植物花粉母細胞減數分裂的染色體觀察實驗

實驗方法原理：減數分裂是性母細胞在分裂形成配子過程中一種特殊的細胞分裂方式。在這個過程中，染色體復制一次，細胞分裂兩次，最終形成的配子染色體數目比母細胞減少一半。雌雄配子受精結合后代又恢復正常的染色體數目，從而保持了物種在遺傳上的穩定性；同時由于減數分裂中同源染色體的非姊妹染色單體的交換為后代的變異提供了基礎。

減數分裂包括減數第一次分裂和減數第二次分裂兩個連續變化的階段。每個階段根據細胞和染色體的變化特點分為前期、中期、后期和末期四個時期。由于減數第一次分裂的前期較長，染色體變化也比較復雜，所以又常常將前期I分為細線期、偶線期、粗線期、雙線期和終變（濃縮）期。

染色體是遺傳物質的載體，在減數分裂中的行為對遺傳物質的分配和重新組合具有重大影響，因此了解染色體在減數分裂中所表現的特殊變化，可以從細胞學水平加深對遺傳學基本規律的理解。本實驗通過在光學顯微鏡下對供試材料永久制片的觀察熟悉性母細胞和染色體在減數分裂過程中各個時期的變化特點，對減數分裂的具體過程和意義有深刻的了解。

實驗材料：

玉米                                                                 

小麥

儀器、耗材：顯微鏡  

實驗步驟：一、實驗材料和實驗用品

玉米、小麥等花粉母細胞減數分裂的永久制片和照片，以及顯微鏡、擦鏡紙等。

二、實驗內容與步驟

利用玉米、小麥等花粉母細胞的減數分裂永久制片，參考減數分裂各個時期的顯微照片，在顯微鏡下進行系統地觀察，掌握各個時期的特點。

減數分裂各個時期的主要特點簡述如下：

1．前期I

（1）細線期：細胞核內開始出現細而長交織成一團的線狀物，難以找到兩端，無法計數，這是初期形成的染色體。核仁和核膜清晰可見。

（2）偶線期：同源染色體配對聯會形成“二價體”。由于此時每條染色體已經復制，因此每個二價體包含四條染色單體。由于同源染色體聯會的行為在光學顯微鏡下看不到，并且這一時期時間較短，染色體又很細長，難以同細線期明顯區分開來。這一時期核仁和核膜仍清晰可見。

（3）粗線期：染色體進一步螺旋化呈粗線狀。染色體的個體性逐漸明顯。非姊妹染色單體之間的“交換”就發生在該時期，但“交換”的行為不能直接在顯微鏡下觀察到。核仁和核膜在這一時期仍然可以看見。

（4）雙線期：染色體進一步縮短變粗，每個二價體的一對同源染色體相互排斥，并開始彼此分開。但由于非姊妹染色單體的交換，每個二價體出現了數目不定的交叉結使二價體仍然維持在一起而不完全分開。該時期核仁和核膜仍然可見。

（5）終變期：染色體高度濃縮，交叉結端化，每個二價體只在末端相連，核仁和核膜仍然可見。此時所有二價體分散在整個核內，可以進行染色體計數，某生物有多少對染色體此時就有多少個二價體。

2．中期I：核仁和核膜的消失，標志著前期的結束，中期的開始。此時，所有二價體排列在紡錘體的赤道面上。每個二價體兩條染色體的著絲點分別趨向紡錘體的不同極。如果從紡錘體的一極向赤道面觀察，仍可計數染色體。由于一對同源染色體兩個成員的著絲點朝向細胞的哪一極完全是隨機的，因此在不同性母細胞中，此期染色體的排列具有多種可能性。

3．后期I：每個二價體的兩條染色體都以著絲點為先導，由紡錘絲牽引分別向細胞的兩極移動。結果細胞的每一極只分到了一對同源染色體中的一條，從而使每一極分到的染色體數只有原來的一半。此時分到每一極的每條染色體的兩條姊妹染色單體仍然由共同的著絲點連在一起。

4．末期I：染色體到達細胞兩極后，細胞的每一極又重新形成核膜和核仁，隨之胞質分裂（有的植物此時胞質不分裂），形成兩個子細胞，稱為“二分子”。

減數第一次分裂結束后，經過一個短暫的間期，很快進入減數第二次分裂，第一次分裂是染色體數目減半的過程。

5．前期II：細胞核內又重新出現染色體。每個染色體的兩條姊妹染色單體仍由同一個著絲粒連在一起，但兩臂已彼此分開。

6．中期II：每個子細胞內的染色體都以自己的著絲點排列在細胞的赤道面上，染色單體的兩臂自由地散開。

7．后期II：每條染色體的著絲點縱裂，兩條姊妹染色單體在兩極紡錘絲的牽引下，相背移向兩極。

8．末期II：染色體分到兩極后，細胞的每一極又重新形成核仁和核膜，然后胞質分裂。整個減數分裂過程使原來的一個母細胞分裂成四個子細胞，每個子細胞內只含有母細胞染色體數目的一半。分裂剛完成時四個子細胞彼此靠在一起，稱為“四分子”。