遗传学实验(烟丝对绿豆染色体微核的影响).doc

石河子大学烟丝浸出液对绿豆根尖细胞的诱导实验院 系：农学院2011级园艺2班姓 名：许立志、杨邦杰、胡大帅、张晓莹、郝玉杰 二 0 一 二 年 十一 月烟丝浸出液对绿豆根尖细胞的诱导和检测小组成员：许立志 2011512242 杨邦杰 2011512219 胡大帅 2011512215 张晓莹 2011512226 郝玉杰2011512225摘要：以等量清水浸泡不同量的烟丝得到不同浓度浸泡液，用烟丝浸泡液对绿豆种子进行处理，观察绿豆根尖细胞染色体是否发生结构畸变，并统计其根尖染色体的畸变情况。结果表明：高浓度的烟丝浸泡液能诱导绿豆根尖细胞染色体变异效果明显，说明吸烟有害健康。关键字：绿豆 烟丝浸泡液 染色体变异 前言：染色体是生物遗传物质的载体，它的结构、形态、功能是细胞遗传学中的核心内容。任何一个物种的染色体形态、结构和数目是相对稳定的，但绝非永恒不变。在自然条件下，某些环境因素的异常变化往往能引起植物染色体形态、结构和数目的变异。如果用物理、化学因素认为的处理植物，则可以大大提高变异频率。烟丝中含有烟焦油，尼古丁，氯化氢等有毒物质。本实验就是为了观察这些物质是否影响细胞的正常分裂，并引起染色体变异，从而进一步说明吸烟有害健康。实验目的：1.是了解微核测定的方法与意义。 2.为寻找新的测试系统或测定更多的环境因素。实验原理：微核(micronucleus，MN)是一种类似细胞核的结构，它位于间期细胞的细胞质中，其形状近似椭圆形、卵圆形或圆形，而且边缘光滑整齐。虽然它在染色性质，结构特征和折光性等方面与细胞核(主核)相似，但它独立存在，不与主核连在一起。微核大小不一，有的较大，有的较小，不仅在不同植物和同种植物的不同细胞中是这样，即使在同一细胞中也常常是如此。无论它存在于何处，是何因子诱导而成，其体积总比所在细胞的主核小，其直径一般只有主核的120l3，所以称它为微核。在通常情况下，绝大多数细胞没有微核，微核只存在于少数细胞中。 微核的产生与细胞的内外环境有关，主要是由于各种具有损伤性的理化因子影响了染色体的结构与功能，使胞内DNA的复制和细胞分裂受到干扰以及纺垂体的形成出现了障碍。有人认为，细胞微核的形成有两条途径，一条是细胞G，期产生的染色体断片因没有着丝粒，在细胞有丝分裂后期不能被纺锤体牵引到细胞两极，故在细胞进入间期时，它们被排斥在细胞的主核之外，形成微核。另一条是一些染色体因种种原因，使它们不能按时达到细胞的中央赤道板；或到达了细胞中央赤道板，但不能很好分离；或纺锤体的功能受到损伤，致使染色体不能被纺锤体牵引到细胞两极。由于上述原因，使一些染色体滞留在赤道板附近或细胞质中，在细胞进行分裂时不能参与细胞主核的形成，成为游离于细胞中的微核。此外，细胞受放射线严重照射时，一些DNA双链发生断裂，产生错误修复和间期细胞核严重膨胀，在某一部分向外隆起形成瘤状突起(核芽)，然后瘤状突起尾部收缩，脱离细胞核，游离在细胞质中也可形成微核。也有人认为，细胞凋亡能引起细胞内ca2+浓度升高，进而激活DNA内切酶，使其活性增加，产生较多的DNA断片或细胞组分不正常(如缺乏叶酸)也在细胞中形成微核。由此可见，微核的形成有多种途经和多种方式，而且它们中的染色体也不完全一样，既可以是有着丝粒的染色体，也可是没有着丝粒的染色体断片，或者二者都有。实验器材、材料和药品：1.0 试验材料： 当年产的新鲜绿豆种子。 1.1 器材： 显微镜、解剖器械、载玻片、盖玻片、培养皿、固定液、改良苯酚品红等。1.2 试剂及其配制：卡洛氏液、70%乙醇、1.0molL-1盐酸、1%醋酸洋红 、诱变剂：烟丝浸出液。实验方法：(1) 取 5 只剪过的矿泉水瓶，各盛 300 毫升自来水，分别投入 0 支、 0.5 支、 1 支、1.5支、2支香烟浸泡数天，制成香烟浸出液。(2) 将同一品种的绿豆各 10 粒以上，先将绿豆泡长出大约几厘米的芽，然后再浸泡在香烟浸出液中。 24 小时后，将浸泡后的绿豆种子放在垫有吸水纸的培养皿中培养，温度以 20 25 为宜，并继续用相应的香烟浸出液使吸水纸保持湿润。(3) 待大于24小时，于上午 9：00 或下午 2：00 左右剪取主根或侧根根尖 3 毫米长。这时细胞分裂比较旺盛。(4) 固定根尖细胞：将绿豆从根尖顶端切下1cm长的幼根放入广口瓶，以卡纳氏固定液进行固定3h，保存于70%的乙醇溶液中。(5) 剪下根尖立即用清水洗涤35次，然后再放入盛有 10% 盐酸的小玻璃皿中，在65度下解离 10 分钟左右，待根尖酥软后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗 35 次。(6) 用改良苯酚品红染色 5 10 分钟，或用其它染液，如 1% 醋酸地衣红等染色 5 10 分钟。用清水洗去浮色后放在载玻片上，加一滴清水，加盖盖玻片，用手指均匀轻压，使细胞分散开来。(7) 用高倍镜观察并统计细胞分裂后期正常细胞数和异常细胞数。再用电子显微镜对不同烟丝浸泡进行拍照。假设与预期：设计次实验旨在观察烟丝浸出液对微核的诱导，从而启示大家在日常生活中一方面注意烟丝浸出液的取用量，另一方面减少烟丝浸出液的污染。假设待测液能对细胞产生微核诱导，通过浓度梯度的设置，从低到高一次可看出微核出现数量的差异。烟丝浸出液浓度越小，诱导能力越低，微核数量越少；反之则微核数量相应增多。实际结果：烟丝浸出液对绿豆根尖分生组织细胞有丝分裂的影响从压片镜检结果看，绿豆根尖分生组织细胞有丝分裂周期中，由于不同浓度浸出液的处理，使染色体发生了结构变异，出现了一些异常的现象。首先，镜检结果中正常细胞的结构所示。其次，在镜检的结果中发现了微核。微核是真核生物细胞中的一种异常结构，是染色体畸变在间期的一种表现形式。指位于细胞的细胞质中独立于主核，直径是主核的1/201/3，完全与主核分开的圆形或椭圆形的微小核3。据此统计得出染色体的变异率。烟丝浸泡液和对照组清水对绿豆根尖分生区细胞的作用，显示各组实验数据（表1）中，发现烟丝浸出液对绿豆染色体畸变有明显的影响，而且随着浓度的增高，染色体的变异率逐渐变大4。5支香烟的烟丝浸出液产生的变异率高达了13.0。 无烟丝（0支）半根烟丝（0.5支） 一根烟丝（1支） 一根半烟丝（1.5支） 两根烟丝（2支） 通过观察以上图发现，烟丝浸出液对绿豆根尖的微核诱导有较明显的效果，两根烟丝浸出液的浓度相对最接近原液浓度，其中微核数量最多，说明高浓度的烟丝浸出液对细胞确实有一定诱导效应。随浓度的降低微核数也依次减少，说明适量的去用烟丝浸出液可以降低对细胞的伤害。烟丝浸出液对绿豆根尖的微核诱导有较明显的效果，两根烟丝浸出液的浓度相对最接近原液浓度，其中微核数量最多，说明高浓度的烟丝浸出液对细胞确实有一定诱导效应。随浓度的降低微核数也依次减少，说明适量的去用烟丝浸出液可以降低对细胞的伤害。首先，培养的绿豆根尖长短有所不同，对于待测液的吸收利用能力不同，尽管实验中已尽量避免该因素可能造成的误差；其次，在微核诱导时会出现随诱导物浓度的升高，其微核率有逐渐上升再降低的趋势。 原因可能：低浓度时，随诱导物浓度的升高，染色体损伤的情况有所加大，导致微核率升高； 当诱导物浓度升高到一定程度时，会导致细胞分裂受阻，有丝分裂指数下降，甚至细胞死亡。最后，压片过程中如细胞分散不均匀，会影响观察结果。总结 实验数据显示，随着烟丝浸出液浓度的增加，绿豆根尖细胞中微核率逐渐增加，污染程度相应增加。可以得出烟丝中的某些物质对细胞具有一定的毒害，实验证了实验前的猜想：吸烟有害健康。 在实验中要注意以下几点：1、选择绿豆需选择发根时间相同或相近以控制实验变量为烟丝浸出液的浓度。2 注意浸出液浓度的选择，避免过高或过低。3、解离时间要适中，否则解离不充分影响观察结果。4、要取根尖前端1mm左右的分生区细胞。5、视野的选择最好选择细胞边缘清晰，不重叠的，并要避免同一视野的重复计数，应随机选择。结束语： 这次实验我们小组探究的是烟丝浸出液对绿豆生长的影响。在实验过程中，小组的每个同学都积极参与同学都积极参与，让我们学会了团队合作怎样解决问题，也让我们有探索与发现的精神。要想成功做好一个实验，就必须在实验前，将我们要做的实验基础打好，也就是说要先弄清楚实验原理弄，熟悉实验步骤，掌握好每一步实验处理的时间，实验注意事项和实验的关键。实验过程中，小组同学互相配合，认真做好每一步，实验的最后，也就是最艰辛的计数工作。虽然我们小组的同学看得眼睛都花了，可是我们还是继续坚持下去，要想实验结果精确，我们就要认真对待。总之，这次实验拉近了我们小组每个成员，其中一起笑，一起担忧，一起合作是我们永远的回忆！参考文献： 1、遗传学综合实验 李雅轩