实验课程名称：遗传学实验

实验课程英文名称：Genetics experiment

课程编码：101B2002s

学分学时数：1.5；24

适用专业：农学

开课学期：第四学期

执笔人：黄晋玲

审定人：

编写日期：2016，06

一、课程性质和目的

遗传学实验属于遗传学理论教学的配套课程，是遗传学理论教学的重要补充。实验课程教学应建设成为知识与技能相结合、理论与实际相联系的教学体系；实验教学活动应注重学生的观察、动手能力，培养学生的分析、思维能力。实验教学的目的是为了加强学生对遗传学基本理论的理解，验证遗传学理论，初步掌握遗传学研究所必需的基本实验技术，从而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。

二、实验课主要目标

通过实验教学，使学生加深对遗传学有关原理的理解，牢固掌握经典遗传学研究方法与技术，初步掌握现代分子遗传学实验操作技能，熟悉遗传学分析方法及有关计算程序，初步具备进行创新性研究的能力与素质。

三、实验项目汇总表

四、实验内容及教学要求

实验一植物有丝分裂

一、实验教学目标：

1.熟悉细胞有丝分裂过程中染色体的形态特征和动态变化。

2．学习掌握植物根尖压片技术，为进行细胞学研究奠定基础。

二、实验原理：

有丝分裂是植物体细胞增殖的主要方式。期间遗传物质经过一次复制后，进行一次细胞分裂，结果是细胞一分为二，使子细胞与母细胞完全一致。因此，通过有丝分裂，既维持了生物个体正常的生长发育，又保证了物种的连续性和稳定性。

三、实验材料、主要仪器与试剂：

1.材料：蚕豆根尖。

2．用具：显微镜、恒温箱、冰箱、水浴锅、盖玻片、载玻片、镊子、刀片、滤纸、量筒、培养皿、接种针等。

3．药品：无水酒精、95%酒精、70%酒精、冰醋酸、蒸馏水、秋水仙碱、碱性品红、1N盐酸等。

四、实验内容：

1．蚕豆（玉米）根尖的培养及预处理。

2．根尖的固定。

3．解离。

4．染色及制片。

5．镜检。

五、实验要求：

1．把握蚕豆（玉米）根尖有丝分裂的旺盛时期。

2．学会植物根尖压片技术。：

3．学会鉴别植物有丝分裂各期的图像。

4．得出正确的实验结果，写出实验报告。

实验二植物的减数分裂

一、实验教学目标：

学习花粉母细胞涂抹制片技术，观察植物减数分裂各个时期染色体变化特征，为研究遗传学基本规律奠定细胞学基础。

二、实验原理：

减数分裂作为一种特殊有丝分裂，仅在配子形成过程中发生。其特点有二：一是细胞连续两次分裂，而遗传物质只复制一次，结果形成四个染色体数目减半的子核。另一个特点是前期Ⅰ持续时间长，变化复杂。

三、实验材料、主要仪器与试剂：

1.材料：小麦的幼穗和玉米的雄穗。

2.仪器设备：显微镜、刀片、接种针、酒精灯、吸水纸、烧杯、量筒等。

3.药品：95%酒精、70%酒精、卡氏固定液、碱性品红染液等。

四、实验内容：

1．小麦幼穗的采集与处理；

2．制片；

3．镜检。

五、实验要求：

1．把握好小麦处于减数分裂的旺盛时期。

2．学会花粉母细胞涂抹制片技术。

3．学会鉴别植物减数分裂各期的图像；得出正确的实验结果，写出实验报告。

实验三 植物染色体标本制作

一、实验教学目标：

学习将根尖细胞压片即花粉母细胞涂片的临时染色体玻片制作成永久制片的方法。

二、实验原理：

用植物根尖细胞压片或花粉母细胞涂抹制成的片子，保存时间过长，物像收缩、颜色变深，将难以观察鉴别。必须制作成永久制片，以便进一步观察和研究。

材料脱水和透明使之作好永久制片的关键。

三、实验材料、主要仪器与试剂：

1.材料：经镜检物像清晰符合要求的豌豆根尖有丝分裂，玉米或小麦等花粉母细胞减数分裂的临时制片。

2．仪器：显微镜、冰箱、培养皿、刀片、解剖针、镊子、玻璃棒、吸水纸、标签。

3.试剂：正丁醇、95%酒精、冰乙酸、二甲苯、中性树胶。

四、实验内容：

1.脱盖玻片；

2.脱水、透明；

3.封片。

五、实验要求：

1.掌握将染色体临时制片制作成永久制片的方法。

2.镜检观察制作的有丝分裂和减数分裂永久制片，找出各时期典型的细胞进行绘图。

实验四植物染色体组型分析

一、实验教学目标：

学习和掌握植物染色体组型分析中的常规形态分析方法，为进行细胞遗传学和育种学的研究奠定基础。

三、实验原理：

各种生物染色体的形态、结构和数目都是相对稳定的。每一生物细胞内特定的染色体组成叫做染色体组型。通过制片、照相获得染色体照片后可对细胞内的染色体进行分组、归类及编号，从而确定其染色体组型。这个过程称为染色体组型分析。在细胞遗传学、分类学和遗传育种学的方面的研究中染色体组型分析是一种重要的研究手段。

三、实验材料、主要仪器与试剂：

1.材料：

2．主要仪器设备：显微镜、冰箱、恒温培养箱、显微照相及冲洗放大设备、恒温水浴锅、量筒、烧杯、染色缸、培养皿、载玻片、盖玻片、剪刀、镊子等。

3．试剂：秋水仙碱溶液、纤维素酶、果胶酶、95%酒精、冰醋酸、卡宝品红等。

四、实验内容：

1．制作植物有丝分裂染色体玻片标本。

2．镜检；

3．显微摄影及冲洗放大；

4．染色体测量与计算、剪贴与配对、排队与分类

五、实验要求：

1.掌握植物染色体组型分析中的常规形态分析方法。

2.得出正确的实验结果，写出实验报告。

实验五质量性状遗传分析

一、实验教学目标：

利用一对相对性状的杂交遗传试验结果，观察和分析杂种后代的性状表现，加深理解分离定律。利用玉米二对相对性状的杂交遗传试验结果，验证独立分配规律及玉米籽粒几种性状的基因互作现象。

二、实验原理：

1．一对性状的遗传表现：植物经过减数分裂产生配子时，位于同源染色体上的等位基因将随着染色体的分离而分离，进入不同的配子之中。如果这一对基因控制一对相对性状，并具有完全的显隐性关系，那么将这一对相对性状的亲本杂交，F1产生的配子有两种，比例为1:1, F2表型也有两种，比例为3:1.

2.两对基因的遗传表现：位于非同源染色体上的两对基因，它们所决定的性状在杂种二代是自由组合的。这是因为根据独立分配规律，一对基因的分离与另一对基因的分离是独立的。对两对基因来说，杂种F1代产生数目相等的四种配子，无互作时F2的分离比例将是9:3:3:1,当然，如果基因间发生互作，将根据不同的互作方式产生不同的表现型分离比例。

3．卡平方测验：在遗传学研究中，常常要对某一个遗传学试验结果进行验证，看其是否符合某一个遗传理论，这就是所谓的适合度测验。卡平方测验就是适合度测验的一种方法。其测验方法是：先计算卡平方值：

X2==

公式中o为实际观察数值，e为预期理论数值，d为实际观察值与理论预期值的偏差。得到X2值之后，根据自由度查卡方分布表，得到有关概率值（P），再根据P来判断试验结果是否与理论值有显著差异（P＞5%为差异不显著）。

三、实验主要设备与器材：

显微镜、刀片、载玻片、培养皿、镊子、计数器等。

四、实验内容：

玉米果穗上籽粒一对性状和两对相对性状的统计与分析。

五、实验要求：

1．学会玉米有关籽粒性状的识别。

2．掌握卡平方测验方法。

3．写出实验报告。

实验六果蝇唾腺多线染色体观察

一、实验教学目标

1.了解果蝇唾液腺染色体的形态学及遗传学特征。

2.学习分离果蝇幼虫唾液腺的技术，掌握唾液腺染色体的制片方法。

二、实验原理

唾液腺染色体是一类存在于双翅目昆虫（果蝇、摇蚊）幼虫唾液腺细胞中的巨大染色体。双翅目昆虫的唾液腺细胞发育到一定阶段之后就不再进行有丝分裂，而永久停留在分裂间期。随着幼虫的生长，唾液腺染色体仍然不断的进行自我复制而不分开，经过许多次的复制形成的1000－4000拷贝的染色体丝，合起来直径达5微米，长度达400微米，比普通细胞中期染色体约大100－150倍，所以又称为多线染色体或巨大染色体。体细胞中同源染色体处于紧密配对状态，这种状态称为“体细胞联会”。在以后不断的复制中仍然不分开，由此成千上万条核蛋白纤维丝（染色质丝）结合在一起，紧密盘绕。所以细胞中染色体只成单倍数。唾液腺染色体经过染色后，呈现深浅不同、疏密各异的横纹。

三、实验材料、器具及药品

1.材料：果蝇三龄幼虫

2.仪器：显微镜，双筒解剖镜，解剖器，载玻片，盖玻片，滤纸

3.药品：生理盐水，卡宝品红

四、实验内容：

1．幼虫饲养；

2．唾腺剖取；

3．解离；

4．染色；

5. 压片；

6. 观察。

五、实验要求：

1．掌握果蝇唾腺染色体制片的要点。

2．绘制果蝇唾腺染色体。

3．写出实验报告。

实验七 数量性状遗传分析

一、实验教学目标：

认识数量性状的特征和了解遗传力的概念；统计分析某些数量性状遗传的试验数据，练习估算遗传力的方法。

二、实验原理：

1．数量性状的遗传特点：数量性状由多基因控制。多基因间的关系复杂，多基因间主要包括3种作用：1）加性效应，指等位基因间及非等位基因间的累加效应。2）显性效应，指等位基因间的互作效应。3）上位性效应，指非等位基因间的互作效应。

2．遗传力的估算：遗传力是指某数量性状由亲代传递给后代的相对能力。广义遗传力是指遗传方差占表现型方差的比率，即：h2B=Vg/Vp×100% =〔VF2-1/3(Vp1+Vp2+VF1)〕/VF2×100%

遗传加性方差占表现型方差的比率称为狭义遗传力，即：h2N=Va/Vp×100% =〔2VF2- (VB1+VB2)〕/VF2×100%

三、、实验主要设备与器材：

Casio fx-180p计算器。

四、实验内容：

根据资料分析大豆开花期和水稻生育期各时代的统计数值、平均数、标准差及方差，并对其狭义遗传力及广义遗传力进行估算。

五、实验要求：

1．写出每一个世代的n、、S和V。

2．计算大豆开花期的广义遗传力。

3．计算水稻生育期的广义遗传力和狭义遗传力。

4．对你的实验结果做出简要说明。

实验八植物基因组DNA提取

一、实验教学目标：

掌握植物总DNA的抽提方法和基本原理。学习根据不同的植物和实验要求设计和改良植物总DNA抽提方法。

二、实验原理

通常采用机械研磨的方法破碎植物的组织和细胞，由于植物细胞匀浆含有多种酶类(尤其是氧化酶类)对DNA的抽提产生不利的影响，在抽提缓冲液中需加入抗氧化剂或强还原剂(如巯基乙醇)以降低这些酶类的活性。在液氮中研磨，材料易于破碎，并减少研磨过程中各种酶类的作用。

十二烷基肌酸钠(sarkosyl)、十六烷基三甲基溴化铵(hexadyltrimethyl ammomum bromide，简称为CTAB)、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate，简称SDS)等离子型表面活性剂，能溶解细胞膜和核膜蛋白，使核蛋白解聚，从而使DNA得以游离出来。再加入苯酚和氯仿等有机溶剂，能使蛋白质变性，并使抽提液分相，因核酸(DNA、RNA)水溶性很强，经离心后即可从抽提液中除去细胞碎片和大部分蛋白质。上清液中加入无水乙醇使DNA沉淀，沉淀DNA溶于TE溶液中，即得植物总DNA溶液。

三、实验材料、主要设备与器材：

1.小麦、棉花叶片

2.仪器：高速离心机、烘箱、冰箱、水浴锅、高压灭菌锅

3.试剂：十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、乙二胺四乙酸（EDTA）、氯化钠、2-巯基乙醇、无水乙醇、氯仿、异戊醇

四、实验内容：

1. DNA的提取；

2. DNA的纯化。

五、实验要求：

掌握植物总DNA的抽提方法和基本原理。

五、实验成绩考核办法

本实验课程采用师生互动的教学方式，注重加深学生对有关遗传学原理的理解，提高学生对有关研究仪器的使用，培养学生分析及解决问题的能力。要求学生掌握有关实验原理，了解实验流程，完成实验过程，得出实验结果，写出实验报告。实验成绩的评定按百分制进行，每次实验均评出成绩，最后平均即为本实验课的成绩。主要依据实验操作和实验报告进行实验成绩的评定。

六、实验教材、参考资料

1.实验教材：

祝水金主编.《遗传学实验指导》.北京：中国农业出版社，1990.

2.参考资料：

［1］山西农业大学农学院遗传育种教研室.遗传学实验. 2005.

［2］乔守怡主编.《遗传学分析实验教程》.北京：高等教育出版社，2008.