林木遗传育种学实验教学课件

1、实验一植物细胞有丝分裂过程观察植物细胞有丝分裂过程观察及染色体的常规压片技术及染色体的常规压片技术实验目的：实验目的：掌握醋酸洋红、石炭酸品红的染色压片技术观察染色体在有丝分裂中的行为，分辨各时期特点实验器具：实验器具： 显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、解剖针、恒温水浴锅、温度计、酒精灯、烧杯、玻棒、培养皿、量筒、滴管、吸水纸、纱布、生锈铁钉、冰醋酸、酒精、对-二氯苯、盐酸、洋红、石炭酸、甲醛、山梨醇实验材料：实验材料： 蚕豆根尖实验步骤 1、取材 植物的顶端分生组织根尖和茎尖常用做染色体观察的材料。将蚕豆在清水中浸泡半天后，平铺于托盘中，保持湿润，待蚕豆发根后长度达到1cm左右，将其根尖截断进

2、行预处理。 取材时间很重要，只有在根尖旺盛生长时取材，才能获得较多的细胞分裂相。一般来说，在一天中温度较高时取材，往往效果较好。实验步骤 2、预处理 将蚕豆根尖在对-二氯苯饱和水溶液中常温处理8h后取出，清水漂洗23次。预处理的作用一方面能够破坏纺锤体形成，增加中期分裂相，使观察更容易；另一方面可以使染色体变短变粗，能够得到较分散的分裂相。常用的处理药剂还有8-羟基喹啉、秋水仙碱等。实验步骤 3、固定 预处理后将根尖转入卡诺固定液（1冰醋酸：3纯酒精）进行固定，能够把正在分裂的细胞迅速杀死，使其保持细胞原有形态结构。固定时间根据材料大小而定，一般不超过24h，冰醋酸和酒精的比例也可根据材料软硬

3、调节。固定后先用50%酒精浸泡，随后用清水漂洗34次，将固定液彻底洗净。如固定后的材料不立即观察，可放如70%酒精中，置于低温冰箱中保存。实验步骤 4、解离 解离能够去掉细胞之间的果胶层，软化细胞壁，使细胞彼此分离，便于压片观察。将固定并漂洗后的蚕豆根尖转入1N HCl中，60水浴89min，操作中注意控制温度不能超过1。随后取出用清水彻底冲洗，去掉残留HCl，否则会影响染色效果。解离是本实验中非常重要的一步，而解离的时间是其中的关键，不同材料需要提前进行摸索才能找到最适合的条件。实验步骤 5、染色 本实验使用醋酸洋红和石炭酸品红两种染料对材料染色，这两种染料均属于核染料，在染色时只对染色体着

4、色，而细胞质不着色，从而达到较清晰的染色效果，便于观察。醋酸洋红染色后可以立即观察，石炭酸品红需染0.5h以上方可观察。实验步骤 6、压片 选取较粗壮的蚕豆根尖，放置于载玻片上，在顶端部位截取12mm左右的分生区，滴加一小滴染色液，用镊子将材料充分压碎，加盖玻片，用拇指垂直向下均匀用力压片，滤纸吸取多余染色液。还可用铅笔附带的橡皮头反复敲击玻片，使材料充分分散。实验步骤 7、镜检 在光学显微镜下观察蚕豆根尖细胞有丝分裂过程，找出各个分裂时期的典型细胞，对染色体的数量、形态进行观察，并对中期染色体进行计数。如染色体清晰、分散中期分裂相较多，可制作成永久玻片长期保存。作业在有丝分裂中，哪个时期最有

5、利于鉴别染色 体，为什么？在植物染色体压片技术中，对材料进行预处 理有什么作用？观察蚕豆根尖染色体数目2n=？并绘制一张有丝分裂中期的典型图像。实验二植物植物(林木林木)染色体组型分析染色体组型分析实验原理实验原理: :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，每一个体细胞含有两组同样的染色体，用2n表示。每一个配子带有一组染色体，叫单倍体，用n表示。两性配子结合后，具有两组染色体，成为二倍体生物。染色体复制后，纵向并列的两个染色单体通过着丝粒联在一起，由于着丝粒在染色体上位置的不同，可以把染色体分成相等 或不等 的两个臂，造成中着丝粒染色体，近中着丝粒染色体，近端部着丝粒染色

6、体，端部着丝粒染色体等形态的染色体。有的染色还含有随体或次缢痕。所有这些染色的特异结构构成一个物种染色体组型。染色体组型分析是细胞遗传学、现代分类学、进化理论的重要研究手段。实验目的：实验目的： 学会观察染色体，初步掌握染色体组型分析的方法实验材料：实验材料： 杉木细胞有丝分裂中期玻片实验器具：实验器具： 显微镜、接目测微尺、载台测微尺、照相机、剪刀、直尺、弹簧分规、放大机、放大纸、显影液、定影液本实验中需要掌握的概念核型核型/染色体组型：染色体组型：染色体组在细胞有丝分裂中期的表型，包括染色体数目大小形态组型分析组型分析：对染色体组中每一个染色体进行测量，计算及形态特征的描述；染色体基数（染

7、色体基数（X）：）：二倍体生物一个性细胞里的全部染色体称为一个染色体组，一个染色体组包含的染色体数目成为染色体基数实验步骤 1、显微摄影，照片放大 从染色体制片中选择染色体分散、无重叠、着丝点清楚的中期分裂相，进行显微摄影，用D11显影液显影，用3号或4号相纸放大。 2、测定染色体数目 在显微镜下对染色体分散的分裂相进行染色体计数，一般要求3050个细胞。实验步骤3、形态特征的记录与测量形态特征的记录与测量 （1）编号，测量照相长度（2）计算各染色体的绝对长度绝对长度(m)=某染色体（臂）长(mm) 1000/放大倍数放大倍数=330照片黑框宽度(mm)/ 底片宽度(24mm)（3）计算相对长

8、度（%） 某染色体长 100% / 染色体组全长（4）计算臂比 r=L（长臂）/S（短臂）实验步骤3、形态特征的记录与测量形态特征的记录与测量（5）划分染色体类型 中部着丝点染色体（m） 1.0-1.7 常用臂比值r划分 近中着丝点染色体（sm）1.8-3.0 近端着丝点染色体（st） 3.1-7.0 端部着丝点染色体（t） 7.1以上（6）随体（有无，形状大小）随随 体体次缢痕次缢痕着丝粒着丝粒实验步骤 4、染色体的剪贴、配对和排列 将照片上的染色体剪下，根据染色体相对长度、臂比等特征进行配对。总的配对原则是：由大到小，按长度顺序编号；等长的染色体，以短臂长的在前；有特殊标记的，如具随体的排

9、列在最后；性染色体单独列出。 将配对好的染色体排列贴于白纸上，每对染色体的着丝点都对齐在一条直线上，长臂在下，短臂在上。 根据染色体相对长度，着丝点位置画出染色体组模式图。实验步骤5、核型综合描述（1）染色体数目（2n）、染色体基数（X）（2）是否多倍体、非整倍体（3）染色体的对称性与非对称性（4）随体、次缢痕的分布情况（5）写出核型公式：以公式的形式将核型分析的结果和材料核型的主要特征表示出来，简明扼要。 例如：人类K（2n）=46=9m+10sm+4st 黑麦：K（2n）=14=4m+3sm人类染色体组型分析及染色体模式图人类女性核型 人类男性核型 蚕豆染色体组型分析的部分结构举例蚕豆染色

10、体组型分析的部分结构举例作业选一张最好的分裂相照片、贴在实验报告上方。制作染色体配对排列图。绘制染色体模式图。染色体长度、臂比、类型记录表。做核型综合描述。实验三林木花粉发育过程的观察林木花粉发育过程的观察实验目的实验目的:了解植物减数分裂的过程及各个时期的特点为开展倍性育种及掌握遗传基本规律打下细胞学基础实验材料实验材料: 油茶花蕾实验器具：实验器具： 显微镜、载玻片、盖玻片、解剖针、镊子、小口玻塞瓶、苏木精、冰醋酸、硫酸高铁铵、卡诺固定液、盐酸减数分裂示意图实验步骤1、取材 采集新鲜的油茶花蕾，最佳采集时期为花药由淡绿色逐渐变为淡黄色时，此时正是减数分裂最旺盛的时期。2、固定 在卡诺固定液

11、中处理612h，经50%乙醇浸泡后，用清水漂洗34次，将固定液彻底洗净。实验步骤3、涂片 用镊子和解剖针将花药轻轻剥开，取其中的花粉适量，置于载玻片上，滴一滴醋酸铁矾苏木精染色液，混匀后加盖玻片，压片，将多余染色液用吸水纸吸去。4、镜检 用显微镜观察油茶花蕾花粉发育过程的各个阶段。作业在显微镜下观察和辨别下列各个时期：花粉母细胞第一次分裂前期末（终变期）、中、后、末期第二次分裂前、中、后期四分体期单核早期、单核晚期花粉母细胞与单核早期有何区别？花粉母细胞、末期I、末期II、单核早期的染色体数目有何变化（用N的倍数表示）？实验四林木花粉生活力测定林木花粉生活力测定实验目的：实验目的： 掌握花粉生

12、活力测定的原理和方法实验材料：实验材料： 羊蹄甲、油茶实验器具：实验器具： 烧杯、玻棒、电炉、石棉网、载玻片、盖玻片、培养皿、吸水纸、镊子、解剖针、显微镜 、蔗糖、琼脂、联苯胺，-萘酚、碳酸钠、过氧化氢。实验步骤 1、直接授粉测定法 将所测花粉直接授在去过雄的同种植株的柱头上，做好隔离工作，观察结实情况。此种方法无需任何设备，操作简单，但所需时间太长，而且不能求出有活力花粉的百分率，也易受外界条件影响，导致结果不够准确。实验步骤2、培养基法配置培养基（ 5-20g糖+100ml水+0.8g琼脂） 煮沸溶化用玻棒分装与凹玻片中 播撒花粉置于培养皿中20-25恒温培养数小时 保持湿度在显微镜下镜检

13、计数实验步骤 培养基法注意事项： 每种植物对于培养基中糖和琼脂的含量要求不同，因此实验前需要摸索；播撒花粉时要均匀，量不可太多，否则会导致计数困难；恒温培养时要用湿润的吸水纸保湿，培养过程要密切观察，不可使花粉管萌发的太长，否则难以计数。 镜检时随机选取四个视野，统计视野中有活力花粉占全部花粉的百分数，花粉管长度L大于2倍花粉直径d时，算做有活力的花粉，L2d时只算萌动。 培养基法能够统计出百分率，准确度高，但是操作相对复杂，而且易受培养基配方的影响导致结果的偏差。实验步骤 3、染色法 染色法是利用花粉内酶的活性与指示剂作用，产生特有的颜色反应来判断花粉生活力的方法。实验中甲液成分为联苯胺，-

14、萘酚、碳酸钠，乙液成分为过氧化氢。 H2O2 + 酚 醌 + H2O （无色） （红色、玫瑰红色）过氧化氢酶实验步骤3、染色法将适量花粉置于载玻片上先滴1滴甲液，再滴1滴乙液 充分反应显微镜下镜检计数，红色的为有活力的花粉实验步骤 染色法注意事项： 滴加甲液和乙液后，会产生大量的气泡，为了不影响观察，应待反应充分完毕后在加盖玻片观察，可以用镊子轻轻搅动，加速反应，待气泡基本消失后方可观察。统计生活力的方法同前。 染色法用时短，见效快，但颜色判断易受个人因素影响，导致结果有较大差别。作业将培养基法和染色法两种方法测得的结果列表记录，并计算花粉的生活力。比较测定花粉生活力三种方法的优缺点。绘制一花

15、粉粒发芽形态图。实验四林木杂交育种林木杂交育种实验目的：实验目的： 通过实验，掌握林木有性杂交育种的技术和方法实验原理：实验原理： 杂交亲本的遗传物质，通过分离、重组，扩大杂种后代遗传基础，产生多种多样的变异，这些变异为育种提供充实的原始材料实验材料：实验材料： 已达开花年龄的松树、杉树、油茶等。实验器具：实验器具： 枝剪、剪刀、镊子、亚硫酸纸袋、细麻布带、线绳、棉花、喷粉器、毛笔、塑料标牌、讲义夹、梯子、铅笔、酒精实验步骤 1、熟悉花器构造及开花习性 雌雄同株 单性花：松、杉、核桃等 两性花：油茶、羊蹄甲、桉树等 雌雄异株：杨、柳等树上杂交树上杂交实验步骤 2、去雄 在杂交之前，需对两性花的

16、花蕾进行去雄，以免花粉成熟后进行自花授粉。去雄的最佳时机是花蕾在全露之前，将花蕾剥开，用剪刀或镊子将所有雄蕊去掉，操作过程中应注意不要刺伤柱头或刺破花药，去雄要彻底，器具要经常消毒。单性花只需直接将雌花套袋隔离即可。实验步骤 3、套袋隔离 在去雄之后为了防止外来花粉的干扰，需要对花进行套袋隔离。风媒花常用亚硫酸纸做的透明纸袋进行隔离，而虫媒花常用细麻布袋或细纱布带隔离。套袋后还需要用绳捆扎密封，以免昆虫钻入。实验步骤 4、收集花粉 授粉前需首先采集父本的花粉，风媒花可采用套袋摇动花枝的做法，虫媒花需用毛笔刮取，或将整个花药采回，授粉时直接用整个花药涂抹授粉。实验步骤 5、授粉 授粉时机一般选取

17、雌花开花后柱头分泌黏液时为宜，松、杉雌球花的果鳞竖起，能看到裸露的胚珠时为宜。风媒花可采用喷粉法授粉，而虫媒花多采用毛笔或棉签进行涂抹授粉。一种授粉工具一般只用于一种花粉，防止污染。操作多选择无风的早晨，空气湿度大，空气中漂浮的杂花粉少，授粉量应视花粉生活力大小而定。授粉时仍需要套袋操作，以免外来花粉污染。实验步骤 6、挂上标牌 杂交操作完毕后，应在操作过的花上挂上标牌，标明杂交的父、母本来源，日期及操作人姓名等，便于观察记录。注意材料的存放安全问题，避免被路人破坏，发现病虫害要及时防治。实验步骤 7、去袋，观察记录 待柱头萎缩或针叶树果鳞闭合时，表明雌花已丧失受精能力，此时不会再受到外来花粉

18、的干扰，可以将套袋取下。定期观察记录，特别要做好杂种种子的采收、处理和保存工作。作业授粉为什么应选择无风的早晨进行？按照杂交操作上的程序，逐条比较油茶与马尾松杂交授粉的异同点。按下列表式进行杂交实验记载按下列表式进行杂交实验记载植株植株号号 套袋隔套袋隔离去雄离去雄日期日期隔离花隔离花序数量序数量授粉授粉日期日期授粉授粉树种树种授粉授粉方法方法取袋取袋日期日期采果采果日期日期果实果实数量数量种子种子数量数量实验六林木优树选择技术林木优树选择技术 一、目的意义：一、目的意义： 优树选择是获得优良品种和生产群体的重要手段，在树木育种中具有极其重要的意义。优树是建立种子园的物质基础，优树的选择是建立

19、种子园的首要环节。本实验通过对杉木、松树或桉树的选择，了解优树选择的原理，熟悉和掌握用材林选优的基本方法。二、二、 原理：原理： 优树是指在同样的生长环境条件下，在生长速度，木材质量及抗性等方面均优于其他个体的林木。在同一林分立地环境相同条件下，树木性状的差异，可以看作是由于其遗传性差异引起的。当某些树木性状优于其周围的同种、同年龄的其他树木的性状，表现出经济性状的提高，这称为遗传增益。优树的遗传增益很大，对于用材林来说，遗传增益程度主要表现在树高、胸径和材积的生长量增长的大小。为此，在相同的立地条件下，选出树高、胸径和材积增长量大的林木，其遗传增益必大。三、实验用具：三、实验用具： 皮尺、测

20、高器、轮尺或量衣围尺，指南针、油漆、毛笔、粉笔、电子计算器、白纸，记录板、优树调查表、林业调查测量用表、生长锥、劈刀、标准图等。四、优树的标准四、优树的标准 优树的标准随树种及选种方法不同而异，优树标准一般分为数量指标和质量指标。数量指标指能定量测定性状的标准。质量指标除了生产量以外的影响优树出材率，材质的那些形态生理学指标通常分为干形、分枝习性、冠形、材性、内含物含量等五大类。 以广西区杉木选优的标准和方法说明一般用材林的标准。 1、生长的速生性。例如，广西对杉木优树的标准，在生长量方面(采用五株优势木对比法时)直径大于周围(一亩地内)五株优势木平均值的20%，树高大于10%， 材积大于50

21、%。2、树干的通直性。要求具有通直的树干，较好的完满度，较大的枝下高，较薄的树皮，通直的裂纹和无大的死节等。3、浓密的冠型。据研究，树冠的形状和生长量有一定的相关性，一般认为浓密的窄冠型生长较迅速。此外，窄冠的林木在造林时可相对密植。4、未受各种灾害的健壮林木。 五、选优对林分的要求五、选优对林分的要求 优树的调查应在一定的林分中进行。可从以下几个方面去考虑：优树的调查应在一定的林分中进行。可从以下几个方面去考虑： 1、林分立地条件。应在同一林分相同的立地条件下进行。 2、林分年龄。应在壮龄的林分中进行，调查的林分应为同龄林 3、林分起源。优树选择应在实生林分中进行。 4、林分密度。应在郁闭度

22、较大的林分中(0.7以上)进行选优。 六、工作方法与步骤：六、工作方法与步骤： 优树的选择包括踏查、初选、复选和优树保护管理等工作。1、踏查 首先收集有关资料，了解该树种在本地区分布，经营管理和生长等情况。接着应邀集熟悉山林情况的人员开座谈会，提供优树线索，在群众“报优树”的基础上，再逐个林班，逐个山头进行踏查。了解优良林分分布的地段，发现林分中有突出的好个体时，应作标记，以待测定。2 2、初选、初选 根据踏查预测的结果，实地选树，评比，凡符合优树标准要求的个体，给以登记、编号，并在优树及其对比木的树干上做上标记，以便采种，采条和复查。初选的步骤因调查方法不同而异，本实验采用五株优势木对比法进行选优，具体操作如下： (1) 生长量的测定 首先，以目测方法确定拟选优树和优势木，在兼顾环境条件基本一致的情况下，以拟选优树为中心，以1015米为半径(14.6米为半径的园面积为一亩)，在这范围内挑选五株仅次于拟选优树的优势木作比较木。 目测确定拟选优树目测确定拟选优树和优势木和优势木 然后，实测拟选优树和比较木的胸径、树高和材积，求算五株优势术各测树因子和平均值。最后将优树候选木的胸径、树高、材积与五株优势木相应因子的平均值比较，若胸径值大于20%，树高大于10%，材积值大于50%者，即符合优树生长量的第一标准。 桉树单株材积计算公式： V=0.000039269D2H (2)优树其他