一、摘要
觀察真核細胞(eukaryote)之有絲分裂(mitosis)與減數分裂(meiosis)的各個時期，將蠶豆(Vicia faba)根尖細胞、蝗蟲生殖細胞與果蠅(Drosophila melanogaster)唾腺細胞作為標本，並用染劑予與上色。觀察到有絲分裂主要有四期；減數分裂主要有二期，每期各有四小期，然而，每一期都有明顯的特徵，可將這些特徵當作各時期的判斷依據。
二、前言
隨著科學儀材的進步，從放大鏡、光學顯微鏡、電子顯微鏡逐一進步，可以看到更微小的物質，其中包括了細胞。細胞內最重要的物質無非就是遺傳物質，然而遺傳物質的複製與分裂就成為了一門重要的學問。
在真核細胞中，細胞核的分裂主要有兩大類：有絲分裂與減數分裂，有絲分裂主要有四期；減數分裂主要有兩期。有絲分裂與減數分裂不同之處有子細胞數量、基因倍數與分裂次數，然而，減數分裂依舊有紡錘絲的出現。與有絲分裂對立的就是無絲分裂(amitosis)，也是在真核細胞中出現，分裂過程中並無明顯的紡錘絲與染色體的形成(Conklin, 1917)。
細胞週期(cell cycle)為真核細胞從上次有絲分裂結束後到下次有絲分裂結束前的循環過程，可分為分裂間期(interphase)與分裂期(mitotic phase, M phase)，分裂間期又可細分為gap1 phase(G1)、synthesis phase(S)、gap2 phase(G2)；分裂期又可細分為mitosis、cytokinesis。mitosis又可以再細分為前期(prophase)、中期(metaphase)、後期(anaphase)與末期(telophase)。大部分的細胞都處於分裂間期，分生組織的細胞也不例外。在幼體果蠅的唾腺細胞上可以觀察到巨大的染色體，此染色體上帶有線狀或帶狀紋路，又稱作為多線染色體(polytene chromosome)。
多線染色體最初在搖蚊幼體的唾腺被發現(Balbiani, 1881)，這種只有染色體的複製而沒有細胞分裂的過程，稱作為核內複製(endoreplication)。核內複製在許多物種中發現，似乎是正常的生長過程(Edgar, Orr-Weaver, 2001)，然而核內複製可以分成endocycle與核內有絲分裂(endomitosis)，其兩者差異為：前者沒有經過M phase，所以染色分體是沒有分開的且套數不變，染色分體沒有分離且多次複製會造成染色體巨大化；後者有經過M phase，但只有到mitosis的後期或末期，沒有進行cytokinesis，所以染色分體是有分開的且套數改變(Lee et al, 2008; Edga, Orr-Weaver,2011)。（圖一）
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| （圖一）mitotic cycle, endocycle and endomitosis (Calvi, 2013) |
蠶豆根尖細胞主要為分生組織，是具有分裂與分化的能力，所以將根尖細胞作為有絲分裂的觀察是比較恰當且容易尋找分裂中的細胞。
三、材料與方法
光學顯微鏡 擦手紙
載玻片 蓋玻片
固定液(冰醋酸：絕對酒精=1：3) 1 M HCl
70％酒精 蒸餾水
醋酸洋紅 乳酸地衣紅
解剖針 蠶豆根尖
蝗蟲生殖細胞 果蠅唾腺細胞
有絲分裂：先將蠶豆根尖細胞浸泡在固定液15分鐘，取出後用70％酒精沖洗，再浸泡在60℃、1M鹽酸溶液3分鐘軟化作用處理。取出置於載玻片上加入一滴染劑（乳酸地衣紅lacto-propionic orcein或醋酸洋红aceto carmine），用鈍器輕敲樣本，以產生單細胞懸浮液，並蓋上蓋玻片用手輕輕壓著蓋玻片將細胞均勻分散開來，並用顯微鏡觀察。
四、結果
1.有絲分裂：
(1)前期(prophase)：鬆散的染色質(chromatin)已經逐漸纏繞成棒狀的染色體(chromosome)。（圖二）
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| （圖二）有絲分裂：前期(40x100) |
(2)中期(metaphase)：棒狀染色體已經清晰可見並往中間排列成一直線，有看到末端臂染色體(telocentric chromosome)和近端臂染色體(acrocentric chromosome)。（圖三）
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| （圖三）有絲分裂：中期(40x100) |
(3)後期(anaphase)：染色體已經開始往兩端分裂，可以清楚看到染色分體(chromatid)。（圖四）
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| （圖四）有絲分裂：後期(40x100) |
(4)末期(telophase)：染色體分離已經快結束並且已經快要看到兩個細胞核。（圖五）
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| （圖五）有絲分裂：末期(40x100) |
2.減數分裂：
(1)第一期前期(prophase I)：鬆散的染色質已經逐漸纏繞成棒狀的染色體。（圖六）
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| （圖六）減數分裂：第一前期(40x100) |
(2)第二期後期(anaphase II)：姊妹染色體(sister chromosome)已經開始分離，此時染色體為單套。（圖七）
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| （圖七）減數分裂：第二後期(40x100) |
3.果蠅多線染色體：比一般的染色體巨大且帶有線狀或帶狀條紋。（圖八）
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| （圖八）果蠅唾腺細胞：多線染色體(40x100) |
五、討論
此實驗用了兩種染劑：乳酸地衣紅與醋酸洋红，使用後，個人覺得乳酸地衣紅比較好用且上色均勻，第一次使用就上手；醋酸洋红我試了三次才成功上色，所以大部分的圖都是用乳酸地衣紅上色的。不過助教認為，他覺得兩種染劑一起用是最棒的。
各個分裂期中，中期與後期染色體是最明顯的時候，我們數了一下我們後期所拍的照片，發現左半部有9條染色體，右半有7條，因此蠶豆的染色體最少有10條以上，因為蠶豆是二倍體生物。Koul et al (1999)顯示出蠶豆(Vicia faba L.)染色體為12條，5對體染色體與1對XY性染色體。因此，蠶豆根尖標本在施做的過程中並沒有很均勻地將染色體分散開來，導致重疊而數量出錯。
果蠅的巨大染色體其實是幼體果蠅之唾腺細胞的多線染色體，此圖特徵與多線染色體的特徵符合，巨大且帶有線狀或帶狀條紋。因此可以判斷出這不是減數分裂，因為減數分裂應該出現在生殖細胞而非體細胞。巨大的染色體成因為此細胞一直經歷核內複製且無進行cytokinesis，而造成染色體的巨大化。只有複製沒有分裂不符合有絲分裂的特徵，但符合endocycle的特徵，因此從這張圖中（圖八）可以判斷出是在進行endocycle而非有絲分裂與減數分裂。唾腺細胞之巨大染色體的功能有增加細胞核體積並導致細胞變大、強化某些基因的表現，例如：果蠅幼體唾腺細胞會在化蛹前產生大量的膠(Hartwell et al, 2011)。
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| （圖八）果蠅唾腺細胞：多線染色體(40x100) |
六、引用文獻
1. 陳韻安，蘇昱任，宋姵瑢，許心瑜。2016。生物科學系普通生物學實驗。國立中山大學。
2. Balbiani, E.G. 1881. Sur la structure du noyau des cellules salivaires chez les larves de Chironomus. Zool. Anz. 4: 637–641.
3. Calvi, B.R. 2013. Making big cells: One size does not fit all. PNAS 110(24): 9621-9622.
4. Conklin, E.G. 1917. Mitosis and amitosis. Biological Bulletin 33(6): 396-416.
5. Edgar, B.A., Orr-Weaver, T.L. 2001. Endoreplication Cell Cycles: More for Less. Cell 105 (3): 297–306.
6. Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E. & Silver, L.M. (2011) Genetics:From Genes to Genomes; Fourth Edition. New York, NY: McGraw-Hill.
7. Koul, K. K., Raina, S. Parida, N. A. & Bisht, M. S. 1999. Sex differences in meiosis between Vicia faba L. and its close wild relatives. Botanical Journal of the Linnean Society 129: 239-247.
8. Lee, H.O., Davidson, J.M., Duronio, R.J. 2008. Endoreplication: polyploidy with purpose. Genes & Development 23(21): 2461–2477.
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