微核试验

实验15微核的诱导和检测

微核（micronucleus）是染色体畸变的一种表现形式，为有丝分裂后期丧失着丝粒的染

色体片断，在间期细胞的细胞质中形成的一个或多个圆形或杏仁状结构。微核游离于主核

之外，大小在主核的l/3以下。其折光率及细胞化学反应性质和主核一样，也具有合成DNA

的能力。一般认为微核是由有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断片产生的，但是已有实验

证明，整条染色体或几条染色体也能形成微核。这些断片或染色体在有丝分裂过程中行动

滞后，在分裂末期未能进入主核，便形成了独立于主核之外的核物质块。当子细胞进入下

一次分裂间期时，它们便浓缩形成主核之外的小核，即形成微核。

在环境污染物中存在着许多具有诱变活性的物质，能直接或间接地诱发生物体发生基

因突变（mutation）、染色体畸变（chromosomeaberration）等细胞遗传损伤，染色体畸变

在细胞分裂间期中以微核的形式表现出来，而微核产生的概率又可与诱变因子的剂量呈正

比，因此可以用微核出现的频率来评价环境诱变因子对生物的诱变影响。

目前，常用的微核检测技术主要有骨髓微核试验和蚕豆根尖微核试验，可应用于辐射

损伤、辐射防护、化学诱变剂、新药试验、食品添加剂、环境检测的安全评价及染色体遗

传疾病和癌症前期诊断等各个方面。

小鼠骨髓嗜多染红性细胞微核试验：1959年，Evans等人首先提出用微

核试验检测细胞遗传损伤，1966年，Schroeder推荐用骨髓微核试验代替相对麻烦费时的

骨髓细胞中期染色体畸变试验来研究受试物的有丝分裂毒性（mitotictoxicity）和断裂剂效

应（calstogeneffect）。此后，Schmid、Heddle等人在鉴别小鼠骨髓嗜多染性红细胞

（Polychromaticerythrocyte，PCE）的基础上建立了哺乳类脊髓微核试验方法，目前已经成

为一个相当成熟的标准化体内检测系统。具体方法为：

（1）染毒：在小鼠腹腔注射受试物。

（2）取材：染毒24h后以颈椎脱臼法处死小鼠，取出两根股骨，剔净肌肉，用纱布擦

掉附在股骨上的血污，剪掉股骨头。以lml注射器吸取小牛血清冲洗骨髓腔，将骨髓细胞

冲入青霉素小瓶中制成悬液。

（3）制片：将骨髓细胞悬液移入离心管中，1000r/min离。5～10min。弃去上清液，

留少量液体混匀后，按血常规涂片法涂片，待干后再臵甲醇溶液中固定5～10min。

（4）染色：1：l0Giemsa染液染色10min，树胶封片。

（5）观察：骨髓嗜多染红细胞呈灰蓝色，成熟红细胞呈橘红色。微核大多数呈圆形或

椭圆形，边缘光滑整齐，嗜染性与核质一致，呈紫红色或蓝紫色。每只动物计数1000～2000

个嗜多染红细胞。

蚕豆根尖微核试验：蚕豆根尖微核试验1986年已被中国环保局列为一种环境

生物测试的规范方法，它作为一种环境变异的检测手段，在我国不少地区的环保部门和医

疗卫生系统中都有广泛的应用。蚕豆根尖微核试验具有准确、快速、操作简便、有明显剂

量-效应关系、适合大批量样品检测等特点。美国国家环保局也肯定了蚕豆根尖微核试验在

环境突变性检测中的作用，对许多环境致癌物都作了标准化的试验，建立了庞大的数据库，

并建议在全世界范围内推广。其操作步骤如下：

（1）材料准备：取蚕豆种子在蒸馏水中浸泡24h，使种子充分吸胀，臵于有滤纸的瓷

盘中并盖上湿纱布，在23±1℃的光照培养箱中培养l～2d，使其长出1.5～3.0cm长的初生

根，此时切除初生根以保证侧根的生长发育。

（2）染毒处理：待侧根露白后，随机分组。每组选择10粒种子用配制好的溶液染毒

处理6h，取出后用蒸馏水冲洗，并移至蒸馏水中修复培养22～26h(两个细胞周期)。

（3）材料固定：取修复培养结束的蚕豆根尖0.5～1cm于卡诺氏固定液中固定12～14

h。

（4）材料解离：将固定后的根尖材料用0.1mol·L－1。的盐酸在60℃恒温水浴中解离

15～20min。

（5）制片：将解离后的根尖材料用蒸馏水漂洗数次，取出臵于载片上，从根冠起切取

根尖1～1.5mm，用解剖针捣碎，加l～2滴染液，染色10～15min。盖上盖玻片轻压。

（6）镜检：在40×10倍显微镜下，凡小于主核1/4以下的，同主核有相同染色效果的，

圆形、椭圆形或其他类似的形状的染色物质都可以算作微核。根据附表统计微核。

（7）微核的定量表示：通常每一处理组至少观察5张较好的片子，每张片子至少观察

1000个以上细胞。

结果有两种表示方法：

①微核率‰=微核数观察统计的总细胞数×1000‰

②微核细胞率‰=具有微核的细胞数观察统计的总细胞数×1000‰

【实验目的】

了解微核的发生机制和监测方法；初步掌握实验方案设计、数据整理及结果分析和论

文撰写等基本技能。

【实验器材、材料和药品】

1．器材

低速离心机、显微镜、光照培养箱、计数器、1ml注射器、青霉素小瓶、解剖器械、

离心管、吸管、纱布等。

2．试剂及其配制

小牛血清（FCS）

甲醇溶液

Giemsa染液

磷酸盐缓冲液(PBS)（pH6.8）

卡洛氏液

70%乙醇

1.0mol·L-1盐酸

1.0mol·L-1氢氧化钠溶液

1%醋酸洋红

诱变剂：物理或化学诱变剂（自选）

3．材料

小鼠、蚕豆

【实验方法和步骤】

1．查阅资料，选题

由教师提供课题，学生选定研究课题；或由学生查阅资料、根据细胞生物学理论课所

学知识，就以上实验目的以小组为单位，自行命题，报教师审批。选择诱导微核的诱变剂

和受体材料。

2．查阅资料，灵活运用所学知识和技能设计实验

根据选择的课题，利用图书馆、网络等资源广泛查阅资料，讨论，设计实验方案包括

确定诱导条件（如诱导剂的浓度、诱导时间等）、确定合适的微核检测方法和步骤。将实验

方案交给并交教师审阅、修改、完善，经教师审批后方可实施。

3．实施并完成自行设计的实验

根据实验设计技术路线，进行实验前的准备工作，实验用复杂溶液配置可在老师指导

下配置，实验过程中要严格遵守操作规程，独立完成。并做好实验记录，向教师报告实验

情况和结果，经教师批准后方可结束实验。

4．分析实验结果，写出实验报告

分析讨论实验结果，得出实验结论，并以小论文格式书写实验报告，内容包括摘要、

前言、材料与方法、实验结果、讨论、参考文献等几部分。

【作业与思考题】

1．微核是如何形成的？

2．微核试验在环境评价中有何意义？

3．以小论文形式撰写实验报告。