GIÁO TRÌNH THỰC tập DI TRUYỀN học đại CƯƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƢD
BỘ MÔN DI TRUYỀN - GIỐNG NÔNG NGHIỆP

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP
DI TRUYỀN HỌC ĐẠI CƢƠNG
TS. NGUYỄN LỘC HIỀN

2010


MỤC LỤC

Bài 1.
1.
2.
3.

4.

5.
6.
Bài 2.
1.
2.
3.

4.
5.
6.
Bài 3.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Bài 4.
1.
2.
3.
4.
5.

6.

Mục lục
Mở đầu
Cơ sở tế bào học của sự sinh sản vô tính – Phân bào
nguyên nhiễm (Mitosis)
Mục đích
Vật liệu và hóa chất
Phƣơng pháp
3.1. Phƣơng pháp cố định mẫu rễ hành
3.2. Phƣơng pháp thực hiện tiêu bản tạm thời chóp rễ
hành
Chu kỳ tế bào và phân bào nguyên nhiễm
4.1. Chu kỳ tế bào
4.2. Phân bào nguyên nhiễm

Yêu cầu đối với sinh viên
Phúc trình
Cơ sở tế bào học của sự sinh sản hữu tính – Phân bào
giảm nhiễm (Meiosis)
Mục đích
Vật liệu và hóa chất
Phƣơng pháp
3.1. Phƣơng pháp cố định mẫu cờ bắp
3.2. Phƣơng pháp thực hiện tiêu bản tạm thời hạt phấn
bắp non
Phân bào giảm nhiễm
Yêu cầu đối với sinh viên
Phúc trình
Sự hình thành giao tử (Gametogenesis), sự thụ tinh
(Fertilization) và sự tạo phôi (Embryogenesis)
Mục đích
Vật liệu
Phƣơng pháp
Sự hình thành giao tử
Sự thụ tinh và tạo phôi
Sự hình thành trái và hạt
Yêu cầu đối với sinh viên
Phúc trình
Ứng dụng lý thuyết xác suất trong di truyền – Phƣơng
pháp kiểm định Chi bình phƣơng χ2
Mục đích
Phƣơng tiện
Phƣơng pháp
Lý thuyết xác suất
Kiểm định Chi bình phƣơng χ2

5.1. Kiểm định χ2 phù hợp
5.2. Kiểm định χ2 đồng nhất
5.3. Kiểm định χ2 độc lập
Tần số tái tổ hợp

Trang
2
4
5
5
5
5
5
6
8
8
9
11
12
13
13
13
13
13
14
14
19
19
20
20

20
20
20
22
23
25
25
26
26
26
26
27
28
28
31
31
32
2


7. Yêu cầu đối với sinh viên
8. Phúc trình

Phụ lục 1.
Phụ lục 2.
Phụ lục 3.
Phụ lục 4.

PHỤ LỤC
Kính hiển vi quang học

Cố định mẫu
Phƣơng pháp điều chế thuốc nhuộm Aceto Carmine
Bảng phân bố Chi bình phƣơng χ2
Tài liệu tham khảo

33
33
34
35
36
39
41
42

3


MỞ ĐẦU
Giáo trình thực tập Di truyền học đại cương đƣợc biên soạn để làm tài liệu học
tập cho sinh viên các ngành Nông Học, Trồng Trọt, Bảo Vệ Thực Vật, Hoa Viên Cây
Cảnh, Công Nghệ Giống Cây Trồng của Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng
và các chuyên ngành khác của các Khoa thuộc Trƣờng Đại Học Cần Thơ nhƣ Công
Nghệ Sinh Học, Sƣ Phạm Sinh và SP Sinh – Kỹ Thuật Nông Nghiệp.
Mục đích của các bài thực tập là nhằm cung cấp cho sinh viên các phƣơng pháp
thực hiện mẫu để quan sát dƣới kính hiển vi một số hiện tƣợng di truyền cơ bản và
giúp sinh viên cũng cố những kiến thức cơ bản trong học phần lý thuyết Di truyền học
đại cƣơng thông qua những quan sát dƣới kính hiển vi và các mô hình thí nghiệm. Vì
vậy, sinh viên cần phải xem kỹ phần lý thuyết và phƣơng pháp thực hành trƣớc khi
thực tập. Ngoài ra, sinh viên cần nắm vững những thao tác trong phòng thí nghiệm đã
đƣợc học trong các học phần đại cƣơng và cơ sở có liên quan nhƣ phƣơng pháp sử

dụng kính hiển vi, thao tác sử dụng dụng cụ và hóa chất, nguyên tắc an toàn vệ sinh
trong phòng thí nghiệm.
BỘ MÔN DI TRUYỀN - GIỐNG NÔNG NGHIỆP
PTN Di Truyền – Giống Nông Nghiệp

4


Bài 1.
CƠ SỞ TẾ BÀO HỌC CỦA SỰ SINH SẢN VÔ TÍNH
– PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM (MITOSIS)
1. MỤC ĐÍCH:
- Thực hành phƣơng pháp chuẩn bị tiêu bản tạm thời để quan sát quá trình phân
bào nguyên nhiễm ở thực vật.
- Quan sát tế bào mô phân sinh và phân biệt các giai đoạn phân chia trong tiến
trình phân bào nguyên nhiễm ở tế bào chóp rễ hành thông qua sự biến đổi trạng thái
của nhiễm sắc thể ở từng giai đoạn phân bào.
- Tìm hiểu ý nghĩa di truyền học của sự phân bào nguyên nhiễm.
2. VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT:
- Rễ hành (Allium sp.) (2n=16).
- Kính hiển vi quang học với vật kính ở độ phóng đại 10X và 40X.
- Kính mang vật (lame) và kính đậy vật (lamella).
- Kim mủi giáo, kẹp nhọn, dĩa đồng hồ, chai thủy tinh, giấy thấm, dao lam...
- Hóa chất: dung dịch Carnua biến đổi (Carnua acetic), cồn 700, HCl 2N, dung
dịch nhuộm Aceto carmine, nƣớc cất.
3. PHƢƠNG PHÁP:
3.1. Phƣơng pháp cố định mẫu rễ hành:
Quá trình phân bào nguyên nhiễm có thể đƣợc quan sát ở những tế bào thuộc
vùng mô phân sinh nhƣ là chóp rễ non, chóp rễ mầm, đỉnh sinh trƣởng của cây.
Phƣơng pháp cố định mẫu rễ hành đƣợc thực hiện nhƣ sau:

- Rửa sạch củ hành và cắt hết rễ. Sau đó đem giâm củ hành trong môi trƣờng ẩm
nhƣ cát ẩm, tro trấu hoặc nƣớc khoảng 36-48 giờ hoặc cho đến khi rễ phát triển dài
khoảng 1-2cm (Hình 1.1.).

Hình 1.1. Kích thích rễ hành phát triển mới bằng cách ngâm trong cát ẩm và nước
- Cắt rễ và rửa sạch bằng nƣớc cất rồi ngâm trong dung dịch Carnua biến đổi
khoảng 24 giờ (Hình 1.2.).
5


Hình 1.2. Rễ được cố định bằng dung dịch Carnua biến đổi và rửa bằng cồn 700
- Sau khi cố định mẫu trong Carnua biến đổi, lấy rễ ra và rửa sạch rễ bằng cồn
70 . Sau đó giữ mẫu trong cồn 700 ở nhiệt độ tủ lạnh khoảng 10-150C.
0

Mẫu rễ đƣợc cố định bằng phƣơng pháp này và tồn trữ trong điều kiện trên có
thể sử dụng trong thời gian dài khoảng 1-2 năm để quan sát các giai đoạn của quá trình
phân bào nguyên nhiễm.
3.2. Phƣơng pháp thực hiện tiêu bản tạm thời chóp rễ hành:
Lớp vỏ

Mạch trụ

Biểu bì
Lông hút

Vùng chín

Vùng kéo dài
Mô phân sinh

Chóp rễ

Vùng phân bào

Hình 1.3. Cấu tạo rễ hành
Để quan sát quá trình phân bào nguyên nhiễm ở tế bào chóp rễ hành (Hình 1.3.),
việc thực hiện một tiêu bản tạm thời đã đƣợc cố định đƣợc thực hiện theo các bƣớc
nhƣ sau (Hình 1.4.):
- Dùng kẹp nhọn gấp 2-3 rễ hành đặt lên kính mang vật rồi dùng kim mủi giáo
hay dao lam cắt phần chóp rễ dài khoảng 0,5 -1mm.
6


- Nhỏ 1-2 giọt HCl 2N lên các chóp rễ, bảo đảm che phủ toàn bộ các chóp rễ, và
ngâm trong 1-2 phút.
- Thấm sạch HCl và rửa sạch chóp rễ nhiều lần bằng nƣớc cất.
- Dùng kim mủi giáo ấn nhẹ chóp rễ cho rễ bẹp ra và các tế bào rời ra.
- Nhỏ 1-2 giọt thuốc nhuộm Aceto carmine vào mẫu rễ và nhuộm trong 1-2 phút.
- Đậy mẫu lại bằng kính đậy vật. Dùng cán kim mủi giáo hay cán kim nhọn tán
mẫu cho các tế bào phân tán đều ra. Sau khi tán mẫu, mẫu có thể đƣợc sử dụng để
quan sát ngay.

Rễ hành được chứa trong cồn 700

Cắt phần chóp rễ

Rửa sạch chóp rễ bằng nước cất

Gấp rễ hành cho lên kính mang vật

Ngâm chóp rễ trong HCl 1N

Nhuộm mẫu bằng Aceto Carmine

Đậy mẫu bằng kính đậy vật và tán đều mẫu
Hình 1.4. Phương pháp thực hiện tiêu bản tạm thời ở chóp rễ hành
để quan sát sự phân bào nguyên nhiễm
7


4. CHU KỲ TẾ BÀO VÀ PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM:
4.1. Chu kỳ tế bào:
Sự sinh trƣởng của các cơ quan đa bào phụ thuộc vào sự nhân lên của các tế bào
đơn. Các tế bào nhân thật sẽ trãi qua chu kỳ tế bào. Một chu kỳ tế bào bắt đầu từ cuối
lần phân bào trƣớc đến cuối lần phân bào kế tiếp. Nó gồm 2 giai đoạn chính: Gian kỳ
(kỳ trung gian, Interphase) và giai đoạn phân chia (Mitotic phase).
Ở gian kỳ, tế bào tăng trƣởng và chuẩn bị cho sự phân bào, đặc biệt có sự tổng
hợp DNA. Trong suốt giai đoạn này, nhiễm sắc thể không quan sát đƣợc vì nó đang ở
dạng duổi xoắn. Gian kỳ đƣợc phân thành 3 giai đoạn nhỏ (Hình 1.5.):
Giai đoạn tiền tổng hợp (G1): bắt đầu sau khi kết thúc lần phân bào trƣớc. Trong
giai đoạn này, tế bào tăng trƣởng về kích thƣớc, tích tụ các chất liệu nhƣ các enzyme
và cơ chất cần thiết cho sự tổng hợp ADN. Các cơ quan tử, protein, các loại ARN...
đƣợc tạo thành. Tốc độ chuyển hóa của tế bào trong giai đoạn này rất cao.
Giai đoạn tổng hợp (S): trong giai đoạn này, các phân tử ADN tự nhân đôi, mức
độ tổng hợp protein tăng cao. Cuối giai đoạn này, mỗi nhiễm sắc thể ở dạng nhân đôi
với hai nhiễm sắc tử dính nhau ở tâm động.
Giai đoạn sau tổng hợp (G2): Toàn bộ gen đã đƣợc nhân đôi. Trong giai đoạn
này, tế bào tích lũy năng lƣợng chuẩn bị phân bào. Trạng thái chuyển hóa của tế bào
cũng gia tăng.

Giai đoạn phân bào xảy ra tiếp sau gian kỳ.
Gian kỳ

S

G1
M

G2

Nguyên phân
Chung kỳ
Tiền kỳ
Đầu biến kỳ

Tiến kỳ
Biến kỳ

Hình 1.5. Chu kỳ tế bào và quá trình phân bào nguyên nhiễm
8


4.2. Phân bào nguyên nhiễm:
Phân bào nguyên nhiễm đã đƣợc Walter Flemming quan sát vào năm 1789 và
sau đó Strasburger mô tả tỉ mỉ và đặt tên cho các giai đoạn phân bào vào năm 1884.
Kết quả của phân bào nguyên nhiễm là tạo ra 2 tế bào con giống nhau về mặt di truyền.
Phân bào nguyên nhiễm là quá trình phân chia tế bào xảy ra ở tế bào sinh dƣỡng
nhất là các tế bào ở vùng mô phân sinh. Phân bào nguyên nhiễm đảm bảo cho sự hoạt
động ổn định của tế bào trong quá trình sinh trƣởng và phát triển của sinh vật. Nó giúp
gia tăng số lƣợng tế bào, giúp cho sự tăng trƣởng của các mô và thay thế những tế bào

chết hay bị tổn thƣơng. Đây là cơ sở cho sự sinh sản vô tính.
Phân bào nguyên nhiễm là quá trình phân chia tế bào đơn giản nhƣng chính xác
qua sự phân chia chính xác vật liệu di truyền (nhiễm sắc thể). Vì vậy nó đãm bảo số
nhiễm sắc thể đặc trƣng và tính ổn định về mặt di truyền của loài.
Phân bào nguyên nhiễm xảy ra qua bốn giai đoạn nhƣ sau.
Tiền kỳ ( Prophase):
Vào đầu tiền kỳ, nhiễm sắc thể xuất hiện trong tế bào dƣới dạng sợi mãnh nằm
rãi rác trong nhân và bắt đầu co xoắn lại cho đến cuối tiền kỳ. Lúc này màng nhân và
hạch nhân vẫn còn quan sát đƣợc.
Thoi vô sắc dần đƣợc hình thành nối liền với hai cực tế bào. Các sợi tơ vô sắc là
những proten sợi ở trạng thái gel có thể co dãn đƣợc. Ở tế bào động vật, có sự xuất
hiện của trung thể.
Cuối tiền kỳ, nhiễm sắc thể đạt trạng thái xoắn cực đại và thể hiện hình dạng đặc
trƣng của bộ nhiễm sắc thể của từng loài. Mỗi nhiễm sắc thể gồm hai nhiễm sắc tử
dính nhau ở tâm động. Cuối tiền kỳ màng nhân và hạch nhân cũng tiêu biến.
Đầu tiền kỳ

Tiền kỳ

Tiến kỳ

Chung kỳ

Biến kỳ

Hình 1.6. Các giai đoạn của quá trình phân bào nguyên nhiễm ở tế bào chóp rễ hành
9


Biến kỳ ( Metaphase):

Nhiễm sắc thể tập trung lại ở giữa tế bào. Mỗi tâm động đính trên một sợi tơ vô
sắc tạo thành mặt phẳng gọi là mặt phẳng xích đạo hay mặt phẳng biến kỳ. Mặt phẳng
xích đạo vuông góc với thoi vô sắc. Các nhiễm sắc tử nằm hƣớng theo sợi tơ vô sắc về
phía hai cực tế bào.
Ở biến kỳ, nhiễm sắc thể có thể đƣợc đếm dễ dàng và khảo sát hình thái cũng
nhƣ cấu trúc của chúng.
Tiến kỳ ( Anaphase):
Đầu tiến kỳ, tâm động của nhiễm sắc thể kép bắt đầu tách ra và các nhiễm sắc thể
phân ly nhờ vào sự co giãn của sợi tơ vô sắc. Mỗi nhiễm sắc tử (nhiễm sắc thể đơn) đi
về một cực của tế bào. Vào cuối tiến kỳ, mỗi cực tế bào chứa đúng số nhiễm sắc thể có
trong gian kỳ dƣới dạng nhiễm sắc thể đơn.
Chung kỳ ( Telophase):
Vào đầu chung kỳ sự phân chia của nhân (nhiễm sắc thể) kết thúc và bắt đầu sự
phân chia tế bào chất và rồi hình thành các tế bào con.
Nhiễm sắc thể tháo xoắn và trở lại dạng sợi mãnh. Thoi vô sắc tiêu biến. Màng
nhân và hạch nhân xuất hiện trở lại. Cuối giai đoạn này nhiễm sắc thể không thể nhận
thấy dƣới kính hiển vi quang học.

Eo thắt ở tế bào động vật

Vách ngăn ở tế bào thực vật
Các túi hình Vách Vách
thành vách tế bào tế bào Vách tế bào
mẹ
con

Eo thắt

Các vi sợi co rút

Tế bào con

Tế bào con

Hình 1.7. Giai đoạn chung kỳ của sự phân bào nguyên nhiễm
Có sự khác nhau trong quá trình phân chia thành 2 tế bào con giữa tế bào thực
vật và động vật. Ở thực vật, có sự xuất hiện vách ngăn tế bào từ phía trong tế bào đi ra
phía ngoài màng tế bào xung quanh. Ở động vật, có sự xuất hiện eo thắt tế bào từ phía
bên ngoài tế bào và thắt vào phía tâm tế bào. Vách ngăn tế bào và eo thắt tế bào đều ở
ngay vị trí của mặt phẳng xích đạo trong giai đoạn biến kỳ. Vì vậy, về mặt lý thuyết 2
10


tế bào con có kích thƣớc bằng nhau. Tuy nhiên, sự phân chia tế bào chất bao gồm các
nội bào quan, nói chung, ít nhiều mang tính chất ngẫu nhiên. Do đó, kích thƣớc tế bào
ở 2 tế bào con không giống nhau và đồng đều nhƣ vật chất di truyền trong nhân.

Hình 1.8. Sự khác biệt ở giai đoạn chung kỳ ở tế bào động vật (tế bào phôi cá
Whitefish – bên trái) và thực vật (tế bào mô phân sinh rẽ hành – bên phải)
Đặc điểm di truyền ở các tế bào con đƣợc bảo tồn một cách chính xác qua quá
trình phân bào nguyên nhiễm. Kết quả của quá trình phân bào nguyên nhiễm là từ một
tế bào mẹ ban đầu hình thành nên 2 tế bào con có số lƣợng và thành phần nhiễm sắc
thể giống y hệt nhau và giống với tế bào mẹ ban đầu.

Tiền kỳ

Tiến kỳ

Biến kỳ

Chung kỳ

Hình 1.9. Các giai đoạn của sự phân bào nguyên nhiễm ở tế bào phôi cá Whitefish
5. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN:
- Thực hiện một vài tiêu bản tạm thời để quan sát các giai đoạn của quá trình
phân bào nguyên nhiễm ở tế bào chóp rễ hành.
- Quan sát tế bào tiêu bản chóp rễ hành dƣới kính hiển vi để nhận biết và phân
biệt các giai đoạn trong tiến trình phân bào nguyên nhiễm của tế bào chóp rễ hành qua
sự thay đổi trạng thái của nhiễm sắc thể trong từng giai đoạn phân bào. Chú ý các biểu
hiện khác nhau của tế bào ở từng giai đoạn phân bào.
11


6. PHÚC TRÌNH:
6.1. Vẽ và chú thích các giai đoạn của quá trình phân bào nguyên nhiễm ở tế bào chóp
rễ hành.
6.2. Hãy cho biết tại sao nói phân bào nguyên nhiễm là cơ sở của sự sinh sản vô tính.
6.3. Ý nghĩa di truyền học của sự phân bào nguyên nhiễm.

12


Bài 2.
CƠ SỞ TẾ BÀO HỌC CỦA SỰ SINH SẢN HỮU TÍNH
– PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM (MEIOSIS)
1. MỤC ĐÍCH:
- Thực hành phƣơng pháp chuẩn bị tiêu bản tạm thời để quan sát quá trình phân
bào giảm nhiễm ở thực vật.
- Quan sát và nhận biết dƣới kính hiển vi quang học các giai đoạn của quá trình
phân bào giảm nhiễm ở cây bắp thông qua sự biến đổi trạng thái của nhiễm sắc thể ở

từng giai đoạn phân bào.
- Phân biệt sự khác nhau giữa quá trình phân bào nguyên nhiễm và phân bào
giảm nhiễm.
- Tìm hiểu ý nghĩa di truyền học của sự phân bào giảm nhiễm.
2. VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT:
- Cờ bắp non (Zea mays) (2n =20).
- Kính hiển vi quang học với độ phóng đại 10X và 40X.
- Kính mang vật và kính đậy vật.
- Kim mũi giáo, kim nhọn, kẹp nhọn, dĩa đồng hồ, giấy thấm...
- Hóa chất: dung dịch Carnua biến đổi, cồn 700, thuốc nhuộm Aceto Carmine,
nuớc cất.
3. PHƢƠNG PHÁP:
3.1. Phƣơng pháp cố định mẫu cờ bắp:
Quá trình phân bào giảm nhiễm có thể đƣợc quan sát ở các tế bào của chồi hoa
non hay đòng non (cây một lá mầm).
Phƣơng pháp cố định mẫu cờ bắp non để quan sát quá trình phân bào giảm nhiễm
của các tế bào bên trong túi phấn vào giai đoạn hình thành hạt phấn nhƣ sau:
- Chọn cờ bắp non khoảng 28-30 ngày sau khi gieo hay 7-10 ngày trƣớc khi trổ
(tùy thuộc giống bắp). Chú ý cờ bắp lúc này vẫn còn nằm bên trong bẹ lá cờ của cây
bắp và nên thu vào buổi sáng 8-9 giờ.
- Dùng dao rạch phần bẹ lá nơi có cờ bắp rồi tách bẹ lá và lấy cờ bắp ra. Cờ bắp
cũng có thể lấy ra bằng cách nắm lá cờ và nhẹ tay rút toàn bộ lá ra khỏi thân cây bắp.
Sau đó tách bẹ lá và lấy cờ bắp ra.
- Cho cờ bắp vào dung dịch cố định Carnua biến đổi và ngâm khoảng 24 giờ. Sau
đó lấy cờ bắp ra và rửa thật sạch bằng cồn 700. Sau đó giữ mẫu trong cồn 700 ở tủ lạnh
với nhiệt độ khoảng 10-150C.
Trong thời gian cố định mẫu nếu thấy dung dịch Carnua biến đổi bị đổi màu (do
tạp chất trong cờ bắp) thì nên thay bằng dung dịch Carnua biến đổi mới.
13

Hình 2.1. Cờ bắp được cố định trong Carnua biến đổi và được rửa bằng cồn 700
3.2. Phƣơng pháp thực hiện tiêu bản tạm thời hạt phấn bắp non:
Việc thực hiện một tiêu bản tạm thời đƣợc tiến hành nhƣ sau (Hình 2.2.):
- Lấy 2-3 hoa ở các vị trí khác nhau trên cờ bắp đã đƣợc cố định đặt lên kính
mang vật. Chú ý rằng những hoa khác nhau trên cùng một cờ bắp thì quá trình phân
bào giảm nhiễm của các tế bào trong túi phấn xảy ra cũng không giống nhau.
- Cắt cuống hoa rồi tách các phần của hoa ra để lấy các túi phấn. Sau đó loại bỏ
hết các thành phần của hoa chỉ chừa lại túi phấn trên kính mang vật.
- Cắt túi phấn thành 2-3 phần. Sau đó nhỏ 1-2 giọt thuốc nhuộm Aceto Carmine
phủ toàn bộ các phần túi phấn.
- Dùng kẹp nhọn kẹp nhiều lần các phần túi phấn để các tế bào bên trong túi phấn
tung ra ngoài dung dịch nhuộm. Sau đó gắp bỏ hết các vỏ túi phấn và các thành phần
khác còn sót lại trên mẫu. Chú ý hạn chế sử dụng giấy thấm ở bƣớc này để tránh hạt
phấn trôi đi ra ngoài.
4. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM:
Phƣơng thức sinh sản hữu tính xảy ra ở phần lớn các sinh vật bậc cao. Sinh sản
hữu tính liên quan đến việc tạo thành các tế bào đơn bội (hay các giao tử) và sự thụ
tinh (sự kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái). Để hình thành tế bào đơn bội cần có
một cơ chế chuyển tế bào từ dạng lƣỡng bội (2n) sang dạng đơn bội (n). Cơ chế đó
đƣợc đảm bảo trong quá trình phân bào giảm nhiễm.
Năm 1884, Strasburger đã mô tả quá trình phân bào giảm nhiễm. Phân bào giảm
nhiễm xảy ra ở tế bào sinh dục. Ở động vật, giảm phân xảy ra ở các noãn bào sơ cấp ở
tuyến sinh dục cái và tinh bào sơ cấp ở tuyến sinh dục đực. Ở thực vật, giảm phân xảy
ra trong các tế bào mẹ đại bào tử ở nhụy cái và tế bào mẹ tiểu bào tử ở nhị đực của hoa.
Quá trình này xảy ra trƣớc lúc nở hoa trong túi phấn và bầu noãn. Giảm phân có nhiều
điểm khác biệt với phân bào nguyên nhiễm, bao gồm các hiện tƣợng: sự bắt cặp của
các nhiễm sắc thể tƣơng đồng, sự trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc thể tƣơng đồng và
sự giảm phân nữa bộ nhiễm sắc thể ở tế bào con. Kết quả của giảm phân là từ một tế
bào mẹ lƣỡng bội hình thành nên bốn tế bào con đơn bội.

Quá trình phân bào giảm nhiễm gồm hai lần phân chia liên tiếp: giảm nhiễm 1
(meiosis 1) và giảm nhiễm 2 (meiosis 2). Mỗi lần phân chia đều gồm 4 kỳ: Tiền kỳ,
Biến kỳ, Tiến kỳ và Chung kỳ. Tuy tế bào trãi qua hai lần phân chia nhƣng nhiễm sắc
thể chỉ nhân đôi có một lần vào gian kỳ trƣớc khi tế bào đi vào quá trình phân chia.
14


Cờ bắp được chứa trong cồn 700

Lấy 2-3 hoa cho lên kính mang vật

Cắt cuống hoa và lấy các túi phấn ra

Cắt túi phấn thành các phần nhỏ

Nhuộm mẫu bằng Aceto Carmine

Dùng kẹp nhọn kẹp mẫu

Đậy mẫu bằng kính đậy vật và tán đều mẫu
Hình 2.2. Phương pháp thực hiện tiêu bản tạm thời ở cờ bắp
để quan sát sự phân bào giảm nhiễm
15


Quá trình phân bào giảm nhiễm xảy ra nhƣ sau (Hình 2.3.):
4.1. Giảm nhiễm 1:
Tiền kỳ 1:
Giai đoạn này diễn ra phức tạp và tƣơng đối dài so với các giai đoạn khác. Dựa
vào trạng thái của nhiễm sắc thể có thể phân biệt thành 5 giai đoạn nhỏ nhƣ sau:

Mành ty (Leptotene): Nhiễm sắc thể dạng sợi mãnh, chƣa thấy đƣợc dạng
kép. Nhiễm sắc thể bắt đầu xoắn. Màng nhân và hạch nhân vẫn còn.
Hiệp ty (Zygotene): Nhiễm sắc thể tiếp tục xoắn. Các nhiễm sắc thể (kép)
tƣơng đồng bắt cặp và tiếp hợp (synapsis) với nhau từ một đầu của nhiễm sắc thể tạo
thành thể trị 2 (bivalent)
Hậu ty (Pachytene): Nhiễm sắc thể tiếp tục xoắn và dày lên, có thể thấy
đƣợc mỗi thể trị 2 gồm có 4 nhiễm sắc tử tạo thành bộ bốn (tetrad). Lúc này xảy ra
hiện tƣợng trao chéo giữa các nhiễm sắc thể trong cặp tƣơng đồng. Những điểm tại đó
các nhiểm sắc tử bắt chéo gọi là chiasma. Trao đổi chéo là sự trao đổi các đoạn nhiễm
sắc thể mang gen và dẫn đến sự thay đổi thành phần của hệ gen. Mỗi nhiễm sắc tử
trong từng bộ bốn đều có khả năng nhƣ nhau trong quá trình trao đổi chéo (Hình 2.4.).
Song ty (Diplotene): Nhiễm sắc thể trong từng cặp tƣơng đồng bắt đầu tách
nhau ra bắt đầu từ vùng tâm động. Cuối kỳ này 2 nhiễm sắc thể tƣơng đồng vẫn còn
dính nhau ở một vài điểm chiasma (cho đến kỳ giữa I).
Xuyên động (Diakinesis): Nhiễm sắc thể xoắn cực đại và mang hình dạng
đặc trƣng. Màng nhân và hạch nhân biến mất. Thoi vô sắc hình thành.

Mành ty

Hiệp ty

Hậu ty

Song ty

Xuyên động

Tiền kỳ 1

Biến kỳ 1

Tiền kỳ 2

Tiến kỳ 1

Biến kỳ 2

Chung kỳ 1

Tiến kỳ 2

Chung kỳ 2

Hình 2.3. Quá trình phân bào giảm nhiễm ở tế bào mẹ hạt phấn của cây huệ tây
Lillium longiflorum
16


Hai nhiễm sắc thể kép

Bộ bốn

Nhiễm sắc tử chị em
Hình 2.4. Trao đổi chéo giữa hai nhiễm sắc tử “không chị em” trong cặp tương đồng
Biến kỳ 1:
Nhiễm sắc thể tập trung trên mặt phẳng xích đạo theo từng cặp tƣơng đồng. Tâm
động đính trên sợi tơ vô sắc. Các nhiểm sắc thể vẫn còn dính nhau ở các chiasma.
Tiến kỳ 1:
Nhiễm sắc thể trong từng cặp tƣơng đồng phân ly và đi về phía hai cực tế bào.
Mỗi nhiễm sắc thể kép đi về một cực, không có sự tách tâm động. Vì vậy dẫn đến mỗi

tế bào con có số lƣợng nhiễm sắc thể giảm đi phân nữa.
Chung kỳ 1:
Nhiễm sắc thể tập trung ở hai cực tế bào. Nhiễm sắc thể hơi dãn xoắn, nhân con
xuất hiện, màng nhân hình thành, màng tế bào hình thành tại mặt phẳng xích đạo tạo
hai tế bào con có số lƣợng nhiễm sắc thể đơn bội (n) dạng kép (gồm 2 nhiễm sắc tử).
Do hiện tƣợng trao đổi chéo và phân ly độc lập, hai tế bào con không giống hệt
nhau về mặt di truyền.
Vào cuối chung kỳ 1, tế bào đi vào kỳ trung gian nhƣng hoàn toàn không có sự
nhân đôi lần nữa của phân tử ADN. Ở phần lớn tế bào thực vật, nhiễm sắc thể ở chung
kỳ 1 không duổi xoắn và đôi khi màng tế bào không hình thành.
4.2. Giảm nhiễm 2:
Tiền kỳ 2:
Tiền kỳ 2 thƣờng xảy ra rất nhanh đôi khi không quan sát thấy. Màng nhân và
hạch nhân biến mất. Nhiễm sắc thể xoắn cực đại và nằm rãi rác. Thoi vô sắc xuất hiện.
Mỗi nhiễm sắc thể gồm 2 nhiễm sắc tử dính nhau ở tâm động.
Biến kỳ 2:
Các nhiễm sắc thể kép tập trung trên mặt phẳng xích đạo. Mặt phẳng xích đạo
trong giai đoạn này vuông góc với mặt phẳng xích đạo ở giảm nhiễm 1.
Tiến kỳ 2:
Tâm động phân chia và các nhiễm sắc tử trong cặp nhiễm sắc thể tƣơng đồng
tách nhau trƣợt về phía hai cực tế bào
Chung kỳ 2:
Nhiễm sắc thể dãn xoắn. Màng nhân và hạch nhân xuất hiện. Màng tế bào hình
thành. Mỗi tế bào con ở giai đoạn chung kỳ 1 phân chia thành hai tế bào con. Mỗi tế
17


bào con có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n) giống nhau nhƣng đặc điểm nhiễm sắc thể
không giống nhau.
Nhƣ vậy, từ một tế bào một lƣỡng bội (2n) trải qua quá trình phân bào giảm

nhiễm sẽ tạo ra 4 tế bào con đơn bội (n). Các tế bào con tuy có số lƣợng nhiễm sắc thể
bằng nhau nhƣng thành phần nhiễm sắc thể có thể không giống nhau do kết quả của
hiện tƣợng trao đổi chéo ở tiền kỳ 1, của sự phân ly độc lập và tổ hợp tự do ở tiến kỳ 1
và tiến kỳ 2.
Giảm phân 1

Tiền kỳ 1 (Hậu ty)

Biến kỳ 1

Tiến kỳ 1

Chung kỳ 1

Giảm phân 2

Tiền kỳ 2

Biến kỳ 2

Tiến kỳ 2

Chung kỳ 2

Hình 2.5. Quá trình phân bào giảm nhiễm ở tế bào động vật
Quá trình phân bào giảm nhiễm đãm bảo cho sinh vật giữ đƣợc tính đặc trƣng
về số lƣợng nhiễm sắc thể của từng loài qua các thế hệ sau quá trình thụ tinh. Nó cũng
tạo ra các biến dị tái tổ hợp ở thế hệ con qua hiện tƣợng trao đổi chéo và phân ly độc
lập dẫn đến sự đa dạng di truyền trong loài và toàn bộ thế giới sinh vật. Vì vậy, phân
bào giảm nhiễm có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình sinh sản hữu tính, trong

chọn lọc và tiến hóa.
Quá trình phân bào giảm nhiễm xảy ra phức tạp hơn và và thời gian dài hơn so
với quá trình phân bào nguyên nhiễm. Sự khác biệt giữa hai sự phân chia tế bào thể
hiện ở sự phân chia nhiễm sắc thể (Hình 2.6.). Trạng thái nhiễm sắc thể trong giảm
phân 2 rất giống với nguyên phân.
18


Nguyên phân

Giảm phân
Giảm phân 1

Tế bào mẹ
Tiền kỳ

Tiền kỳ
1
2n

Biến kỳ
1

Biến kỳ

Tiến kỳ
Chung kỳ

2n

n

2n

Nguyên phân – Cơ chế cho sự ổn định

Tiến kỳ
Chung
kỳ
1
1
Giảm
phân 2

n
n
n
n
Giảm phân – Cơ chế cho sự đa dạng

Hình 2.6. Sự khác biệt về nhiễm sắc thể giữa
quá trình phân bào nguyên nhiễm và quá trình phân bào giảm nhiễm
5. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN:
- Thực hiện một vài tiêu bản tạm thời để quan sát các giai đoạn của quá trình
phân bào giảm nhiễm ở tế bào hạt phấn trong cờ bắp non.
- Quan sát tế bào dƣới kính hiển vi để nhận biết và phân biệt các giai đoạn trong
tiến trình phân bào giảm nhiễm của tế bào hạt phấn bắp qua sự thay đổi trạng thái của
nhiễm sắc thể trong từng giai đoạn phân bào.
6. PHÚC TRÌNH:
6.1. Vẽ và chú thích các giai đoạn của quá trình phân bào giảm nhiễm ở tế bào hạt

phấn bắp
6.2. So sánh sự khác nhau giữa quá trình phân bào nguyên nhiễm và phân bào giảm
nhiễm.
6.3. Ý nghĩa di truyền học của sự phân bào giảm nhiễm.

19


Bài 3.
SỰ HÌNH THÀNH GIAO TỬ (GAMETOGENESIS),
SỰ THỤ TINH (FERTILIZATION)
VÀ SỰ TẠO PHÔI (EMBRYOGENESIS)
1. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
- Cũng cố kiến thức về quá trình hình thành giao tử ở động vật và thực vật. Qua
đó hiểu đƣợc sự hoạt động của nhiễm sắc thể trong các hiện tƣợng bắt cặp, tiếp hợp và
trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc thể trong từng cặp tƣơng đồng, cũng nhƣ nắm vững
về hiện tƣợng phân ly độc lập và tổ hợp tự do giữa các cặp nhiễm sắc thể tƣơng đồng.
- Nhận biết đƣợc sự khác nhau giữa 2 cơ chế thụ tinh và tạo phôi ở động vật và
thực vật.
- Tìm hiểu cấu tạo hạt và nguồn gốc về mặt di truyền của các thành phần trong
hạt. Đồng thời, nắm đƣợc sự khác nhau trong cấu tạo hạt giữa 2 loại hạt ở thực vật.
2. VẬT LIỆU:
- Giấy bìa cứng có 2 kích thƣớc và 2 màu sắc khác nhau.
- Hạt bắp (Zea mays) và hạt đậu nành (Glycine max).
- Dao lam, nƣớc cất…
3. PHƢƠNG PHÁP:
- Dùng những miếng bìa cứng có kích thƣớc khác nhau (tƣợng trƣng cho các cặp
nhiễm sắc thể tƣơng đồng khác nhau trong tế bào) và màu sắc khác nhau (tƣơng trƣng
cho các nhiễm sắc thể trong cặp tƣơng đồng) để xây dựng mô hình về tiến trình hình
thành giao tử ở thực vật: hạt phấn và túi phôi.

- Cắt đôi mẫu hạt bắp và hạt đậu nành đã nẩy mầm để quan sát và xác định các
thành phần chính của hạt, nguồn gốc phát triển và tính chất di truyền của chúng.
4. SỰ HÌNH THÀNH GIAO TỬ:
Quá trình hình thành giao tử ở thực vật và động vật, nói chung giống nhau đều
bao gồm quá trình nguyên phân ở các tế bào sinh dục nguyên thủy trƣớc khi cá thể
sinh vật trƣởng thành, và sau đó là quá trình giảm phân tạo giao tử.
4.1. Sự hình thành giao tử ở động vật: (Hình 3.1.)
Các noãn nguyên bào (ở bộ phận sinh dục cái) và tinh nguyên bào (ở bộ phận
sinh dục đực) sẽ trãi qua nguyên phân nhiều lần cho đến khi cá thể trƣởng thành hay
bộ phận sinh dục chín và trở thành noãn bào sơ cấp (ở bộ phận sinh dục cái) và tinh
bào sơ cấp (ở bộ phận sinh dục đực). Sau đó mỗi noãn bào sơ cấp và tinh bào sơ cấp sẽ
trãi qua quá trình giảm phân. Kết quả là tạo ra 1 noãn cầu và 3 thể cực cấp 2 (ở bộ
phận sinh dục cái) và 4 tinh tử (ở bộ phận sinh dục đực). Sau đó có một quá trình chín
hay giai đoạn biệt hóa ở những sản phẩm sau sự phân bào giảm nhiễm (tinh tử và noãn
cầu) để trở thành giao tử (tinh trùng và trứng) từ đó mới sẳn sàng đi vào quá trình thụ
tinh.
20


♀

Noãn nguyên bào 2n

Tinh nguyên bào

♂

Nguyên phân
Noãn bào
sơ cấp

2n

Tinh bào
sơ cấp

Giảm phân 1
Noãn
bào thứ
cấp

Thể
cực
cấp 1

n
Giảm phân 2
n

Thể cực cấp 2

Tinh
bào
thứ
cấp
Tinh
tử

Noãn cầu
Giai đoạn

biệt hóa
n
Trứng

Tinh trùng

Hình 3.1. Quá trình hình thành giao tử ở động vật và người
4.2. Sự hình thành giao tử ở thực vật: (Hình 3.2.)
Quá trình hình thành giao tử ở thực vật xảy ra tƣơng tự nhƣ quá trình hình
thành giao tử ở động vật, nhƣng các tế bào đơn bội đƣợc tạo thành sau phân bào giãm
nhiễm (tiểu bào tử, đại bào tử) tiếp tục đi vào một quá trình phân chia tế bào nữa đƣợc
gọi là hạch phân (karyokinesis) để tạo thành hạt phấn (ở nhị đực) và túi phôi (ở nhụy
cái).
Hạch phân là quá trình phân chia tế bào mà trong đó nhân phân chia còn tế bào
chất không phân chia tạo nên tế bào có nhiều nhân. Sự phân chia nhân xảy ra giống
nhƣ trong sự phân bào nguyên nhiễm, các nhân đƣợc tạo thành hoàn toàn giống nhau.
* Ở tiểu bào tử: xảy ra 2 lần hạch phân
Lần 1 tạo tế bào 2 nhân: 1 nhân sinh dƣỡng (n) và 1 nhân sinh dục (n).
Lần 2 tạo tế bào 3 nhân (hạt phấn): Trong lần hạch phân thứ 2 nhân sinh dƣỡng
không phân chia. Hạt phấn có 1 nhân sinh dƣỡng (n) và 2 nhân sinh dục (n + n).
21


* Ở đại bào tử: hạch phân 3 lần tạo túi phôi có 8 nhân (mỗi nhân có n nhiễm sắc thể)
bao gồm: 3 đối cầu, 2 trợ cầu, 2 nhân phụ (nhân cực) và 1 noản cầu (trứng).

♂

♀
Tế bào sinh dục

nguyên thủy

Tế bào sinh dục
nguyên thủy

Nguyên
phân

Tế bào mẹ
tiểu bào tử

Tế bào mẹ
đại bào tử

Giảm phân
Thể cực cấp 2

Tứ thể
tiểu bào tử

Đại bào tử
Đại bào tử

Tiểu bào tử
Hạch phân

Nhân sinh
dục

Đối cầu

Trợ cầu
Noãn cầu

Nhân sinh
dưỡng

Nhân phụ
Túi phôi

Hạt phấn

Hình 3.2. Quá trình hình thành giao tử ở thực vật
5. SỰ THỤ TINH VÀ TẠO PHÔI:
5.1. Sự thụ tinh và tạo phôi ở động vật: (Hình 3.3.)
Ở động vật, sự thụ tinh xảy ra khi một tinh trùng (n) kết hợp với một trứng (n)
tạo thành hợp tử (2n). Hợp tử sẽ phát triển thành phôi bằng sự phân bào nguyên nhiễm,
và phôi sẽ phát triển thành cá thể qua quá trình biệt hóa các cơ quan đặc trƣng của loài.

Tinh trùng (n)

Hợp tử (2n)

Phôi (2n)

Trứng (n)

Cá thể (2n)
Hình 3.3. Sự thụ tinh ở người
22

5.2. Sự thụ tinh và tạo phôi ở thực vật: (Hình 3.4.)
Trƣớc khi quá trình thụ tinh xảy ra, có quá trình thụ phấn là khi hạt phấn rơi
trên nƣớm nhụy cái. Lúc này nhân sinh dƣỡng trong hạt phấn đóng vai trò quan trọng
trong việc tạo ra ống phấn. Ống phấn sẽ vƣơn dài bên trong vòi nhụy cái hƣớng về
phía lỗ noản (của tiểu noản) để đi vào túi phôi.
Quá trình thụ tinh ở thực vật là quá trình thụ tinh kép. Nó bao gồm 2 sự phối hợp
nhƣ sau:
1 nhân sinh dục (n) + 1 noãn cầu (n)  hợp tử (2n)  phôi (2n)
1 nhân sinh dục (n) + 2 nhân phụ (n+n)  nội nhủ (3n) (phôi nhủ tam bội)
Phôi và phôi nhủ cùng ở trong túi phôi (hay tiểu noãn). Sau đó phôi và phôi nhủ
nguyên phân nhiều lần tạo ra các thành phần của hạt và hạt sẽ phát triển thành cây khi
nẩy mầm.

3 đối cầu

Ống phấn

Nhân sinh dục
2 nhân phụ

Nhân sinh dƣỡng
Trứng
2 trợ cầu

Phôi nhủ
tam bội (3n)
Hợp tử (2n)

Hình 8.4. Sự thụ phấn và sự thụ tinh kép ở thực vật
6. CẤU TẠO TRÁI VÀ HẠT:
* Sự hình thành trái: (Hình 3.5.)
Ở thực vật, sau quá trình thụ tinh kép, nhụy cái (bầu noãn) sẽ phát triển thành trái,
tiểu noãn sẽ phát triển thành hạt. Trong khi đó, vỏ bầu noãn sẽ trở thành vỏ trái. Tùy
theo loại cây, bầu noãn có bao nhiêu tiểu noãn thì trái sẽ có số hạt tƣơng đƣơng nếu tất
cả các sự thụ tinh thành công.
23


* Cấu tạo hạt: (Hình 3.6. và 3.7.)
Sau sự thụ tinh, hợp tử (2n) và phôi nhủ tam bội (3n) bên trong tiểu noãn sẽ
phát triển thành các thành phần bên trong hạt. Hợp tử và phôi nhủ sẽ là các thành phần
chứa chất dinh dƣỡng khi hạt nẩy mầm để trở thành cây con. Vỏ tiểu noãn sau đó sẽ
trở thành vỏ hạt. Có sự khác nhau giữa thành phần cấu tạo hạt ở cây đơn tử diệp và cây
song tử diệp. Mặc dù cả 2 loại cây đều trãi qua quá trình thụ tinh kép nhƣng phôi nhủ
tam bội ở cây song tử diệp sau đó bị tiêu biến đi. Vì vậy, trong thành phần hạt song tử
diệp chỉ là phần phát triển từ phôi lƣỡng bội còn trong hạt đơn tử diệp có đầy đủ cả 2
thành phần phôi lƣỡng bội và phôi nhủ tam bội.

Nƣớm nhụy

Hạt

Tiểu noãn
Vỏ trái

Vỏ bầu noãn

Trái

Bầu noãn

Hình 3.5. Sự hình thành trái sau khi thụ tinh ở thực vật
Vỏ hạt
Rễ mầm

Trục thƣợng diệp
Trục hạ diệp
Tử diệp
(lá mầm)

Hình 3.6. Cấu tạo hạt đậu nành (cây song tử diệp)
Vỏ hạt
Lá mầm
Bao lá mầm

Phôi nhũ
Trục thƣợng diệp
Trục hạ diệp

Bao rễ mầm

Rễ mầm

Hình 3.7. Cấu tạo hạt bắp (cây đơn tử diệp)
24


7. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN:

* Mỗi nhóm 2-3 sinh viên sử dụng giấy bìa màu để xây dựng mô hình của quá
trình hình thành hạt phấn và túi phôi ở thực vật qua hoạt động và đặc điểm của nhiễm
sắc thể. Giả thuyết là tế bào sinh dục nguyên thủy có bộ nhiễm sắc thể 2n=4.
* Quan sát và phân tích sự khác nhau trong thành phần hạt đậu nành (hạt song tử
diệp) và hạt bắp (hạt đơn tử diệp) đã đƣợc ngâm ủ cho nẩy mầm.
8. PHÚC TRÌNH:
8.1. Vẽ và chú thích các giai đoạn của quá trình hình thành hạt phấn và túi phôi ở thực
vật. Ghi rỗ số lƣợng nhiễm sắc thể có trong tế bào với giả thuyết tế bào phát sinh ban
đầu có bộ nhiễm sắc thể là 2n=4.
8.2. Vẽ và chú thích đầy đủ các thành phần của hạt bắp (2n=20) và hạt đậu nành
(2n=36). Ghi rõ số bội thể và kiểu gen của từng thành phần với giả thuyết tổ hợp lai là:
♀ AA x ♂ aa.
8.3. Sự khác nhau cơ bản giữa quá trình hình thành giao tử giữa tế bào động vật và tế
bào thực vật.
8.4. Sự khác nhau giữa quá trình hình thành hạt phấn và túi phôi ở thực vật.
8.5. Quá trình thụ tinh kép ở thực vật xảy ra nhƣ thế nào?

25