“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗的不足和改進①

趙　姬

(江蘇省昆山中學，昆山　215300)

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“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗的不足和改進①

趙姬

(江蘇省昆山中學，昆山215300)

該實驗是人教版高中《生物(必修1)》中難度最大、成功率最低的一個實驗，本文對教科書中的教學過程、實驗材料、試劑配制以及操作步驟都做了相應的改進和優化，取得了很好的實驗效果．

根尖分生組織有絲分裂實驗效果改進

“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”是人教版高中《生物(必修1)》中難度最大、成功率最低的一個實驗．現在很多學校因各種原因已不再開設這節實驗課，或直接以“觀察洋蔥根尖的永久裝片”來替代．究其原因，一方面即便嚴格按照教科書中的步驟來操作，實驗效果也不太理想；另一方面，實驗操作的時間較長，一堂課內要同時完成步驟講解、實驗操作、學生觀察這幾個步驟會很倉促．筆者通過多次實驗，對人教版高中《生物(必修1)》(分子與細胞)中的教學過程、實驗材料、試劑配制以及操作步驟都做了相應的改進和優化，取得了很好的實驗效果．

一、改變教學流程

【不足】本節實驗課時間很緊張，實驗操作講解和學生動手操作需要30～35 min，如果按照“先講后做”的常規方法教學，那么留給學生觀察、交流和總結的時間就很有限．

【改進】該實驗的每一步操作都要等待一段時間，因此可采用“邊講邊做”的方法，既節約了課堂時間，又提高了實驗效率．如在上課前讓學生先進行第一步“解離”操作(需10～15 min)，在等待的過程中，可以導入新課，并進行后續步驟的講解．

二、更換實驗材料

【不足】本實驗教科書中建議的生物材料是洋蔥，但通過多次實驗發現，洋蔥生根效果并不是很理想，數量較少，分組實驗根本不夠用，而且細胞中染色體形態不明顯，實驗效果不好．另外，洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶中培養時，因其底部與廣口瓶的瓶口較吻合，易造成氧氣供給不足而出現爛根的現象．

【改進】通過查閱資料和多次實驗，發現用蒜做實驗材料，生根更多，實驗效果更好[1]．蒜容易發根，每一瓣蒜可發根十幾條，蒜的根尖比洋蔥根尖細，便于解離；且細胞中的染色體形態清晰，便于觀察．具體做法：找一塊厚度適中的泡沫塑料板，在上面挖一些小孔(以剛能放入蒜瓣為宜)，然后將剝去膜質枯衣的蒜瓣輕輕插入小孔中，以蒜瓣基部的根原體剛好露出小孔為宜；最后將泡沫塑料板放入盛有清水的塑料盆中培養，因浮力作用，蒜瓣基部的根原體始終能接觸到水面，每天只需換水1～2次即可．用這種方法培養根尖，操作方便，簡單易行，教師省時省力．

三、改良試劑配制

【不足】解離時，教科書中使用質量分數為15%的鹽酸與體積分數為95%的酒精(1∶1)的混合液對根尖進行處理．其中鹽酸的作用是使細胞壁纖維素軟化，便于根尖細胞相互分離開來；酒精主要起一個固定作用，防止在制片中引起細胞形態和染色體狀態的改變．因前期已使用卡諾氏固定液(無水乙醇∶冰醋酸=3∶1，體積比)進行了固定，所以無須再在解離液中添加酒精．另外，在染色時，教科書中使用質量濃度為0.01 g/mL或0.02 g/mL的龍膽紫溶液染色3～5 min，但在實際使用時發現濃度偏高，染色過深，很難觀察到細胞中的染色體．

【改進】解離液配制時，可以直接使用質量分數為20%的鹽酸，無須加入酒精，只要解離到根尖色澤亮白，略帶透明即可．通過多次實踐發現，用質量分數為0.25%的龍膽紫溶液染色，效果最好．也可用改良苯酚品紅染液進行染色，因其對染色體著色力強，效果更佳．染色后還可以用20%的醋酸進行分色，使裝片中的染色體著色更加清晰．

四、改進操作步驟

1.增加預處理和固定保存

【不足】該實驗的效果不好，最主要的原因是處于分裂期的細胞較少，難以尋找．所以要想觀察到細胞中染色體的形態和分布，最好對實驗材料進行預處理，以增加分裂相細胞的數目．另外，大蒜根尖分生區細胞有絲分裂指數在上午8時和下午14時左右達到最高值[2]．但實驗課的安排不一定都在這兩個時間段附近，且有時多個班級連續開展實驗課，若都在實驗前取材，時間上也會很倉促．

【改進】在取材前，可以增加“預處理”這一步驟來提高實驗效果．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[3]．預處理有低溫預處理和化學試劑預處理兩種方法，但化學試劑對環境有一定的污染作用，所以常采用低溫進行預處理．具體做法是在取材前將根尖置于4 ℃的冰箱中處理24 h左右，然后再置于卡諾氏固定液中固定24 h，最后用70%的酒精長期保存(最好不超過1年)，需要時隨時取用，避免了實驗前再剪取根尖的忙亂．

2.調整根尖的剪取長度

【不足】按照教科書中的操作要求，實驗一開始即要剪取根尖2～3 mm，而在整個實驗操作過程中，要用鑷子先后4次夾取根尖，特別是在解離后根尖變得更加酥軟，反復夾取后，很容易破壞根尖生長點，以致染色后找不到根尖，使實驗失敗．

【改進】解離時剪取大蒜根尖2 cm左右，后續操作過程中，用鑷子夾取根尖末端，這樣就很好地保護了根尖的生長點．直到操作的最后一步制片時，才剪去多余的部分．多次實踐下來，效果頗佳．

3.換用解離、染色的器皿

【不足】按照教科書中的操作要求，解離、漂洗、染色均在培養皿中進行．在實際操作過程中發現，培養皿表面積過大，解離和染色時都要加入較多的藥液才能沒及根尖，存在著一定的浪費現象，且玻璃材質的培養皿沾上染液后，很難洗刷干凈．

【改進】用瓷質的六孔點滴板代替培養皿進行解離和染色，解離和染色可分別在點滴板的兩個小孔中進行．點滴板中的小孔深淺適宜，既節約了藥品，又便于操作，且實驗結束后還易于清洗．

4.改變漂洗的方式

【不足】按照教科書中的操作要求，解離后根尖需在盛有清水的培養皿中漂洗10～15 min，才能漂洗干凈．而實際上，因該步驟操作時間較長，擠占了學生后面的觀察時間．經過多次實驗，可通過對該步驟的優化，大大縮短漂洗時間．

【改進】用鑷子夾取根尖的末端，在盛有清水的燒杯(以選用容量為100 mL的燒杯為宜)中輕輕晃動幾下，如覺得漂洗得還不夠干凈，可再用滴瓶中的清水沖洗2～3次．通過這樣的漂洗，時間可以壓縮到1 min以內，而且也能達到很好的漂洗效果．

5.替換壓片的方法

【不足】進行制片時，按照教科書中的操作要求“在蓋玻片上再放一個載玻片，用拇指輕壓蓋玻片，使細胞分散開來”．而學生在實際的操作過程中，問題很多．如制片時會使蓋玻片上方沾有水漬，在壓片時就會使蓋玻片沾到上面的載玻片上；另外在壓片時，學生不會用力或用力不當，使細胞不能徹底分散、重疊較多，最終影響觀察效果．

【改進】改“壓片”為“敲片”，找一支帶橡皮的鉛筆，用有橡皮頭的一端，輕輕敲擊蓋玻片．在敲擊過程中一定要用手指固定住蓋玻片，以免蓋玻片在載玻片上滑動，反復多次，直到肉眼中看到淡淡的云霧狀．

改進后的實驗，準備時間約為4～5天．雖然前期準備時間略長，但是課前只需把處理好的根尖分發給學生實驗即可，大大節約了課堂實驗的時間．在課堂中，學生實驗操作大約20 min，在此過程中，教師可以穿插進行實驗步驟講解．因此，留給學生實驗觀察、交流討論的時間就較為寬裕，大大提升了實驗效果．

[1]肖桂芝．觀察植物細胞有絲分裂的好材料——大蒜[J]．生物學通報,2001,36(3):43．

[2]肖桂芝，馮永平，厚今．大蒜有絲分裂指數與根長和取材時間的關系[J]．承德醫學院學報,2002,19(4):269-272．

[3]齊志廣，秘彩莉，柏峰，等．不同預處理對有絲分裂的影響[J]．河北師范大學學報(自然科學版),2003,27(1):88-91．

(責任編輯：李珺)

江蘇省中小學教學研究課題《普通高中師生共建教學問題庫的實踐研究》(課題編號：2013JK10-L086)