实验13 低温诱导染色体加倍石门中学人教版新教材中高中生物实验创新性使用研究课题组一、实验目的：1．学习低温诱导植物染色体数目变化的方法2．理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制二、实验原理：思考题1、进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在的作用下分别移向两极，最终被到两个子细胞中去。

思考题2、用低温处理植物组织细胞，使受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。

思考题3、除低温外，你还知什么因子会引起染色体数量变化？三、方法步骤：1、低温诱导：培养洋葱根。

待洋葱根长出1cm左右时，将整个装置放入冰箱的低温室内（40C）。

诱导培养36h。

2、固定形态：思考题4、剪取诱导处理的根尖约0.5-1cm，放入中浸泡0.5-1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲冼2次3、制作装片：思考题5、制作装片需要哪些环节？思考题6、体积分数为15%的盐酸溶液，改良苯酚品红染液在这个实验中分别起什么作用？上述填空题参考答案：实验流程：洋葱大葱大蒜4℃36h 0.5-1 卡诺氏固定液95%的酒精75%酒精观察植物细胞有丝分裂解离漂洗染色制片正常二倍体染色体数目发生改变注意事项：25 温度思考题7、体积分数为95%的酒精溶液在这个实验中起什么作用？4、观察：用显微镜观察，并寻找发生了染色体数目变化的细胞。

思考题8、先用低倍镜观察的目的是什么？思考题9、有人认为通过上述实验可以得出“低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化”这一结论，你同意吗？为什么？思考题10、秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？四、课堂练习：1．下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是A．低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成B．改良苯酚品红液的作用是固定和染色C．固定和解离后的漂洗液都是95%酒精D．该实验的目的是了解纺锤体的结构2．用浓度为2％的秋水仙素，处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。

那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢?请对这个问题进行实验探究。

(1)针对以上问题，你作出的假设是：。

你提出此假设的依据是。

(2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格形式列出来。

(3)按照你的设计思路，以作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。

为此，你要进行的具体操作是：第一步：剪取根尖2～3mm。

第二步：按照→ → →步骤制作。

3．现有甲乙两种可能有一定毒性的化学物质，实验室研究人员欲通过动物细胞培养的方法来鉴定它们是否有毒性并比较二者毒性的强弱。

请你以一个研究人员的身份参与此项研究，完成下列实验报告并回答有关问题。

Ⅰ．实验原理：。

根据这种变异细胞占全部培养细胞的百分数（以下称Q值），可判断该化学物质的毒性。

Ⅱ．实验材料：活的小白鼠胚胎。

Ⅲ．药品用具：胰蛋白酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫溶液、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、培养瓶、恒温箱、载玻片、盖玻片、显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片。

Ⅳ．实验步骤：（1）制备细胞悬浮液：把活的小白鼠胚胎放在培养皿中剪碎，转入锥形瓶中，加入胰蛋白酶液处理，使胚胎组织离散成单个细胞，再加入动物细胞培养液，制成细胞悬浮液。

（2）进行细胞培养：①取A、B、C三个洁净的培养瓶，。

②向A培养瓶中加入化学物质甲，向B培养瓶中加入等量的化学物质乙，并将培养瓶摇匀。

③。

（3）制作临时装片：①当细胞增殖到大约第8代左右时，同时从恒温箱中取出三个培养瓶，用胰蛋白酶液处理，使培养的细胞从瓶壁上脱落，再加入动物细胞固定液以迅速杀死细胞并固定细胞分裂相。

②静置一段时间后，分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬浮液，滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央，，3~5 min后，盖上盖玻片。

（4）镜检和统计：把临时装片放在显微镜下，先用低倍镜后用高倍镜，寻找处于期的细胞，并与对比以确认发生变异的细胞，同时统计该期变异的细胞占该期细胞总数的百分数（Q值）。

Ⅴ．结果与结论：经研究人员实验得知，A、B、C三个培养瓶的Q值依次为：QA=1．3%、QB=12．5%、QC=0．1%，由此可知该实验的结论是Ⅵ．回答问题：在实验中，C培养瓶起什么作用与小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片有何不同？。

低温诱导染色体加倍参考答案思考题：思考题1：纺缍丝、平均分配思考题2：纺缍体的形成思考题3：秋水仙素思考题4：卡诺氏液（注：它由无水乙醇3份，冰醋酸1份或无水乙醇6份，氯仿3份，冰醋酸1份配制而成）思考题5：解离→漂洗→染色→制片思考题6：解离；染色；思考题7：冲洗卡诺氏液；与盐酸溶液一起参与解离。

思考题8：寻找染色体形态较好的分裂相，确认某个细胞发生染色体数量变化。

思考题9：不同意；应还要设置对照组（正常气温处理），否则不严密。

思考题10：两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，而引起细胞内染色体数目加倍。

课堂练习：1、A；2、(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍。

依据是低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂。

(学生也以提出其它假设，只要能够运用所学的生物知识进行合理的解释，也可得分。

)(2)只要学生设计的表格达到以下两个要求，均给分：A．至少作两个温度的对照(常温和时间)；B．间隔相等的培养时间进行取样。

以下表格仅作参考。

在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体数目(或染色体计数) 解离漂洗染色制片细胞有丝分裂装片。

3、Ⅰ．有毒物质加入细胞培养液后，培养的动物细胞会发生染色体结构和数目的变异（答“染色体变异”亦可）Ⅳ．（2）①分别加入等量的细胞悬浮液（无“等量”扣分）③把三个培养瓶放在37 ℃（或适宜温度）的恒温箱中培养（无“37 ℃”又无“适宜温度”扣分）（3）②加1—2滴适宜浓度的龙胆紫溶液染色（无“染色”不扣分）（4）有丝分裂中（无“中”无分）；小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片Ⅴ．甲乙两种化学物质均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大Ⅵ．C瓶作为A、B两瓶的对照组，起对照作用对人教版低温诱导植物染色体数目变化实验的改进延庆一中王利艳内容摘要：在人教版必修二《遗传与进化》模块中，变异来源染色体畸变后安排了一个实验《低温诱导植物染色体数目变化》的实验，教材中写到将洋葱4℃低温处理36h即可观察到染色体数目发生改变的细胞，但经过实践按照教材所示的方法很难观察到染色体加倍的现象。

在理论上用低温处理分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个字细胞，于是植物细胞染色体数目发生变化。

在中国的帕米尔高原已发现有大量的天然多倍体植物存在,但在实验室低温诱导方面还是少有报道,因为条件不太好摸，也不稳定,重复性不好,出现率也不高。

因此设计了一组不同低温和处理时间的实验，对低温诱导能否使植物形成多倍体进行探究，旨在为人教版低温诱导植物染色体数目变化实验提供改进措施。

主题词：人教版低温诱导多倍体改进正文：对人教版低温诱导植物染色体数目变化实验的改进引言：多倍体植物具有很多优点，比如三倍体植物的不孕性，可降低植物生殖生长所需能量从而提高产量；还有多倍体植物基因剂量效应，使得多倍体植物具有较大的营养器官和生殖器官，也可提高产量等等。

因此如何获得多倍体植物已成为农业技术中的焦点，同时也是难点。

诱发多倍体的方法主要有物理法和化学法两种。

物理的方法包括各种射线、异常温度、高速离心力、高温处理等。

化学法是用秋水仙素、对二氯苯等化学药剂处理等。

被广泛应用的主要是秋水仙素，成功率最高，经秋水仙素处理后，正处于有丝分裂的植物细胞，其纺锤体的产生受到抑制，这样染色体虽然进行了分裂，但细胞并未分开，因此，细胞内的染色体数成倍增加。

此后，细胞再进行分裂就形成了多倍体。

虽然秋水仙素被广泛使用，但如果应用于中学教学，秋水仙素属于有毒物品购买需向公安局备案，除此之外成本也较高，这个时候就必须选择其他的方法来诱导多倍体了，低温是个不错的选择。

低温是物理因素，也能使微管解聚，即与秋水仙素有同样的作用。

在动物（较低等）的多倍体诱导上已取得广泛成功，鲍鱼卵受精在3℃水温下可获三倍体；诱导率为70%。

扇贝为78%，牡蛎低温诱导率是72%。

虽然已在中国的帕米尔高原发现有大量的天然多倍体植物存在，但在植物的多倍体人工诱导方面则鲜有报道。

故设计本实验对低温诱导能否使植物形成多倍体进行探究，旨在为低温诱导植物多倍体育种可行性提供科学依据。

一. 材料与方法1实验材料1.1实验材料：大蒜（Allium sativum）（2n=16)，购于北京市延庆县恒生市场市场。

人教版教材中选用的是洋葱，洋葱和大蒜都属于百合科葱属，并且大蒜个体小、出根多、好培养，因此选择大蒜替代洋葱。

1.2实验试剂：0.1%秋水仙素、卡诺氏固定液（无水乙醇3份、冰乙酸1份混合即可）、解离液（95%乙醇3份、浓盐酸1份混合即可）改良品红。

2实验方法本实验设置两个对照组：对照组一：用清水培养大蒜3-5天，待根长至约0.5厘米长后再在室温下连续培养72h，然后再放入4摄氏度的培养箱中24h作取材前处理。

对照组二：用清水培养大蒜3-5天，待根长至约0.5厘米长时转入0。

1%秋水仙素溶液中培养36h取出，再转入清水中继续培养48h，然后用0.1%秋水仙素溶液处理3h作取材前处理。

2.2多倍体诱导用清水培养大蒜3-5天，待根长至约0.5厘米长时，分别放入0℃、2℃、4℃、8℃的培养箱中培养48h取材染色镜检。

用清水培养大蒜3-5天，待根长至约0.5厘米长时，分别放入0℃、2℃、4℃、8℃的培养箱中培养72h，取出在室温下培养24h，然后再分别放入0℃、2℃、4℃、8℃的培养箱中培养24h，然后取材进行染色镜检。

2.3生物学形态观察观察根尖形态是否发生变化，若发生变化及时记录变化情况。

2.4染色体鉴定2.4.1取材：剪取处理好的的根尖，长约5mm，3-5条(重复)。

放入小瓶中用清水冲洗2~3遍。

2.4.2固定：加入卡诺氏固定液于瓶中，加盖。

固定时间以2h为宜。

固定液应为材料的15倍体积以上。

2.4.3解离：吸出固定液，加入解离液。

在25℃下处理30分钟，然后吸去解离液，清水洗3次，洗去酸性解离液有利于下一步的染色。

2.4.4染色：以浸染一下为好，加少许染液于瓶中，染15分钟以上。

用镊子取根尖于玻片中央，滴半滴染液，盖上盖玻片。

用带橡皮头的铅笔轻轻压敲，使根尖细胞分散成雾状。