“低溫誘導植物染色體數目變化”實驗的改進

林荔 肖義軍 詹曉梅

“低溫誘導植物染色體數目的變化”是高中生物課程中重要的實驗之一。其原理是低溫破壞微管的裝配，因此用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，使染色體分裂加倍后停留在赤道板上而不向兩極移動，也不形成新的隔膜，而結合在同一個細胞內形成染色體加倍的細胞，因此植物染色體數目發生變化。但按教材步驟進行實驗操作，實驗效果往往不理想，主要存在兩方面的問題：(1)視野中染色體數目發生變化的細胞較少，不易找到；(2)染色體分散不好，很難看清染色體的具體數目。筆者對實驗進行一些改進，改善了實驗效果。現將改進的實驗方法報告如下。

1取材及處理

建議實驗材料采用大蒜(2n=16)。大蒜不僅根萌發量大，根尖細胞分裂旺盛，分裂指數高，而且大蒜細胞染色體長度相差不大，為中部或亞中部著絲粒染色體，便于計數。因此選用大蒜作為實驗材料，除便于染色體計數外，還節約實驗成本。

大蒜有休眠期，因此在發根前，可先把其放入4℃冰箱1d以打破休眠期，這樣可增加大蒜的出根數目而且根生長較為整齊。具體做法是：選取健壯的蒜瓣，剝去枯皮，將3～4個蒜瓣用牙簽并排穿起，放入盛有清水的燒杯中，以水浸沒大蒜根部為宜，室溫培養，如果室溫較低，可放入恒溫培養箱(溫度25℃左右)，3～4d即可得到合適長度的蒜根。待根生長到2～3cm時，把整個裝置轉入4℃的冰箱中，低溫處理36h。移入室溫培養24h左右，再剪取根尖用于實驗。低溫處理后再轉入室溫培養一段時間，這一步驟對改善觀察效果非常重要。因為低溫處理破壞紡錘體的形成后，導致大部分分裂期細胞停滯于中期，這時候的染色單體尚未分開，只有極少量在低溫處理前處于后期的細胞這時候才有染色體數目的變化，能看到染色體數目變化的細胞是非常少的。由于低溫處理時間較長，滯留在分裂中期的細胞可直接進入間期，這時細胞染色體的數目加倍。通過再轉入室溫培養，這些染色體數目加倍的細胞從間期進入分裂期，染色體數目發生變化的細胞增多，視野中能看到染色體數目變化的細胞數大大增加。

2固定

固定的作用是將根尖細胞殺死，使根尖分生組織的細胞固定在有絲分裂的不同時期。但在實驗中發現，用卡諾氏液(無水酒精：冰醋酸=3：1)固定根尖24h(教材中是固定0.5～1h)，根尖細胞分散程度較好，有利于染色體數目的觀察。

3制作裝片

3.1解離

解離是實驗成功的關鍵步驟之一。解離可以除去細胞間的果膠，使細胞壁纖維素軟化，從而使得細胞在壓片時容易分散，適當延長解離時間有助于細胞分開。解離中，關鍵是時間的把握。教材中提到常溫下在解離液中解離3～5min，時間太短，觀察時細胞重疊在一起，可以適當延長為8～10min，效果較好。為了縮短時間，也可將盛有解離液和根尖的小燒杯放在60℃左右的溫水中3～5min，同樣可以觀察到較好的實驗結果。

3.2漂洗

漂洗最好用蒸餾水，除了洗去解離液防止解離過度外，也可起到低滲作用，使細胞體積有一定的膨脹，便于以后染色體形態的觀察。

3.3染色

用改良苯酚品紅溶液進行制片染色，結果可使其染色體部分染色較深，而細胞質部分基本不染色，色差很明顯，利于觀察。為了提高染色效果，可先將根尖用鑷子搗碎后再染色。充分搗爛后，細胞完全分散，細胞核內的染色體容易被堿性染液染色，又縮短了染色時間，為8～10min左右。

3.4制片

染色后，蓋上蓋玻片。在蓋玻片上面鋪上吸水紙，用拇指垂直壓片，稍用力。用力不可太輕，否則細胞分散不好。壓片后，拿走吸水紙，用左手把蓋玻片固定住，右手持鑷子，用鈍端輕輕傾斜敲擊蓋玻片(操作時要防止蓋玻片與載玻片間發生滑動)，促使材料呈霧狀均勻分散。教科書上采用蓋玻片上再加載玻片的方法容易滑動，操作不方便，效果也不好。

4總結

通過增加低溫處理后恢復常溫短時間培養這一步驟，大大增加了染色體數目發生變化的細胞數量，方便觀察。通過增加解離時間或提高解離溫度，使細胞分散更好。而在漂洗、制片過程中采用蒸餾水處理使得細胞體積膨脹，有利于染色體的分散。通過這三個方面對原實驗的改進，使得染色體數目變化的細胞數增多，細胞中染色體形態更加清晰，分散程度更好，能清楚地計算染色體數目。