“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”實驗的改進建議

陳一波

摘 要 對浙科版普通高中生物必修1“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”實驗的材料、實驗方法進行如下改進：實驗材料由洋蔥根尖改為蠶豆側根；染色試劑由龍膽紫溶液改為改良的苯酚品紅溶液；實驗步驟改為“取整條側根—解離—漂洗—染色—洗去浮色—獲取根尖—制作裝片”。

關鍵詞 有絲分裂 實驗改進

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）22-0044-02

一、背景與意義

“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”是浙科版普通高中《生物學·必修1·分子與細胞》中的一個實驗。教材里以洋蔥為實驗材料，實驗的成功率不是很高。究其原因，除操作技術掌握不當外，用于實驗的材料——洋蔥存在的不足可能是關鍵之處。目前出現最多的是采用大蒜作為實驗材料，因為大蒜取材方便，經濟實惠，而且發根率高，實驗效果好。但由于大蒜在水培時會分泌抑制根生長的物質使水體發臭繼而爛根，在培養時需要每天更換清水，這無疑加大了實驗準備的工作量。此外，大蒜根尖分生區細胞有絲分裂指數與根長有關，而且蒜瓣發根并不同步，因此在取材時會有大量的須根因長度不適合而被浪費丟棄。

大多數根尖作有絲分裂實驗的材料，雖均可以找到有絲分裂期的細胞，但大多存在這樣或那樣的不足，有的細胞染色體數目太多（如小麥等），染色體堆積在一起，不易看清；相比之下，蠶豆側根作實驗材料具有根尖數目多、細胞內染色體數目較少而體積較大等優點，故用蠶豆側根根尖作為有絲分裂的實驗材料可以取得較理想的實驗效果，尤其適合學生實驗。

二、過程與方法

（一）實驗材料

蠶豆取自于農家自備的蠶豆種。

（二）實驗方法

1.根尖的培養

選擇飽滿、大小均勻、無損傷的蠶豆種子，自來水洗凈后用0.5%的NaClO消毒30min。蒸餾水沖洗數次，用蒸餾水浸種。一段時間后，播種在濕潤的鋸末基質中。在培養箱中無光培養（24€？.5℃），每天早晚各灑水一次（溫水效果更佳）。待主根根尖長出3～4cm時，取出種子用快刀迅速切去根尖分生區，然后重新埋好。一段時間后，主根成熟區四周會生出許多側根。這樣，每粒種子在播種5～7天后可獲得20多個側根。期間需注意經常灑水保持培養基濕潤。冬季注意保暖，溫度控制在20～25℃左右。

2.制作臨時裝片

在制作裝片的過程中，參考林亮老師的做法，對操作步驟進行了略微的變動，步驟如下“取整條側根—解離—漂洗—染色—洗去浮色—獲取根尖—制作裝片”。

（1）取材

取根尖這環節，教材將根尖剪取2～3mm，在隨后的幾個步驟中都用鑷子取放，由于根尖太短、太脆，給操作帶來很大的不便。所以我直接拔取蠶豆的整條側根，由于整條側根（含根尖）較長，便于操作。用刀片將根尖端縱剖2～3次，使根尖內部組織在解離時能與解離液充分接觸。此操作要快速進行，以防材料變干燥。

（2）解離

將整條側根立即投入盛有1：1濃鹽酸與95%酒精的固定離析液中，迅速殺死細胞并使細胞保持于分裂狀態，同時溶解了細胞間的胞間層，在壓片時細胞易于分散。5～7分鐘后，根尖完全酥軟時取出。氣溫高時，解離時間要稍短些。此操作注意嚴格控制時間，如果解離過久，材料完全離散就無法進行清洗等操作；若解離不夠充分，則壓片時材料細胞堆積在一起，不易分散，無法觀察。此時，仔細觀察可發現解離完全的根尖分生區會呈現出與伸長區不一樣的乳白色。這時候的根尖分生區十分脆弱，可用鑷子捏住根的伸長區，取出側根進行下一步。

（3）漂洗

可用鑷子捏住根的伸長區，將整條側根取出，立即投入清水漂洗2～3次，每次1-2分鐘。此操作直接影響下一步染色的效果。

（4）染色

將側根的根尖用蒸餾水沖洗后，然后將根尖置于染色板上，用改良的苯酚品紅染色2-3分鐘。

改良的苯酚品紅液配方如下：

母液A：稱取3g堿性品紅，溶解于100ml的70%酒精中（此液可長期保存）；母液B：取母液A10ml，加入90ml的5%苯酚水溶液（2周內使用）；

苯酚品紅染色液：取母液B45ml，加入6ml冰醋酸和6ml37%的甲醛；

改良的苯酚品紅染色液：取苯酚品紅染色液2～10ml，加入90～98ml45%的醋酸和1.8g山梨醇。放置兩周后，效果更佳。

（5）洗去浮色

教材在敘述臨時裝片制作時，并未詳細介紹洗去浮色這一步驟。其實這一步十分關鍵，只有洗去了浮色，才能在顯微鏡下看的清晰。所以我的做法是：一只手拿鑷子夾著側根的伸長區，另一只手用清水對著根尖分生區輕輕沖洗1-2次。

（6）制片并鏡檢

最后切取整條側根上已經染色過的根尖2～3mm于載玻片，滴加一滴清水，蓋上蓋玻片。用鑷子輕輕敲打蓋玻片，讓根尖細胞均勻分散而又不破裂。

三、結果與討論

有絲分裂是一個連續的過程，根據不同分裂階段的形態學特點可以把有絲分裂過程分成4個時期，即：前期、中期、后期和末期。有絲分裂的中期是觀察染色體形態的最佳時期。這一時期的染色體是由兩條染色單體組成，在每條染色體的著絲點部位有紡錘絲相連，這個區域一般染不上顏色或是縊縮變細，叫做主縊痕。蠶豆根尖處于分裂相的細胞多，細胞較大，染色體清晰，用高倍鏡觀察還可以計數（2n=12），實驗效果很好。

我認為實驗的成功幾個關鍵之處。在于：第一，選擇蠶豆的側根而非主根。我們用染色液處理主根，結果顯示主根分生細胞的細胞質著色顆粒多，導致背景著色深，難以觀察到染色體形態，實驗效果較差。而其側根染色后，背景著色均較淺，染色體形態清晰。主根觀察效果差的原因可能是取材部位或染色液濃度不當，或是細胞質成分差異所致。其真實原因，有待進一步研究。第二，改用改良苯酚品紅染色經比較研究發現，用改良苯酚品紅染色較傳統教科書上介紹的用醋酸洋紅或龍膽紫染色理想。醋酸洋紅染色體著色效率不高，且背景著色較深；而龍膽紫著色力太強，操作時極易染色過度，使整個細胞均染成深紫色，無法觀察，而用改良苯酚品紅染色效果很好，細胞核和染色體均被染成鮮艷的紅紫色，而細胞質無色或只有淡粉紅色，故背景清晰。

參考文獻：

[1]張云，林凡.觀察根尖分生組織細胞有絲分裂的好材料——紅蔥[J].生物學通報，2013，（2）.

[2]林亮，上官興星.“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗方法的改進[J].中學生物教學，2012，（07）.

[3]劉昌平.植物細胞有絲分裂實驗材料的選擇及其實驗操作[J].皖西學院學報，2002，（04）.