实验六果蝇唾液腺染色体的观察及制备

1、实验五 果蝇唾液腺染色体的观察及制备 一.目的1.了解果蝇唾液腺染色体的形态学及遗传学特征。2.习分离果蝇幼虫唾液腺的技术。3.掌握唾液腺染色体制片方法。二、原理蝇、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。但随着幼虫的生长,唾液腺染色体仍 不断地进行自我复制而且不分开,经过许多次的复制形成约 1 000 4 000拷贝的染色体丝,合起来直径达 5m ,长度 达 400m ,比普通细胞中期染色体约大 100150倍,所以 又称为多线染色体(polytene chromosome或巨大染色体 (giant chromo

2、some。唾液腺染色体的另一特点是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 的复制中仍不分开,由此成千上万条核蛋白纤维丝唾液腺染 色体(salivary gland chromosome是一类存在于双翅目 昆虫,如果结合在一起,紧密盘绕。所以细胞中染色体只呈 单倍数。黑腹果蝇的染色体数目 2n=8其中第、第染色 体为中部着丝粒染色体,第染色体和第 IX 染色体为端着 丝粒染色体。唾液腺染色体形成时,染色体着丝粒和近着丝粒的异染色质区聚于一起形成一个染色中心(chromo-center ,所以在光学显微镜下可见从染色中心 处伸出 6条配对的染色体臂,其中 5条

3、为长臂, l 条为紧靠 染色中心的很短的臂。唾液腺染色体经染色后,呈现深浅不同,疏密各异的横纹 (band 。这些横纹的数目,位置,宽窄及排列顺序都具有 物种的特异性。研究认为这些横纹与染色体的基因是有一定 关系的。通过一定的实验方法使果蝇唾液腺染色体各臂分散 开, 并且使带纹、 膨突等特征不受杂质影响清晰地显示出来, 是进行果蝇遗传学研究的很重要的一个环节.果蝇唾液腺染 色体在不同种间的共同点是染色体的着丝点位于一个染色 区域,但不同的种类往往其染色体臂数目不同.每条染色体 臂上分布着染色深浅不同、粗细各异的磺纹 (band, 这些 横纹的宽窄疏密程度以及排列顺序和数目又都有种的特异 性和种

4、内的差异. 由此, 果蝇唾液腺染色体近几十年来, 已 广泛用于种内系统发生和种间亲缘关系的研究中, 因为种 间及种内不同品系和近缘种中的遗传差异经常反映在唾液 腺染色体的不联会、形成泡 (puff、缢虞 (constriction和 间带区的伸缩性以及顶体 (telomere的形态等多方面的差 异,而特别重要的是研究它的基因序列的差异 (观察是否产 生了例位以及染色体的断裂、融合和重排 . 因此,无论从 细胞遗传学的角度研究基因与突变性状之间的联系,还是从进化遗传遗传学方面研究染色体的系统发生,探讨种间以及 近缘种间的遗传差异和生殖隔离的机制等,唾液腺染色体的 分析研究都是十分重要的.从其横纹

5、分布特征可对物种的进 化特征进行比较分析,而一旦染色体上发生了缺失,重复, 倒位。易位等结构变化,也可较容易地在唾液腺染色体上观 察识别出来。三、仪器设备及材料,试济仪器设备:解剖镜,显微镜,恒温培养箱,镊子,解剖针, 载玻片及盖玻片,吸水纸解剖镜,显微镜,恒温培养箱,镊子,解剖针,载玻片及盖 玻片。材料 :黑腹果蝇(Drosophila melanogaster 三龄幼虫 试剂:醋酸洋红液,蒸溜水,浓盐酸五、实验步骤1.材料准备 发育充足、肥大的三龄幼虫,唾液腺和唾液腺 细胞发育良好。利用这样的唾液腺细胞才能制备出理想的染 色玻片标本。因此要求培养基营养丰富,含水量较高。比较 松软,发酵良好

6、。2.剥离唾腺 在一干净载玻片上滴一滴生理盐水,选择行动 迟缓、肥大、爬在管壁上即将化蛹的三龄幼虫,或者选择经 低温处理的果蝇三龄幼虫置于载玻片上。如果分不清头尾着 可以从它爬行的时候确认其头尾,由于果蝇的唾液腺位于幼3. 低渗处理:将唾液腺放于低浓度的 Nacl 溶液中处理 10-15min, 以使细胞充分吸水而容易弄破。4. 解离 将唾液腺在载玻片上滴一滴 lmol /L HCI,让唾液 腺在 lmol /L HCI中解离 2-3分钟,以松软组织,利于染 色体分散。5. 染色 解离后的腺体可用水冲洗 2-3次后滴 2滴品红染 液染色 20分钟 (解剖和染色过程勿使腺体于燥 。在酒精灯 上加

7、热以增强染色效果。可以不经解离一步而直接染色,也 可以在将幼虫头部与身体拉开后马上加染液染色,然后慢慢 剖离腺体.7.观察 将制好的片子先用低倍显微镜观察。找到好的染色 体于视野中心,再用高倍镜观察之。如果制片理想,可做成 永久制片。8.摄影 仔细观察的唾液腺染色体的形态结构并摄像。 五.实验结果在显微镜下我们看到的结果如下六思考与讨论1. 何谓先染色体 多线染色体上用原位分子杂交法进行基因定位， 并就其结 构与功能之间的关系进行系统研究， 因此是细胞学和遗传 学研究的有用材料。 核内 DNA 多次复制产生的子染色体平行排列, 且体 细胞内同源染色体配对, 紧密结合在一起, 从而阻止了 染色体

8、纤维进一步聚缩, 形成体积很大的由多条染色体 组成的结构叫多线染色体。多线化的细胞处于永久间期, 体 积 也 相 应 增 大, 它 存 在 于 双 翅 目 昆 虫 的 幼 虫 组 织 内 , 如唾液腺、气管等。 2.如何区别你看到的就是唾腺染色体？ 答： （1）由于在唾液腺细胞中 8 条染色体之间以着丝粒互相 连结在一起形成染色盘或异染中心和同源染色体之间的假 联会，经碱性染料染色后，可以观察到一个染色较深的染色 盘和以染色盘为中心向外辐射出的 5 条染色体臂。 (2在这些染色体臂上可以看到染色深浅不同， 被称做明 带、暗带的横纹，这些横纹的位置，宽窄、数目都具有 物种的特异性。不同物种，不同

9、染色体的不同部位形态 位置是固定的。 因此根据染色体各条臂带纹特征和各条 臂端部带纹特征能准确识别各条染色体。 (3在染色体臂 上还可看到某些带纹通过染色体的解旋、 膨大形成的疏 松区和巴尔比尼氏环，其富含转录出来的 RNA，因此 不着色（4）. 唾液腺细胞处于永久早期，染色体解旋 呈伸展状态在幼虫发育过程中细胞核中的 DNA 多次 复制， 但细胞、 细胞核不分裂。 复制后的染色单体 DNA 不分开，从而形成了多线染色体（5）每一臂上所有的 每一臂上所有的 横纹的大小和位置是恒定的，即具有种的特征。 横纹的大小和位置是恒定的，即具有种的特征。 3.在昆虫学中，二龄幼虫，三龄幼虫有何生物学意义？

10、答： 果蝇是完全变态发育的生物之一，二龄幼虫，三龄幼虫是其 变态发育的重要特点。从初生卵发育至新羽化的成虫为一个 完整的发育周期，在 25，60相对湿度条件下，大约为 10 天。通过控制养殖的温度，可以加速和减缓果蝇的发育。 果蝇个体很小，幼虫在三龄时达到最大，约 2 毫米，成年果 蝇也仅为 23 毫米。新羽化的雌性成虫大约 8 小时之后即 可进行交配，交配之后大约 40 小时开始产卵，第 4-5 天出现 产卵高峰。性成熟雌性果蝇生殖能力很强，产卵初期每天可 达 5070 枚，累计产卵可达上千枚。 黑腹果蝇是最普遍应用于遗传学的果蝇，也是奠定经典遗传 学基础的重要模式生物之一，对其染色体组成和表型、基因 编码和定位的认识，是其它生物无法比拟的。基于清晰的遗 传背景和便捷的遗传操作，果蝇在发育生物学、生物化学、 分子生物学等