動物遺傳學教學實驗“小鼠睪丸細胞減數分裂染色體標本制作”方法改進的研究

摘 要 “減數分裂期染色體制備實驗”是動物遺傳學實驗課程重要內容。本文介紹了小鼠睪丸細胞減數分裂染色體標本制作的改進方法，通過本方法可制備和觀察到大量分散良好、背景清晰、染色體結構緊湊的睪丸細胞減數分裂各期分裂相，得到較好的實驗效果。

關鍵詞 動物遺傳學 睪丸細胞 減數分裂 染色體 改進

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Animal Genetics Teaching Experiment \"Mouse Testis Meiotic

Chromosome Specimen\" Methods Improvement

ZHANG Yanjun， LAI Shuangying， SU Rui， ZHANG Wenguang

（College of Animal Science， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018）

Abstract \"Preparation of meiotic chromosomes experiment\" is an important part of animal genetics experiment course. This article describes the mouse testis meiotic chromosome specimen of the improved method， can be prepared by this method and observed a large number of well-dispersed， clear background， compact testicular meiotic chromosome structure of each phase of the division， get better experimental results.

Key words animal genetics； testicular cells； meiosis； chromosome； improvement

遺傳學既是一門歷史悠久的學科，又是一門發展迅速、實踐性很強的學科，研究范圍正在不斷拓寬和深化，新技術、新方法不斷涌現。動物遺傳學作為遺傳學的一個分支，是畜牧獸醫學科的基礎課程。動物遺傳學實驗課是配合動物遺傳學理論教學而設置的，通過實驗課的教學，力求使同學們能夠對動物遺傳學的基本理論和概念有更加深刻的認識，在實驗過程中培養同學們觀察問題、分析問題和解決問題的能力，同時也鍛煉了學生的實際操作能力。

減數分裂是等位基因的分離和非等位基因的自由組合的細胞學基礎。在教學中，要讓學生理解和掌握細胞的減數分裂，就必須借助較好的實驗課，實驗結果的效果將直接影響學生對理論基礎的理解和掌握。“細胞減數分裂期染色體制備實驗”是動物遺傳學實驗課程重要內容，一些遺傳學教學人員在該實驗方法上進行了一些摸索，也取得了一定的效果。①②③④⑤近年來，內蒙古農業大學“家畜遺傳繁育系列課程國家教學團隊”動物遺傳學課程教學人員結合動物遺傳學實驗課教學和其他研究人員的研究成果，對小鼠睪丸組織細胞減數分裂期染色體標本制作實驗方法的進行了摸索、改進，建立了一種有效的制備方法，可清晰地觀察到減數分裂各個時期細胞核與染色質的變化，獲得較理想的效果。下面對該實驗的操作過程和實驗結果介紹如下，供遺傳學實驗教學人員參考。

1 材料和方法

1.1 材料

性成熟的雄性小鼠。

秋水仙素水溶液（1mg/ml），0.45%檸檬酸鈉溶液，5% 8-羥基喹啉，0.075M KCL溶液。

固定液：甲醇、氯仿、冰醋酸6：3：1比例混合，卡諾固定液：甲醇、冰醋酸以3：1混合，Giemsa染液。

1.2 方法

（1）摘出睪丸：選取健康的，性成熟的雄性小鼠，于腹腔內注射秋水仙素（約3 g/g體重）。注射之后2h左右，將鼠引頸處死，腹面向上放在紙上，用70%酒精棉球從下腹部開始，向上將體毛分開。用手術剪剪開腹部皮，然后用兩只鑷子剝離皮膚，取出睪丸。在玻璃平皿中加入4ml 0.45%檸檬酸鈉與0.075MKCL溶液1：1混合液中，再加入0.15ml秋水仙素。將睪丸移入平皿。

（2）取精細管：剔除脂肪后，迅速剝開睪丸被膜，然后將精細管稍加洗滌，放于另一事先準備好的有5ml 0.45%檸檬酸鈉與0.075MKCL溶液1：1混合液的玻璃平皿中。用剪刀迅速將精細管剪成小段，剪得愈細碎愈好，然后一邊攪動一邊輕壓材料，使精細管內的細胞游離于液體中。將混合液移入離心管中，以800rpm 離心5min，棄去上清液。

（3）低滲處理：補加低滲液至5ml， 37℃低滲處理30分鐘。

（4）細胞固定：在上述低滲液中，加入幾滴5% 8-羥基喹啉進行整體固定，以800rpm 離心5min，棄去上清液。加入固定液（甲醇：氯仿：冰醋酸為6：3：1）處理20分鐘。900rpm離心10min， 棄上清。加入新配制的卡諾固定液重復固定1次。

（5）分散細胞：吸棄上清液，加入5ml的60%乙酸，輕輕搖動2分鐘（使細精管上的細胞游離下來，以便得到細胞懸液），300rpm，離心5min。取上液移入另一5ml離心管內，1000rpm離心10min，棄上清液。

（6）滴片：在沉淀物上加0.5ml的固定液制備細胞懸液，適當高度滴在已用冰水預冷的清潔載玻片上，吹干或用微火烤干。

（7）染色：用Giemsa原液與9份磷酸緩沖液染色20分鐘，用流水沖洗，晾干或用吹風機吹干。

（8）觀察：將制備好的標本可以直接進行觀察，亦可加上蓋玻片封固后進行觀察。

2 結果

通過本方法觀察可見大量分散良好、染色體結構緊湊、背景清晰的小鼠睪丸生殖細胞減數分裂期分裂相。在制作過程中，曲細精管切碎后，在曲細精管周圍有流出大量不同分化期的細胞和液體（圖1-1）。低滲處理細胞后，細胞變大（圖1-2）。分裂間期細胞核核膜完整，核仁清晰可見（圖1-3）。前期I核仁消失，核膜開始在不同部位破裂（圖1-4）。細線期染色質絲凝縮成細長的纖維樣染色體，但兩條姊妹染色單體的臂并未分離，在光學顯微鏡下看到很細的單線狀染色體結構（圖1-5）。偶線期每對同源染色體開始聯會，能夠看到并行的兩條染色質細線（圖1-6）。粗線期同源染色體完全聯會，形成聯會復合體，染色體縮短變粗（圖1-7）。雙線期染色體進一步縮短變粗，聯會復合體解體，同源染色體相互排斥而分離，染色體變得更加粗短（圖1-8）。終變期染色體高度濃縮，形成短棒狀結構，兩條同源染色體仍由著絲粒連接（圖1-9）。中期I所有的二價體都排列在赤道板上，呈線狀分布（圖1-10）；從切面看去，染色體較分散，染色體更短更粗，適于觀察染色體的形態和數目（圖1-11）。后期I由于紡錘絲的收縮，雙價體中的兩條同源染色體向兩極移動（圖1-12）。

圖1 小鼠睪丸細胞減數分裂各期染色體變化（10 X100）

3 討論

減數分裂是二倍體生殖細胞在形成配子時的一種特殊的細胞分裂，研究減數分裂無論在細胞遺傳學的理論或應用上都具有十分重要的意義。Ford和Hamerton 運用擠壓法首次成功地獲得了人類攀丸染色體的優良標本，從而結束了長期以來一直停滯不前的局面；Evans等采用氣干法制備哺乳動物減數分裂標本，標本質量也有所提高，但仍然存在著一些不足之處。⑥

一般利用常規小鼠睪丸生殖細胞減數分裂標本制片方法得到的分裂相較少且圖像也不太理想，觀察效果較差。

本教學團隊動物遺傳學教學人員在總結過去方法的基礎上對減數分裂標本制備方法加以改進，得到較好的實驗效果。改進法操作過程中在剝離曲細精管時，將睪丸放在含有秋水仙素的低滲液中，增加作用時間，可以降低細胞質的粘稠度，得到效果好的分裂相。一般來說，制備純細胞懸液時，應選擇滲透效果好，對染色體結構影響較小的0.075 mol/ L氯化鉀溶液；而制備的細胞包含在組織中的則應選用1%枸櫞酸鈉溶液。⑦本方法采用了0.45%檸檬酸鈉與0.075MKCL溶液1：1混合液作為低滲液，在低滲液中的操作， 應注意動作盡量輕柔，以減少細胞過早地破裂。在固定時，額外加入了5% 8-羥基喹啉進行整體固定，然后進行常規固定。一些研究人員在制作過程采取研磨曲細精管獲取各分裂期的細胞，⑧但研磨速度和用力一定要適度，速度太快或用力過大， 細胞易破裂；用力不足或速度太慢，不能將細胞從曲精細管中壓出來。本方法利用醋酸溶液使組織軟化的特點，用60%冰醋酸溶液軟化細精小管，在輕輕搖動使生殖細胞散出。也能較好保護裂相細胞不破碎，從而提高鏡下分裂相細胞的檢出率。應用本方法可以較好獲得雄性小鼠各階段的生殖細胞染色體，滿足教學實驗的需求。

注釋

① 蘇愛，劉金成，王振華，等.小鼠睪丸生殖細胞減數分裂標本制作方法的改進[J].青島大學醫學院學報，2006.42（4）：366-368.

② 陳曉東，吳玲.小鼠雄性生殖細胞染色體制備方法的改進[J].包頭醫學院學報，2001.17（3）：228-228.

③ 王彬，孫曉玲，劉麗波.雄性小鼠生殖細胞染色體制備方法的研究[J].中國公共衛生，2004.20（3）：259.

④ 王嵐，劉麗莎，姬可平，等.動物細胞染色體實驗方法的改進和優化[J].中國民族民間醫藥，2008（2）：7-8.

⑤ 李襲麗，白成江，許爾怡.小鼠睪丸生殖細胞染色體分析最佳實驗條件的探討[J].癌變·畸變·突變，1989.1（1）：51-53.

⑥ 虞世嘉.小鼠辜丸細胞體外培養制備染色體的初步探討[J].解剖學通報，1984.7（1）：36-38.

⑦ 劉英芹，孫廣臣，劉英杰，等.60%醋酸溶液在小鼠減數分裂標本制作中的應用[J].黑龍江醫藥科學，2002.25（3）：13.

⑧ 王慧陽.小白鼠細胞減數分裂玻片的制備[J].晉中師專學報，1997（l）：36.