指能进行随机交配的群体。在有性繁殖的生物中，一个物种就是一个最大的孟德尔群体。随机交配：指在有性生殖的生物中，一种性别的任何一个个体都有同样的机会和相反性别的个体交配的方式称为随机交配。自花授粉植物形成的群体不是孟德尔群体，无性繁殖的群体也不是孟德尔群体。研究群体中的遗传结构，主要通过研究基因频率和基因型频率来表达，使之具有可分析的形式，观察其在上下代之间的变化。基因频率：指一个群体中某种基因的数量与群体中该基因的全部等位基因的比例。基因型频率：指群体中某种基因型的数量与该群体中全部等位基因组成的基因型总数之比。遗传平衡定律：1908年英国数学家Hardy和德国物理学家Weinberg各自独立地运用数学方法探讨基因在群体中的行为规律时得出一致的结论。内容：在一个充分大的Mendel群体中，其个体间进行随机交配，假设没有自然选择的作用，没有新的突变发生，也没有个体的大规模迁移，则群体中的基因频率和基因型频率为一个常数，可以一代代传下去，保持不变。人类一些相对性状是由一对等位基因控制的，按孟德尔方式遗传，假定某群体在某位点上的基因A的频率为p、基因a的频率为q，如群体处于遗传平衡，则基因频率和基因型频率保持如下关系：[p(A)+q(a)]2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)现分两种情况介绍：2、不完全显性时如人类对PTC尝味能力的差异表现不完全显性的遗传。也就是可以观察到三种表现型，这样就能直接从三种表现型（基因型）的观察数算出表现型频率，进而算出基因频率。现假定某人群为：基因型AAAaaa基因型观察数P’H’Q’P’+H’+Q’=N三种基因型的频率为P(AA)=P’/NH(Aa)=H’/NQ(aa)=Q’/N于是基因频率为p(A)=P+1/2Hq(a)=Q+1/2H或q=1-p又假定该人群处于遗传平衡状态，根据已估出的p和q即可算出三种基因型的理论频率及其相应人数。再与相应的实际观察人数比较，运用卡方检验，即能得出该人群是否处于遗传平衡状态的结论。2、完全显性时另外一些性状，如卷舌与非卷舌，有耳垂与无耳垂，由于基因A对基因a为显性，所以只能区别两种表现型，因而不能用表现型观察数直接算出基因频率。但我们可以假定该性状处于遗传平衡状态，于是表现型【A】（包括AA和Aa）的频率为p2+2pq,另一表现型【a】(基因型aa)的频率为q2，由此可用下式分别计算出p和q。q=p=1-q根据已算出的p和q值，推算出各基因型频率。最后算出显性表型中纯合体和杂合体的比例。三、实验用品苯硫脲（PTC）溶液1-14号，或乙醇1-13号称取1.3gPTC定溶于1000ml蒸馏水中，该溶液为1号，按等量对半稀释到14号为止。取25％乙醇为13号，按等量对半稀释到1号为止。四、实验步骤1、PTC味盲基因测试从14-1号逐个品尝，根据尝到苦味的阈值推测基因型。尝试阈值≥11号为纯合尝味者TT，10-7号为杂合尝味者Tt，﹤7号为味盲型tt。2、嗅阈测试从1-13号逐个闻下去，直到有味为止，高度敏感型阈值为第1-6号，中度敏感型为7-11号，不敏感型或嗅盲型为12-13号。3、卷舌和耳垂的调查能将舌的两侧卷起呈“U”型为卷舌者表型为[F]，非卷舌者为[f]；有耳垂指耳朵下缘与头部连接处向上有凹陷者表型为[E]，无耳垂为[e]。五、作业1、分别计算本班嗅觉基因的频率，检验分析该性状在本班是否处于遗传平衡状态。2、计算卷舌和耳垂的基因型频率，并推算显性表型中纯合体和杂合体的比例。实验四、果蝇的性状观察及饲养（3学时）一、实验目的1、了解果蝇生活史及各个阶段的形态特征2、区别雌雄果蝇及常见突变型的主要特征3、掌握果蝇的饲养管理技术二、实验原理黑腹果蝇为双翅目昆虫，个体发育为完全变态。用作实验材料有以下优点：1）容易饲养，生活周期短，25度左右10天繁殖一代。2）繁殖能力较强，一只受精的雌蝇可产卵400-600个，因此可在短期内获得较大的子代群体，有利于遗传学分析。3）突变类型多，有400个以上，且多数为形态特征的变异，便于观察。4）唾腺染色体较大。因此，在遗传学研究中，果蝇作为实验材料被广泛使用。三、材料与用品1、材料野生型及突变型果蝇2、用具及药品双筒解剖镜，放大镜，麻醉瓶、培养箱、白瓷板、毛笔、棉塞、载片、恒温培养箱、吸水纸；乙醚。四、实验步骤1、果蝇生活史的观察1）卵：白色长椭圆型，0.5mm左右，在其背面的前端具有两个触丝。2）幼虫：从卵中孵化出来后即为一龄幼虫，一龄幼虫蜕皮后成为二龄幼虫，二龄蜕皮后成为三龄幼虫，三龄幼虫较大，活动力强，常爬在培养基表面或培养瓶壁上。3）蛹：幼虫经6-7天后即化蛹，附于瓶壁上，呈梭型，初期柔软呈淡黄色，以后逐渐硬化变成深褐色，深褐色的蛹就要羽化了。4）成虫：刚羽化出来的果蝇，虫体较长，半透明乳白色，翅未完全展开。过12小时后，双翅伸展开，体色加深，各种性状趋于明显。5）影响果蝇生活史的因素：I、营养条件：果蝇的食物是酵母菌，培养基发酵良好，酵母菌充足即可。II、温度：适宜温度为10-25度，并随温度升高生活周期缩短，10度57天，15度18天，20度15天，25度10天，低于10度、高于30度果蝇不育或死亡。2、麻醉果蝇1）制备麻醉瓶：用培养瓶或与培养瓶口径相同的玻璃瓶及橡胶塞棉花图钉组成2）引出果蝇：将有果蝇的培养瓶用手轻拍，使果蝇震落瓶底，迅速拔出棉塞，将麻醉瓶与培养瓶的两口相对，培养瓶在上，麻醉瓶在下，用手轻拍瓶壁或轻轻摇晃使果蝇落入麻醉瓶。或培养瓶在下，麻醉瓶在上，并朝向灯光处，双手遮住培养瓶，利用果蝇的趋光性和向上性，将果蝇引人麻醉瓶。3）麻醉：在麻醉瓶瓶塞的棉花上滴1-2滴乙醚，迅速塞入麻醉瓶瓶口，0.5-1分钟左右大部分果蝇即被麻醉落入瓶底，摇动麻醉瓶，全部果蝇震落瓶底，之后立即将果蝇倒在白瓷板上，用毛笔小心拨动观察，若翅膀外展45度角表明果蝇已被麻醉致死。若中途有复苏的，需在滤纸上滴加1滴乙醚，并用培养皿盖住。观察后要将果蝇放回原来的培养瓶，将培养瓶横放，然后用毛笔将果蝇扫入培养瓶中，待果蝇苏醒后再将瓶竖起。3、成虫雌雄性别的区别：雌果蝇雄果蝇体型大，末端尖，背部环纹5节，无黑斑小，末端钝，背部环纹3节，有黑斑腹部腹片7节腹片5节第一对足跗节基部无性梳跗节基部有黑色鬃毛状性梳4、果蝇常见突变型性状的观察突变名称基因符号性状特征在染色体上座位白眼W复眼白色X1.5黑檀体E身体成乌木色，黑亮III