白花紫露草染色体核型分析 毕业论文.doc
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1、白花紫露草染色体核型分析摘要:本实验采用染色体常规压片法,结合显微摄影技术和potoshop图像处理技术对鸭跖草属(CommelinaL.)植物饭包草(Commelina bengalensisL.)的染色体数目和核型进行了研究,结果表明:饭包草染色体数为2n=54,核型公式为2n=2x=54=4M+14m+12sm+22st+2t. 染色体长度类型公式:2n=54=12L+2M2+20M1+20S.全组染色体总长为347.47m,长臂总长为305.13m。核型不对称系数为70.00%,核型属于Steabins核型分类中的“3C”类型。关键词:饭包草;染色体;核型分析 Karyotype An
2、alysis of Commelina communsis Abstract: The chromosome number and karyotype of Commelina communsis L were studied through normal method of sheeting with the technique of microphotography and software photoshop.The results showed that the chromosome number was 2n=54 and its karyotype formula was K(2n
3、)= 2x=54=4M+14m+12sm+22st+2t. The composition of relative length of chromosome is 2n=54=12L+2M2+20M1+20S.The total length of all chromosomes was 347.47m and the total length of long arms was 305.13m.Asymmetric coefficient of Karyotype was 70.00%.the Karyogram belonged to the type of 3C of Steabins.
4、Key words: Commelina communsis L; chromosome; Analysisof karyotype.1.前言 饭包草为饭包草科植物,中文别名有竹叶菜、卵叶鸭跖草、火柴、鸭舌草、碧竹子、淡竹叶、大号日头舅、千日菜,马耳草、竹菜等等,拉丁学名Commelina bengalensis L.全国有湖北(巴东、房县)、江西(遂川、上犹、黎川)、安徽(舒城、全椒)、江苏(淮安、高邮、扬州、镇江、南京)、浙江(杭州、镇海)、福建(无具体地点)和台湾等多省均有分布。 形态特征:多年生匍匐草本。茎披散,多分枝,长可达70厘米,被疏柔毛。叶片卵形,总苞片佛焰苞状,柄极短,与叶对
5、生。种子多皱。蕨果椭圆形。茎上部直立,基部匍匐,多少被毛,匍匐茎的节上生根。 叶具明显叶柄;叶片椭圆状卵形或卵形,长36.5厘米,宽1.53.5厘米,顶端钝或急尖,基部圆形或渐狭而成阔柄状,全缘,边缘具毛,两面被短柔毛或疏长毛或近无毛;叶鞘和叶柄被短柔毛或疏长毛。佛焰苞片漏斗状而压扁,被疏毛,长约1.2厘米,宽1.7厘米,与上部叶对生或13个聚生,无柄或柄极短;聚伞花序数朵,几不伸出苞片,花梗短;萼片膜质,披针形,长约2毫米,无毛;花瓣蓝色;雄蕊6枚,能育3枚,花丝丝状,无毛;子房长圆形,具棱,无毛,长约1.5毫米,花柱线形,长约2毫米。蒴果椭圆形,膜质,长约45毫米,具5颗种子;种子有窝孔及
6、皱纹。 果期1112月。生长习性:生长于海拔350米至2,300米的地区,多生长在湿地,繁殖方式以播种种子的方式进行。习性阳生。 饭包草具有一定的药用价值。其幼苗和嫩茎叶可食。性味苦、寒,具有清热解毒,止咳平喘的功效。内服可治疗痢疾,急性扁桃体炎、肠炎、咽喉肿痛、感冒、齿根脓肿、慢性支气管炎、百日咳,外用可治疗丹毒、疔疮、蛇咬伤1。1.1选课背景1.1.1课题来源毕业论文1.1.2课题意义地球山有50多万种植物。在人们研究植物的早期,对植物的分类往往是根据植物的形态学、解剖学等资料来进行的,但由于每个人对植物形态认识的差异,经常会将同一植物划分为不同的类别,特别是在研究形态相似的植物时, 常
7、常 会 出 现 有 的 学 者 将 某 一 植 物划 分 为 这 个 属 或 种 , 而 别 的 学 者 将 其 划 分 为 其 他 属 或种2 ,造成植物分类上的混乱,给学术交流和对整个植物 界 的 研 究 带 来 一 些 不 便 。染 色 体 核 型 是 指 某 一 物 种 所 特 有 的 一 组 染 色体 或 一 套 染 色 体 的 形 态 特 征3, 核型 分 析 是 指 对 细 胞 染 色体的数目、形态、长度、带型和着丝粒位置等内容的分析研究4,5,是 物 种 分类 的 基 本 依 据 。一种生物的染色体核型是相当固定的,因 此 可 用 它 作 为 植 物 学 分 类 及 遗 传 研
8、 究 的 一 个 重 要 手段 , 使 学 者 们 在 研 究 分 类 有 争 议 的 植 物 时 有 更 多 的 参考资料,以达到意见上的统一。通过对课题的研究,我们可以得出饭包草的核型公式。1.1.2课题目的本课题研究的主要目的是得出饭包草细胞的染色体数目及核型公式,具体来说就是获取关于饭包草及核型的相关参数,如短臂长、随体长、长臂长、染色体全长、着丝粒比(臂比值)、最长染色体与最短染色体的比值以及核型不对称系数等.为细胞学方面的研究积累资料。1.1.3饭包草研究现状目前,然国内对饭包草部分方面的特性已经有了一定的研究,也有一些有关饭包草核型分析的报道。其研究主要有对饭包草生物化学特性和生
9、物防治的研究以及药理性质的研究,例如,吴竞仑(2002)等对稻田恶性杂草饭包草的植物学和生物学特性及其对水稻产量的影响等进行了室内外系统研究,并得出结论:水稻生产中宜采取水旱轮作、减少追肥、科学治虫、保护天敌、促进水稻早生快发,并以群体优势控草、稻田养鸭,以及应用除草剂乙苄或苯噻酰苄等综合措施来治理鸭舌草6。从而为为科学、有效地防治鸭跖草提供生物学理论依据;周勇军、徐效华等从饭包草株中分离获得的豆甾醇葡萄糖苷具有较高的羟自由基清除率,表明从鸭舌草中提取抗氧化物质,研制出新的食品保鲜添加素并开辟在人类保健方面的应用,具有广阔的前景7;饭包草在药用方面还具有清热解毒,止咳平喘的功效1。另外也有对饭
10、包草活性物质提取在抑菌和抗氧化方面的研究8。 王丰(1989)做了饭包草染色体核型的研究,得出染色体数目为22条,未见随体9。杨德奎(2003)也对饭包草的染色体数目和核型分析进行了相关研究,并得出染色体数目为2n=22条,核型为“2B”型10。但国内外对饭包草染色体核型的研究结果众多,例如Canguly(1964),Malik C P(1961),Lewis W H(1964a),Morton J K(1967)等报道的染色体数目为2n=22, Darlington(1929a),2n=68,AndersonESan(1936),2n=48,Havey()(1956),2n=30,Morto
11、n J K(1956b),2n =48、56、66,Lewis WH(1964),2n =44等。1.1.4核型分析及研究现状任何生物都有特定的一组(或一套)染色体,这组(套)染色体的数目,以及每条染色体的形态特征,诸如两臂长度、着丝粒的位置、随体的数目和长度、带型等等,都是比较固定的,具有种的特异性。我们将一个物种的染色体数目及形态特征称为该物种的核型(karyotype)。对这些特征进行定量和定性的描述,就是核型分析(karyotype analysis)。由此可见,核型分析可以说是对一个物种染色体组的形态特征等信息进行系统整理总结,其结果对一些研究工作具有重要意义,例如,植物分类中用核型
12、做为一个判据,我们可用核型判断一个物种是否多倍体还是单倍体,在临床上还可以用于诊断遗传病。因为不同的物种具有不同的核型,因此核型是区别物种的基本遗传学依据,也对分子生物学的研究具有指导意义3。胡进耀等(2002)将核型分析方法的发展过程划分为两个阶段:染色体形态标志分析时期和分带分析时期,并分别阐述了这两个时期在核型分析方法上的创新,以及这些方法的优点和不足之处.同时对其今后的发展方向作一展望.分析了限制植物核型分析方法发展的几个因素,认为核型分析方法要取得突破性进展,第一必须扩大其应用范围,提出新的研究课题,第二必须结合动物和人体核型分析的最新研究方法以及其它学科的实验技术和理论方法11.相
13、信在以后的植物研究中,核型分析技术可以发挥更加显著的作用。文献综述 122试验材料与方法2.1试验材料的预处理2.1.1预处理的目的细胞处在分裂中期时染色体最容易观察 ,但分裂中期持续的时间很短 ,这就需要对材料进行预处理 ,以便观察材料中期的染色体2。2.1.2预处理的方法2.1.2.1化学方法(1)用低浓度的秋水仙素溶液对材料进行预处理。常用浓度为00102。秋水仙素有很强的毒性,如果秋水仙素用量过大或处理时间过长,会引起染色体收缩过度或产生多倍体,而且秋水仙素的价格较贵。但由于用秋水仙素进行预处理的效果较好。因此,在染色体核型分析是仍较为常用。(2)用饱和的对而氯苯水溶液对材料进行预处理
14、。对二氯苯也有毒性,其效果和秋水仙素相似,但价格较为便宜,使用也较为广泛。(3)用低浓度的8一羟基喹啉溶液对材料进行预处理。浓度范围0.002-0.004mol L,该溶液适合处理有较大染色体的植物。经过该溶液处理后,染色体的缢痕区比较清晰。( 4 ) 用 a -溴萘的饱和水溶液对材料进行预处理。该溶液适合对禾本科禾水生植物的材料进行预处理,而且是非离体处理的效果较好口。2.1.2.2物理方法物理方法是用低温对植物材料进行预处理。处理温度一般在08,最常用的就是用冰水混合物4对材料进行预处理。该方法比较经济、简单和安全,因而也比较常用。2.2材料的固定固定的目的是用渗透力强的固定液将材料迅速杀
15、死,使蛋白质沉淀,并尽量使其保持原有状态。通常用卡诺液I(无水酒精 :冰醋酸 =3:1)对材料固定24h左右。在对材料固定后,应马上进行解离,以保证实验效果。2.3材料的解离解离的目的是除去细胞壁与胞问层之间的果胶软化细胞壁3。材料固定后应尽快解离。研究表明固定后立即解离的材料压片效果要优于固定后保存的材料13。固定好的材料若不能及时解离应保存在70酒精中。对材料的解离方法有酶解法和酸解法。酶解法是用低浓度的果胶酶(12)和纤维素酶(15)的混合液对材料进行解离,解离时间一般在室温下25 h;酸解法一般是将材料放入预热60的1molL HCl中解离,解离时间一般为几分钟到十几分钟,具体时间依不
16、同材料而定。两种方法比较而言,酸解法比较经济,一般实验多采用此法。但是,无论是酶解还是酸船,都要把握好解离的时间,时间过长或过短都会产生不良的影响。解离时间过长,则材料易碎而不可取,细胞膜也容易破裂,染色体逸散或混合在一起,给观察和分析造成很多麻烦。2.4材料的染色对材料的染色是指用颜料对材料进行处理,仅使染色体染色,而染色质不染色或染色很淡,以便观察和分析。可分为常规染色法和分带染色法。2.4.1常规染色法(1)醋酸洋红溶液染色:此法简单易行,较为常用。先将材料置于载玻片上,用不锈钢刀片切去根冠和伸长区,留下分生区,然后加一滴醋酸洋红,待根尖被染至暗红色时,进行常规压片。如果想使染色的效果更
17、好,可以在压片后置于酒精灯上加热数秒,但不能使染液沸腾。如染色过深,可在盖玻片的一侧滴加适量45的醋酸,另一侧用滤纸吸取染液,以达到褪色的目的。(2)改良石炭酸品红溶液染色改良石炭酸品红克服了石炭酸中含有较多甲醛而使原生质硬化的缺点,并且该染液比较稳定,能存放很长时间,因此应用也很广泛。该染液染色的方法与醋酸洋红染色的方法相同,但不需加热。(3)铁矾一苏木精溶液染色:先用4的铁矾溶液进行媒染,用蒸馏水将铁矾洗净,再用05的苏木精染色,蒸馏水漂洗,然后用45的醋酸分色、软化,常规压片。此方法能使染色体的轮廓保持清晰,即使用它处理染色体数目多而不易分散的材料,也能得到较好的效果。(4)Schiff
18、试剂染色:先将解离好的材料用蒸馏水漂洗几次,把材料放于染液中15h或黑暗处过夜,然后将材料在漂洗液或直接将材料在蒸馏水中冲洗几次,每次数分钟,最后用45的醋酸压片。该方法不仅能显示出染色体的形态结构,而且可用显微分光光度计对细胞核及染色体中的脱氧核糖核酸进行定量测定,因此该方法在细胞遗传学研究中较为常用。除了以上主要方法,还有一些别的染色方法,如用品红溶液染色、用(改良)卡宝红溶液染色和用卡宝红一品红溶液染色等。2.4.2分带染色法分带染色是指染色体经过染色后,不同部位呈现出不同的条带。可根据条带的不同,对植物进行分类和遗传研究。常用分带染色法如下:(1)C-带染色:先将压好的片子冷冻脱片,室
19、温下防尘干燥。用酸或碱(通常用5的Ba(0H):处理,使染色体变性,再用盐溶液(2SSC溶液)高温(6065)下处理,使之复性,最后Giemsa染色,使染色体的不同部位呈现宽窄不同的条带。通常一种植物的C-带是固定的,而且重复性很高,因此,在实际操作中C-带染色法最常用。(2)G-带染色;先将压好的片子冷冻脱片,室温下防尘干燥。用2SSC溶液处理,Giemsa染色,使染色体上出现宽窄、深浅不同的条带。但G带较为均一,缺乏特异性,因此没有C一带常用。(3)N一带染色:先将压好的片子冷冻脱片,室温下防尘干燥。用1molLNaH2PO4。高温(8797)处理,水洗,Giemsa染色,使染色体核仁组成
20、区染色。但用该方法处理一些禾本科植物的染色体时,不仅核仁组成区着色,而且染色体的其它部位也染色成带。因此该法可用于植物染色体核仁组成区的数目和位置等方面的研究,同时也可用于一些禾本科植物染色体的带型研究。(4)Ag一染色:该法是用AgNO3。等药品处理植物染色体,使染色体核仁组成区染色。如果用HCl(或NaHO)作前处理,再用AgNO3。染色,在一些禾本科植物染色体的着丝粒、端粒等部位也能染色。因此,该方法也能用于植物染色体核仁组成区的数目和位置等方面研究和一些禾本科植物染色体的带型研究。2.5制片制片的质量直接影响实验的结果,可根据具体情况采用各自的制片方法。常用的制片方法分为压片和涂片两种
21、。常规压片法:将解离和染色好的材料放在载玻片上,滴加12滴染液,然后盖上盖玻片,以铅笔的橡皮头端或解剖针在盖玻片上对准材料轻轻敲击,使细胞分散,再用拇指垂直挤压盖玻片,使材料分散压平,便于观察。压片的方法不固定,只要在制片的过程中不让盖玻片移动,使细胞和染色体分散开来即可。涂片法是先用镊子、解剖针等将材料(包括花药)弄碎,使细胞均匀分散于载玻片上,以便观察。由于常规压片易于操作,因此该方法是实际操作中最普遍采用的方法。而涂片法能使细胞得到充分分散,便于观察,虽然复杂一点,在一些特殊要求的实验中还是采用此种方法。2.6镜检及拍照境检时先在低倍镜下观察,找到分散良好、处于细胞分裂相的细胞后,再将要
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