四種植物細胞有絲分裂的觀察與比較

林松

摘 要 針對“觀察植物細胞的有絲分裂”實驗，對洋蔥、大蒜、風信子和水仙等四種材料根尖的有絲分裂情況進行了對比研究，實驗結果表明只要處理方法得當，均可獲得滿意的觀察效果。

關鍵詞 實驗材料 有絲分裂 實驗改進 分裂指數

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

“觀察植物細胞的有絲分裂”是普通高中生物課程標準中要求完成的一個基本實驗，活動的目標是通過學習掌握植物細胞有絲分裂制作技術，觀察植物細胞在不同分裂時期的染色體的變化特征。該活動推薦的觀察材料是洋蔥根尖，而在教學實踐中，許多材料只要處理方法得當，均可以在一個裝片中找到有絲分裂各期的細胞，現將大蒜、風信子、水仙與洋蔥等四種實驗材料的裝片制作過程和結果比較如下。

1 實驗材料的準備

1.1 根尖的培養與預處理

大蒜與洋蔥成熟后進入休眠期，需低于10℃以下方能解除休眠。兩種材料在根尖培養前噴少量水后裝進袋子，放入冰箱冷藏室3～5 d，有利于解除休眠，促進發根。

除去洋蔥、水仙、風信子外層干死的鱗片葉，剝去大蒜瓣的膜質枯衣，用細竹簽串起蒜瓣，選擇杯口適中的燒杯，讓實驗材料的底部與燒杯的水接觸，每天換水，室溫培養至根長到2 cm左右時，將培養裝置放入4℃冰箱低溫處理24 h。

1.2 根尖的固定

于上午10：30～11：30，取洋蔥、水仙和風信子的根尖和已發根的蒜瓣（大蒜根較細，待需要時再剪取），用卡諾氏固定液浸泡24 h，經體積分數為80%的乙醇溶液處理0.5 h后再轉移到70%的乙醇中，放入4℃冰箱備用。

2 臨時裝片的制作過程

剪取根尖2～3 cm，放入盛有質量分數為15%的鹽酸和體積分數為95%的酒精的混合液（1∶1）的培養皿中進行解離。待根尖酥軟后，用鑷子取出放入盛有清水的培養皿，反復漂洗若干次，取出根尖放在載玻片中，用鑷子截取含分生區的乳白色根尖尖端（2～3 mm），去除根尖其余的部分。滴一滴改良苯酚品紅染液，用鑷子的鈍頭在染液中直接將根尖搗碎，染色幾分鐘后蓋上蓋玻片，用吸水紙覆蓋在蓋玻片上。在平坦的桌面上用鉛筆帶橡皮頭的一端輕輕敲打蓋玻片，使材料離散成均勻的云霧狀。四種材料臨時裝片制作的過程比較見表1。

3 結果與分析

3.1 四種材料的制片特點

從四種材料的發根效果看，洋蔥生根最少，發根不整齊；大蒜最容易發根，根尖生長速度一致、生根較多，1個蒜瓣的生根量相當于1個洋蔥頭；水仙和風信子在11～12月上市，上市后水培容易生根，發根整齊。

解離是本實驗的關鍵環節，解離的時間與根的粗細和胞間層的緊密程度有關，充分解離的根尖組織更容易在壓片后的離散。從制片的時間看，以四種材料制片的時間比較：水仙>風信子>洋蔥>大蒜。

由于將材料置于染液中搗碎，直接減少了取材時鑷子對材料的吸附和染色所需的時間。

3.2 四種材料的觀察效果

分別將裝片置于顯微鏡下觀察，其中染色體著絲點排列在中央平面上的為中期；染色體平均分配到細胞兩極的為后期；剛剛進入前期的細胞與間期的細胞不容易區別，只能從細胞核部位仔細區別，看到染色體形態的判斷為前期，否則為間期。每種材料觀察200個裝片，每個根尖觀察l0個視野，每個視野中均可找到分裂相的細胞（圖1），裝片觀察效果對比見表2。

記錄每個視野的總細胞數和分別處于有絲分裂前期、中期、后期、末期的細胞數，按公式有絲分裂指數=有絲分裂細胞數/觀察細胞總數×100%計算有絲分裂指數，統計結果見圖2。

以上結果顯示四種材料均為觀察植物細胞有絲分裂的良好材料，這主要是因為這些材料的細胞體積較大，細胞核明顯，染色體數目都比較少，染色體大，細胞分裂期時間較長，處于分裂相的細胞較多，易于觀察和比較。但由于四種材料都收到季節的限制，因此要求教師根據地域與季節選擇不同的實驗材料，并適當進行預處理，在分裂的高峰期進行固定，固定后的根尖不僅可以隨時取用，并能在一定程度上縮短解離時間。總之，只要處理方法恰當，均能在同一裝片中觀察到有絲分裂各期的細胞，適合選擇用于不同學段的分組實驗。

4 討論

4.1 對教材實驗步驟的改進

預處理：大蒜和洋蔥采摘后進入后熟期，遇上夏秋季休眠期不容易發根，將其放入冰箱冷藏室若干天有利于解除休眠促進發根。低溫預處理可以改變細胞質的黏度，使染色體適度縮短，并有利于分散，處理24～30 h能明顯促進根尖細胞的有絲分裂活動和提高細胞分裂指數，尤其是分裂中期的細胞數目有明顯增加。

解離：教材中關于解離的描述是“剪取根尖2～3 mm解離3～5 min”，由于2～3 mm的根尖酥軟后不容易夾取，因此取2～3 cm或較長根尖進行解離、漂洗，待制片時再用鑷子截取2～3 mm根尖進行染色。應根據根尖的粗細和胞間層的緊密程度來確定解離的時間，可用鑷子輕夾成熟區部分是否酥軟來判斷是否充分解離。

染色：教材中介紹使用的染劑是0.01 g/mL龍膽紫（或醋酸洋紅），實際操作中發現背景著色較深，整個細胞均染成深紫色。而用改良苯酚品紅染色后細胞核和染色體被染成紅紫色，而細胞質無色或只有淡粉紅色，故背景清晰，觀察效果很好。

4.2 預實驗與實驗拓展

“觀察植物細胞的有絲分裂”實驗是高中生物教材中一個經典的實驗，通過制作臨時裝片能直觀地了解細胞有絲分裂中染色體的變化特征，目前中學教材推薦的材料是洋蔥根尖，近年來以大蒜為材料也多有報導。實際教學中學生實驗成功率不高的主要原因在于實驗中機械地模仿教材步驟所致，應該指出的是不同的地域和季節都有適合該實驗的材料，由于各地材料、藥品、氣溫、實驗時間的不同，因此實驗中試劑的濃度、各步驟所需的時間可能有所不同。這就要求教師應該通過課前預實驗篩選最佳的實驗材料并摸索適宜的實驗條件，以便在實驗課上更好地發揮教師的主導作用，提高實驗的成功率。

該實驗不僅是實驗教學的重要內容，也為學生完成其他的探究實驗奠定一定的基礎。如“探究影響細胞有絲分裂的外界條件”實驗中，設置不同溫度、化學藥劑等條件，通過比較某種植物在不同條件下根尖細胞的分裂指數來了解環境條件對植物生長發育的影響。

參考文獻：

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