备课素材：蝗虫精母细胞减数分裂各时期的识别-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

蝗虫精母细胞减数分裂各时期的识别 2019版高中生物学必修二给出了蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片： 不少学生识别起来有难度。 1. 东亚飞蝗的核型与 C-带带型       蝗虫的性别决定为 XO 型，也就是对雄蝗虫而言，有若干对常染色体和一条 X染色体。不同类型的常染色体、在同一个分裂时期中构象不同。例如，中部或近中部着丝粒染色体、在后期1至中期 IⅡ 均呈双“V”或双“J”叠加形结构，而在后期 II 则呈现“V”或“J”形；端着丝粒则在后期1至中期 II均呈现很粗的棒状、元宝形、V 形或哑铃形、在后期IⅡ 中呈现棒状或点状(图 2)；X 染色体通常是端着丝粒染色体，在进行减数分裂的精母细胞中，它的着色通常比常染色体深，易于识别。 常染色体的特征性构象与X染色体是我们识别不同分裂时期的主要手段。因此，弄清一种蝗虫的核型对辨识分裂相是非对常染色体与X染色体属于大型或中型染色体、呈棒状；3 对常染色体属于小型染色体，呈点状。这23条染色体都是端着丝粒染色体。为便于初学者理解，图3 引用了与东亚飞蝗核型相似的沙漠蝗（Schistocerca pallens)的 C-带结果供参考。蝗虫的C-带主要显示为着丝粒带及端带）。 2. 精原细胞的有丝分裂 精原细胞的有丝分裂见图4。它与减数分裂的区别：（1）X 染色体或染色质在有丝分裂中均未表现出较常染色体深的颜色，通常无法识别；(2)减数分裂中期1与IⅡ与有丝分裂中期的极面观，虽然染色体均在赤道面上形成一个圆圈，但有丝分裂的染色体数是23条，而减数分裂则最多能数出12条，两者在数量上有显著的区别；在形态上，有丝分裂的中期染色体较减数分裂的中期染色体长，与减数分裂中期1与Ⅱ的染色体区别较大，与下文中的图做一对照即知。减数分裂与有丝分裂后期的染色体的数目与形态的区别亦复如此。这样就能将减数分裂与有丝分裂的细胞区分开来。 3. 减数分裂分裂相的辨识 图5与图6分别显示东亚飞蝗精母细胞减数分裂I与Ⅱ的分裂相。图中显示不少过渡时期以便读者了解染色体的动态变化，同时也展示了一些时期不同视角的观察结果，使读者对这个时期有个全面了解。减数分裂不同时期的识别要点如下。 3.1 减数分裂I 3.1.1 前期I 前期I中可以非常明显地看到染色体从细到粗、从不可识别个体到个体清晰可见，然后再从长到短的动态变化。前期1的显著特征是 X 单价体从一块深染的染色质块，逐渐打开折叠，变成一条深染的、表面光滑的棒状染色体。        细线期(图5-1)细胞的特征是由一团常染色质细丝及一团异固缩的 X染色体构成、常染色质细丝无法分辨。偶线期(图 5-2.3)细胞核体积增大、常染色体明显比细线期的染色体要粗，仔细分辨可见配对的同源染色体(图中箭头所指)，这种配对到偶线期的晚期、粗线期的早期可以看得非常明显(图 5-4), X单价体依然呈现为一个深色的染色质块。       粗线期(图 5-4，5.6)由于二价体进一步缩短变粗，并逐渐向整个细胞核分散、同时联会复合体完全形成，常染色体显得较粗，染色体可以逐个识别。X染色体打开折叠，形成“P”形结构，染色很深，臂上很光滑，没有常染色体上的那种绒毛结构。二价常染色体从粗线到终变期，都可见绒毛状的灯刷结构，但X染色体却始终是光滑的。        双线期(图 5-7.8)是容易识别却难“解读”的一个时期。容易识别是因为是常染色体上出现明显的“v”、“x”、“十”、“×”、“00”、“一”等形态的交叉。在不同细胞中，同一染色体交叉的位置不同。此期紧接粗线期，染色体长短、粗细与粗线期相当或略短。在一些二价常染色体上可以清楚地看到4条染色单体，交叉逐步端化。X染色体完全打开，呈一深染的光滑的棒状，其上没有交叉。       由于用改良的石炭酸品红或醋酸地衣红染液无法清晰显示着丝粒的位置，使“解读”双线期染色体的构象比较困难。但是仔细分辨还是能读懂部分构象(图5-8上的图解)，解读这些构象对于深入了解交叉与交换非常有帮助。       将终变期(或称浓缩期,图5-9,10)放在双线期与中期Ⅰ的极面观之间进行比较，就容易识别与理解了。此期常染色体上同样存在交叉、但与双线期比.染色体更短更粗，染色体表面的绒毛状结构非常明显，长度、粗细接近于中期I。交叉进一步端化，数目减少，通常为1~2个。X 单价体也缩短变粗，但仍为深染的光滑直棒。 3.1.2 中期I(metaphaseI）       中期I(图5-11.12)的染色体是有丝分裂与减数分裂过程中，最粗、最短、最圆的，是终变期交叉端化、继续浓缩的产物，仍保留有部分交叉。常染色体边缘变光滑，绒毛状灯刷结构消失，形成一团团的“颜料疙瘩”。这些“疙瘩”从其侧面看，排成一条线，通常可见落后的X染色体，非常容易识别。但并非所有蝗虫的中期都像东亚飞蝗