遗传学实验指导书生技生科教学计划.docx
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遗传学实验指导书生技生科教学计划
生命科学学院
《遗传学》
实验指导书
适用专业:
生物技术、生物科学本科
贵州大学
二O一二年二月
前言
遗传学诞生至今,已有一百多年的历史,已是当今生命科学中发展最快的一门前沿学科,它涉及生命科学的各个领域,引领生命科学从各个水平探讨生命的奥秘。
而且,遗传学与农、林、牧、渔、工业发酵、医药、优生优育等密切相关,是动物、植物、微生物育种实践的理论基础,具有很强的实践性,因此,遗传学实验课是遗传学教学中的重要环节。
通过实验验证遗传学基本规律、掌握遗传学试验技术、分析遗传学试验结果,从而加深理解遗传学理论知识,初步掌握遗传学研究的基本实验技能。
本实验指导较全面系统地介绍群体、个体、细胞、染色体等不同层次的13个基本的遗传学实验及有关资料附录2个。
具有以下几个特点:
1.系统性:
细胞学实验、果蝇大实验、人类遗传学实验等;
2.典型性:
如果蝇杂交实验等;
3.实用性:
如人类遗传性状的分析及ABO血型检查实验等;
本实验指导适合本科生物技术、生物科学专业及与生物相关专业的学生使用。
实验须知
一、实验课的目的
1、培养锻炼科学的思维方法、实事求是的科学态度和严格的科学作风,提高分析问题解决问题的能力。
2、通过实验加深对理论的理解,学习掌握基本的分子生物学实验技能与实验方法,为今后的学习和研究打下一定的基础。
3、培养学生爱护公物、爱护集体、团结互助的优良道德品质。
二、实验课的要求
1、课前必须预习,了解基本原理和主要步骤及意义,写出预习报告。
2、上实验课必须穿白大衣,带实验讲义和实验报告纸。
3、遵守实验制度,注意安全(如水、电、煤气、强酸、强碱、有毒物质等)。
4、实验中要正规操作,动手动脑主动进行实验;掌握关键,力求得出准确结果;仔细观察,认真思考,及时做好记录;综合分析得出正确结论。
5、在实验过程中不许大声喧哗,有问题及时请教老师。
6、器材、药品等按规定使用,严禁乱用乱放。
7、爱护仪器,实验过程中因个人未能按实验要求操作而导致的器材损坏,按规章制度进行赔偿。
8、实验结束后,相关器材要彻底清洗干净,放到指定位置。
9、废弃物按要求分类收集、处理。
10、值日生要打扫干净实验台、地面等,并负责关好门窗,检查水、电、煤气等。
11、因故不能上实验者应有请假手续,是否进行补课由教研室研究决定。
目录
1、实验一:
果蝇的饲养与形态观察····························································4
2、实验二:
果蝇唾腺染色体的制片观察····································…······……·6
3、实验三:
果蝇单因子/双因子杂交实验…………………………………………8
3、实验四:
果蝇的伴性遗传……………………………………………………12
4、实验五:
果蝇的连锁遗传与基因定位………………………………………15
5、实验六:
动物精母细胞减数分裂染色体制片………………………………18
6、实验七:
骨髓细胞染色体的制备与观察……………………………………19
7、实验八:
植物花粉母细胞减数分裂制片与观察……………………………21
8、实验九:
染色体多倍体的诱发及染色体数目变异的观察…………………22
9、实验十:
染色体结构变异……………………………………………………24
10、实验十一:
染色体的核型分析………………………………………………26
11、实验十二:
人类性状的遗传分析…………………………………………29
12、实验十三:
人类ABO血型检查………………………………………………31
13、实验十四:
X-染色质的观察………………………………………………33
14、实验十五:
人群中P.T.C味盲基因频率的分析………………………………35
15、附录1:
实验报告基本内容要求···················································…········36
16、附录2:
实验报告格式·············································································37
实验一 果蝇的饲养与形态观察
实验学时:
3学时
实验类型:
基础性
实验要求:
必修
一、实验目的
1.观察几种常见品系的果蝇,熟练掌握雌雄果蝇的鉴别。
2.了解果蝇的生活史及饲养方法。
二、实验原理
1.果蝇的生活史:
果蝇属于昆虫纲、双翅目,与家蝇是不同的种。
果蝇具有繁殖率高、饲养简单、生活史短的特点,它的生活史包括卵 幼虫 蛹 成虫。
果蝇的生活周期长短与温度关系很密切,30℃以上的温度能使果蝇不育和死亡,低温则使它生活周期延长,同时生活力也减低,果蝇培养的最适合温度20-25℃。
10℃
15℃
20℃
25℃
卵 →幼虫
幼虫→成虫
57天
18天
8天
6.3天
5天
4.2天
2.果蝇的雌雄区别与观察:
果蝇有雌雄之分,幼虫期区别较难,成虫区别容易。
雄性的腹部环纹5节,末端钝而圆,颜色深。
第一队脚的跗节前端表面有黑色鬃毛流苏,称性梳。
雌性腹部环纹7节,末端尖,颜色浅,跗节前端无黑色鬃毛流苏。
雌雄
方法
观察项目
雌蝇
雄蝇
肉
眼
鉴
别
解下
剖观
镜察
腹
部
较大
较小
膨大呈椭圆形,尾端较尖
圆筒形,尾端较钝
腹
背
侧
有黑色横纹5-7条,粗细均匀
有黑色横纹3-5条,末端一条特别粗,尾端呈黑色
腹部
6个腹片
4个腹片
性梳
无
第一对跗节有性梳
3.果蝇的饲养:
果蝇在水果摊或果园常可见到,但它并不是以水果为生,而是食生长在水果上的酵母菌,因此实验室内凡能发酵的基质,均可作为果蝇的饲养物质。
常用的是玉米粉饲养法。
300ml体系中需加的成分:
A:
糖 18.6g 琼脂 1.86g水 108ml。
B:
玉米粉 25.2g 酵母粉 2.10g 水 108ml。
A和B混合加热成糊状后,加1.5ml丙酸,即可分装到培养瓶中。
三、实验材料及用品
1.材料:
各种品系果蝇。
2.用具:
麻醉管,解剖镜等。
3.药品:
乙醚等。
四、实验方法和步骤
把果蝇转入麻醉瓶中,塞上滴有乙醚的棉塞,待果蝇全部昏迷后,倒在解剖镜的白瓷板上进行观察。
对不需再培养的果蝇(如只进行性状观察的果蝇),可以深度麻醉,致死也无妨(果蝇翅膀外展45℃角,说明果蝇已死亡)。
观察果蝇的形状特点,如:
眼型、颜色、体色、翅形、性梳等形态特征。
五、实验作业
1.画出雌、雄果蝇腹部和背面简图。
2.列表说明野生型与相应突变型异同。
3.麻醉果蝇时应注意哪些事项。
实验二果蝇唾腺染色体的制片观察
实验学时:
3学时
实验类型:
验证性
实验要求:
必修
一、实验目的
1.练习取出果蝇幼虫唾腺组织。
2.制作唾腺组织染色体标本。
二、实验原理
双翅类昆虫(摇蚊、果蝇等)幼虫期的唾腺细胞很大,其中的染色体称为唾腺染色体(salivarychromosome)。
这种染色体比普通染色体大得多,宽约5μm,长约400μm,相当于普通染色体的100-200倍,因而又称为巨大染色体。
唾腺染色体经过多次复制而并不分开,大约有1000-4000根染色体丝的拷贝,所以又称多线染色体(polytenechromosome)。
多线染色体经染色后,出现深浅不同、密疏各别的横纹,这些横纹的数目和位置往往是恒定的,代表着果蝇等昆虫的种的特性。
如染色体有缺失、重复、倒位、易位等,很容易在唾腺染色体上认别出来。
三、实验材料及用品
1.材料:
果蝇的三龄幼虫。
2.用品:
解剖镜、显微镜、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、吸水纸等。
3.药品:
改良苯酚品红等。
四、实验方法和步骤
1、把载玻片置于解剖镜下。
载玻片上滴水一滴,取三龄幼虫放在其中,操作者两手各握一枚解剖针,左手的解剖针压住幼虫后端1/3处,固定幼虫。
右手解剖针按住幼虫头部,用力向右拉,把头部从身体拉开,唾腺随之而出,唾腺是一对透明的棒状腺体(如图)。
2、在载玻片上除去幼虫其他组织部分,还要把唾腺周围的白色脂肪剥离干净,再滴上改良苯酚品红染色。
3、固定染色5-10分钟后,盖上干净的盖玻片,用吸水纸覆盖上,然后放在平的桌子上,用大拇指用力压下住。
4、制成标本进行观擦。
五、实验作业
绘制果蝇唾腺染色体图。
实验三果蝇的单/双因子杂交实验
实验学时:
6学时
实验类型:
综合性、验证性
实验要求:
必修
一、实验目的
1掌握果蝇单/双因子的杂交方法和杂交结果的统计处理方法,验证并加深理解遗传的自由组合定律和分离定律的原理.
2记录单/双因子杂交结果,掌握数据统计处理方法.
二、实验原理
按照孟德儿第一定律,即分离定律,基因是一个独立的单位。
基因完整地从一代传递到下一代,有该基因的显隐性决定其在下一代的形状表现.一队杂合状态的等位基因保持相对的独立性,在减数分裂形成继配子时,等位基因随同源染色体的分离而分配到不同的配子衷曲。
理论上配子的分离比是1∶1,即产生带A和a基因的配子数相等,因此,等位基因杂合体的自交后代表现为基三因型分离比AA:
Aa:
aa是1:
2:
1,如果显性完全,其表型分离比为3:
1,这就是分离定律的基本内容。
通过果蝇一队因子的杂技哦啊实验,即可以验证它.
位于非同源染色体上的两对基因,在减数分裂形成配子时可以自由组合;又由于配子的随机结合,导致它们所决定的两对相对性状在杂种第二代是自由组合的.一对基因所决定的性状在杂种二代是3:
1之比,两对不相互连锁的基因所决定的性状,在杂种二代就呈9:
3:
3:
1之比.
三、材料与用品
1、材料:
饲养的野生型和几种常见突变型果蝇。
单因子杂交实验可选用黑腹果蝇的长翅纯合体、残翅纯合体作为实验材料;双因子杂交实验可选用黑腹果蝇的长翅灰体、残翅黑檀体作为实验材料。
2.用具及药品
(1)用具:
双筒解剖镜、显微镜、放大镜、小镊子、麻醉瓶、培养瓶、白瓷板、毛笔、棉塞、软木塞或橡胶塞、恒温培养箱、小滴瓶、载片、盖片、吸水纸、纱布等.
(2)药品
琼脂、蔗糖、乙醇、氯仿、丙酸、玉米粉、酵母粉.
四、实验步骤
(一)
1、选择处女蝇
将长翅果蝇和残翅果蝇培养瓶内已羽化的成蝇全部杀死,此后凡羽化后未超过8h的雌营即是处女蝇.
2、杂交
正交:
长翅果蝇(母)×残翅(公);反交:
残翅果蝇(母):
长翅果蝇(公).各做两瓶,每瓶性培养基中各移入3~5对种蝇.贴好标签,注明杂交组合、杂交日期及实验者姓名.
3、移去亲本
7~8天后移去亲本。
4、观察F1
4~5天后F1成虫出现,观察其翅膀形态后处死.连续观察记录3d,各自记录正、反交.
观察结果统计日期
正交
反交
长翅数
残翅数
长翅数
残翅数
月 日
合 计
5、F1互交
在新培养瓶内,每瓶各放入3~5对F1果蝇,培养.
6、移去F1
7~8天后,移去F1成蝇,麻醉致死,放入废蝇盛留瓶.
7、观察F2
4~5天后F2成蝇出现,观察翅膀形态后处死,隔天记录一次,连续观察统计4次正、反交的结果并记录.
8、数据处理及χ2测验
χ2=Σ(O-E)2/E式中,O是观察值,E是预期值
根据χ2自由度,查表,若P≥5%,说明观察值与理论值相符合.可以认为观察值是符合分离定律的.
长翅
残翅
合计
观察值(O)
预期值(E)(3:
1)
(O-E)2/E
实验步骤
(二)
1.选择处女蝇
将长翅果蝇和残翅果蝇培养瓶内已羽化的成蝇全部杀死,此后凡羽化后未超过8h的雌蝇即是处女蝇.选取野生型处女蝇和突变型处女蝇,分别放于含新鲜培养基的培养瓶内保存备用.
2.杂交
正交:
野生处女蝇(母)×黑檀体、残翅雄蝇(公);
反交:
黑檀体、残翅处女蝇(母)×野生型雄蝇.各做2瓶,每瓶中分别移入3~5对种蝇.贴好标签,注明杂交组合、杂交日期及实验者姓名.
3.移去亲本 7~8d后移去亲本果蝇处死.
4.观察F1 4~5d后F1成蝇出现,观察其性状后处死.连续观察并记录正、反交3次。
5.F1互交 按原来的正、反交各选3~5对F1成蝇,移入新培养瓶中,继续培养.
6.移去F1 7~8d后移去F1成蝇.
7.观察F2及实验结果记录 4~5d后F2成蝇出现,观察F2性状后处死,隔天观察记录一次,连续观察统计4~5次,正、反交结果各自就.
子代类型
统计日期
正交
反交
灰长
黑长
灰残
黑残
灰长
黑长
灰残
黑残
合计
8、数据处理及χ2测验
χ2=Σ(O-E)2/E式中,O是观察值,E是预期值
根据χ2自由度,查表,若P≥5%,说明观察值与理论值相符合.可以认为观察值是符合分离定律的.
子代类型
参数
灰长
黑长
灰残
黑残
合计
观察值(O)
预期值(E)
(9:
3:
3:
1)
(O-E)2/E
五、实验报告
1、统计分析果蝇实验结果,并用χ2测验验证实验结果是否与分离/自由组合规律相符?
2、根据你的实验结果记录,对所做杂交过程作一遗传分析,对所研究的性状及基因可得出哪些结论?
3、果蝇杂交时,为什么要选择处女蝇?
F1代是否要选择处女蝇,为什么?
4、在做果蝇杂交时会出现表型分离比不符合3:
1的比例.为什么?
分析此次实验成败原因
5、果蝇麻醉时的注意事项有哪些?
6、在进行亲本杂交和F1自交后一定时间为什么要倒去杂交亲本?
实验四果蝇的伴性遗传
实验学时:
3学时
实验类型:
综合性
实验要求:
必修
一、实验目的
1.记录交配结果和掌握统计处理方法。
2.正确认识伴性遗传的正、反交的差别。
二、实验原理
位于性染色体上的基因,其传递方式与位于常染色体上的基因不同,它的传递方式与雌雄性别有关,因此称为伴性遗传(sex-linkedinheritance)。
果蝇的性染色体有X和Y两种,雌蝇为XX,是同配性别;雄蝇为XY,是异配性别。
1.交配方式:
A:
♀[+/+]×[W]♂B:
♀[W/W]×[+]♂
P:
[+/+]♀×[W]♂[W/W]♀×[+]♂
F1:
[+/W]♀×[+]♂[+/W]♀×[W]♂
F2:
♀[+/+]♀[+/W]♀[+/W]♀[W/W]
♂[+]♂[W]♂[+]♂[W]
若A为正交,F1代♀、♂都为野生型[+],F1相互交配得F2代,则♀都是野生型[+],♂性则野生型[+]和白眼[W]各占一半,比例为1:
1。
B是A的反交,F1代与A不同,♀为野生型[+],而♂为白眼[W],此现象又称为绞花式遗传(lriss-crossinheritance)。
F1相互交配得F2代,♀的红眼与白眼比例为1:
1,♂的红眼与白眼比例也是1:
1。
2.注意:
1)常染色体性状遗传的正、反交所得子代♀、♂性状相同,而伴性遗传则不同。
2)在进行伴性遗传实验时,也有例外个体产生,这是由于两条X不分离造成的(B杂交组合),F1中出现了不应该出现的♀性白眼,但这种情况极为罕见,约几千个个体中有一个。
三、实验材料及用品
1.材料:
黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster)品系;野生型(红眼),wildtype(+)突变型(白眼),whiteeye(w),此基因在X染色体上。
2.用具:
解剖镜,麻醉管,解剖针等。
3.药品:
乙醚等。
四、实验方法和步骤
1.收集处女蝇:
由于雌蝇生殖器官中有贮精囊,一次交配可保留大量精子,供多次排卵受精用,因此做杂交实验前必须收集未交配过的处女蝇。
由于孵化出的幼蝇在12小时内(更可靠是8小时)不交配,因此必须在这段时间内把雌、雄蝇分开培养,所得的雌蝇即为处女蝇。
2.准备好培养基,按正、反交组合,把已麻醉的红眼♀、白眼♂和红眼♂、白眼♀分别放入不同管内进行杂交,贴上标签。
标签形式如下:
B组合
wwх+Y
日期
姓名
3.6—7天后,见到有F1幼虫出现,即除去亲本果蝇(一定要除干净!
)。
4.再过3—4天,观察F1成蝇的性状。
(正、反交有什么不同?
眼色和性别的关系如何?
5.所出现的F1雌、雄果蝇麻醉后,挑3—5对果蝇换入新的培养基继续饲养(此处无需处女蝇,为什么?
)。
两组合后代不能混合,应分别培养。
6.6—7天后又需除干净F1代亲本果蝇。
7.再过3—4天,F2代成蝇出现,麻醉后倒在白瓷板上观察眼色和性别,进行统计。
8.每隔1—2天统计一次,累积6—7天数据。
五、实验作业:
将果蝇伴性遗传杂交实验的观察结果填入下列各表中。
对观察结果进行χ2测验,讨论实验结果是否符合理论比例。
A组合:
(正交)♀++хwY♂
F1
观察结果
统计日期
各 类 果 蝇 的 数 目
红眼♀[+]
红眼♂[+]
B组合:
(反交)♀wwх+Y♂
F1
观察结果
统计日期
各 类 果 蝇 的 数 目
红眼♀[+]
白眼♂[w]
A组合:
F2
观察结果
统计日期
各 类 果 蝇 的 数 目
♂红眼[+]
♂白眼[w]
♀红眼[+]
♀白眼[w]
合 计
百 分 比
B组合:
F2
观察结果
统计日期
各 类 果 蝇 的 数 目
♂红眼[+]
♂白眼[w]
♀红眼[+]
♀白眼[+]
合 计
百 分 比
χ2测验:
X2=Σ(观察值-理论值)2/理论值
根据X2测定,查X2表,若P>5%,说明观察值与理论值之间的偏差是没有意义的,也就是说,可以认为观察值是符合假设的。
具体对这个实验来说,所得到的实验结果应该是符合伴性遗传的假说,也就是说眼色的这对性状是由于性染色体X上的一对等位基因控制的。
实验五果蝇的连锁遗传与基因定位
实验学时:
3学时
实验类型:
综合性
实验要求:
必修
一、实验目的
1.了解绘制遗传学图的原理和方法。
2.学习实验结果的数据处理。
二、实验原理
基因图距是通过重组值的测定而得到的。
如果基因座位相距很近,重组率与交换率的值相等,可以根据重组率的大小作为有关基因间的相对距离,把基因顺序地排列在染色体上,绘制出基因图。
可是如果基因间相距较远,二个基因间往往发生二次以上的交换,这时如简单地把重组率看作交换率,那么交换率就要低估了,图距自然也随之缩小了。
这时需要利用实验数据进行校正,以便正确估计图距。
根据这个道理,可以确定一系列基因在染色体上的相对位置。
例如a、b、c三个基因是连锁的,要测定三个基因的相对位置可以用野生型果蝇(+++,表示三个野生型基因)与三隐性果蝇(a、b、c三个突变隐性基因)杂交,制成三因子杂种abc/+++,再把雌性杂种与三隐性个体测交,由于基因间的交换,从而在下代中得到8种不同表型的果蝇,这样经过数据处理,一次实验就可以测出三个连锁基因的距离和顺序,这种方法,叫做三点测交或三点实验。
三、实验材料及用品
1.材料:
黑腹果蝇品系:
野生型果蝇(+++)长翅、直刚毛、红眼;
三隐性果蝇(msn3w)小翅、焦刚毛、白眼。
2.用具:
解剖镜、麻醉管等。
3.药品:
乙醚等。
四、实验方法和步骤
1.收集三隐性个体的处女蝇,培养在培养管中,每管5—6只。
2.杂交:
挑出野生型雄蝇放到处女蝇管中去杂交,每管5—6只。
贴好标签,在25℃中培养。
3.7—8天后,出现蛹。
倒出亲本。
4.再4—5天后,蛹孵化出子一代(F1)成蝇,可以观察到F1雌蝇全部是野生型表型,雄蝇是三隐性。
5.从F1代中选20—30对果蝇,放到新的培养管中继续杂交。
每管5—6对。
6.7—8天后,蛹出现,倒去亲本。
7.再4—5天后,蛹孵化出子二代(F2)成蝇,开始观察。
8.把F2果蝇倒出麻醉,放在白瓷板上,用实体显微镜检查眼色、翅形、刚毛。
各类果蝇分别记数。
检查过的果蝇倒掉。
过两天后再检查第二批,连续检查8—10天,即3—4次。
在25℃下,自第一批果蝇孵化出10天内是可靠的,再迟时F3代就可能出现了,要求至少统计250只果蝇。
五、实验作业
按下列顺序填表和计算(所列数字系举例说明)。
1.先写出所得到的F2代八种表型,填上观察数,计算总数。
三点测交实验中观察的记录实例
测交后代表型
观察数
重组发生在
m-sn3
m-w
w-sn3
Sn3Wm
+++
+W+
sn3+m
sn3++
+Wm
++m
sn3W+
总 计
372
285
95
97
4
4
91
52
1000
-
-
-
-
+
+
+
+
151
-
-
+
+
-
-
+
+
335
-
-
+
+
+
+
-
-
200
重 组 值
15.1%
33.5%
20.0%
2.填写“基因是否重组一栏”。
因为测交亲本是三隐性,所以若基因间有交换,便可在表型上显示出来。
因而从测交后代的表型便可推知某二个基因是否重组。
3.计算基因间的重组值:
m—sn3间的重组值=151/1000×100%=15.1%
m—w间的重组值=335/1000×100%=33.5%
w—sn3间的重组值=200/1000×100%=20.0%
4.画遗传学图:
m15.1sn320.0w
33.5
m—w间重组值小于m—sn3间和sn3—w间重组值之和,这是什么原因?
5.计算双交换值:
m—w间重组值小于m—sn3与w—sn3间重组值之和,这是因为两个相距较远的基因发生了双交换的结果。
而这种发生了双交换的果蝇在基因顺序尚未揭晓时,也就是说,当遗传学图还没有画出时,是难以确定的。
遗传学图画出以后,可以分析出m—w间发生双交换能产生两种表型的果蝇。
m+W(小翅、直刚毛、白眼)和+sn3+(长翅、卷刚毛、红眼)。
这两种果蝇计有八只,在计算m—W间重阻值时,这个值没有被计算进去。
二个相距较远的基因的重组值被低估了。
低估的值是
8/1000×100%=0.8%
因为是双交换,所以再乘以2,得0.8%×2=1.6%。
这就是校正值。
画出图距。
m15.1sn320.0w
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