“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂固定裝片”幾個疑點分析

減數分裂是保持親子代遺傳性狀穩定性的重要途徑，是理解孟德爾遺傳規律的基礎。人教版高中生物教材特意安排了“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂固定裝片”實驗，旨在讓學生對減數分裂有一個直觀感性認識。下面就該實驗幾個疑點進行分析。

1 選擇蝗蟲作為實驗材料的優勢

（1）蝗蟲染色體數目較少，雄蝗蟲2n=23，雌蝗蟲2n=24，其中常染色體11對，雌雄常染色體都相同，但性染色體在雄性中只有一條，即XO，雌性中有2條大小、形態相同的性染色體，即XX。

（2）染色體多為端部或近端部染色體，染色體較大。正是因為染色體少而大，有利于觀察染色體在各時期的行為。

盡量不選植物為實驗材料的理由是：一個花藥，甚至在很多植物的整朵花的花藥中，細胞的減數分裂具有同步性，如果選擇植物為材料觀察減數分裂，那么整個標本中，各細胞所處的時期或相同，或相近，很難看到各時期的細胞。而蝗蟲的精母細胞不具有同步性，選擇蝗蟲作為材料，在同一標本上可以方便觀察到減數分裂的各個時期，還都可以觀察到精子形成過程。

2 蝗蟲的性染色體都只含X染色體，通過減數分裂決定蝗蟲性別的方法

X、Y性染色體具有同源區段和非同源區段，但Y染色體基因太少，一般位于X染色體上的基因，在Y染色體上沒有相應的等位基因。從進化角度看，性染色體是常染色體分化而來的，隨著分化程度的加深，同源區段減少，或Y染色體逐步減少，最后消失，形成蝗蟲、蟑螂特殊的XO型性染色體組成。其性別由X染色體和常染色體共同決定。雌蝗蟲染色體組成為2X∶2A（2A表示兩套常染色體），減數分裂的卵細胞只含有1X∶1A。雄蝗蟲為1X∶2A，減數分裂的精子有兩種，一種1X∶1A，另一種是1A，無X染色體。當卵細胞與含有X染色體的精子結合為2X∶2A的合子，發育出卵巢，為雌性；當卵細胞與不含有X染色體的精子結合為1X∶2A的合子，長出的是未分化的纖維狀性腺，在中胚層時，常染色體上的精巢促成因子作用下，促進性腺發育成精巢，表現為雄性。

3 識別蝗蟲精母細胞減數分裂各時期細胞的方式

因動物細胞無細胞壁，細胞間無明顯界限，減數分裂實物圖中難以確定是幾個細胞的染色體，加上同源染色體之間存在相互排斥力、著絲點之間的極向運動和紡錘絲之間的拉力，染色體呈空間結構，染色體的形態和行為并不像模式圖和示意圖那樣直觀和示意，識別減數分裂各時期更需要技術。

3.1 減數第一次分裂前期

時間較長且復雜，分為五個時期。（1） 細線期。M1開始時，染色質濃縮為若干條細長的細線相互纏繞首尾難分，無法計數。在光學顯微鏡下還看不出每一染色體由兩個染色單體組成，但可以觀察到核仁。（2） 偶線期。染色體較細線期略粗，染色略深。同源染色體之間相互吸引而發生配對，先由兩端開始，漸次到中部，不易觀察。（3） 粗線期。配對的染色體逐漸縮短加粗，即二價體。光鏡下每個二價體有兩個著絲點，四個染色單體，也稱四分體。（4） 雙線期。染色體縮得較短較粗。二價體中的兩個染色體相互排斥分開，能清楚地見到四分體的各條線。染色體發生互換的地點仍然連在一起，構成交叉結，向兩端移動，這個現象稱為交叉移端化，簡稱端化。可以看到各種染色體構象，如“8”字形、“X”形等。（5） 終變期。染色體達到高度的濃縮，同源染色體交叉聯系，分散在細胞核中。核膜、核仁逐步消失，此時染色體計數最為方便準確。

3.2 減數第一次分裂中期

減數第一次分裂中期各個二價體排列在赤道板上。從側面看來，各二價體成排橫列在紡綞體中部，成一條直線。從極面來看，二價體環狀排列在赤道面上，這時也是鑒別染色體的適當時期。

3.3 減數第一次分裂后期

減數第一次分裂后期雙價體中的兩條同源染色體分開，分別向兩極移動。因著絲點位置不同，后期染色體呈現各種不同的形狀（丁形、V形及棒形等）。由于著絲點尚未分裂，每個染色體帶有兩條染色單體，每極染色體數減半。

3.4 減數第一次分裂末期

移到兩極后染色體聚在一起。核仁重新形成，染色體漸漸解開螺旋，胞質分裂成為兩個子細胞，每個細胞體積比前期都小。

3.5 減數第二次分裂

（1） 減數第二次分裂前期。染色體數目減半，染色體又逐漸分散縮短，兩條姐妹染色單體彼此排斥，由一著絲粒相連，可見X染色體分布于細胞核中。（2） 減數第二次分裂中期。每個染色體排列赤道板上，由姐妹染色單體組成。極面觀，染色體呈輻輪狀分布。（3） 減數第二次分裂后期。著絲點復制完成，姐妹染色單體分開，各自移向兩級，染色體數目較多。（4） 減數第二次分裂末期。染色體到達兩極，聚集，解螺旋化，核仁出現，形成精細胞，體積較減數第二次分裂前期都減少一倍。

3.6 精子變形期

可以看到精子細胞呈現圓形頭部和長尾狀。

參考文獻：

[1] 趙壽元，喬守怡.現代遺傳學[M].北京：高等教育出版社，2001：218～220.

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