用四種植物材料進行質壁分離實驗的比較

楊 玲 張 海 錢紫嫣

(上海市青浦高級中學 201700)

洋蔥鱗葉作為教材一直選用的實驗選材在于它具備取材方便、細胞較大、顏色較深和便于觀察等優點。然而在實際操作中，洋蔥刺激性強使得一些學生流淚噴嚏而影響實驗的進行，且在質壁分離中多數原生質層形狀不規則呈多邊形，不便測量。這不由得引發了思考：洋蔥是最合適的實驗材料嗎？是否還有其他的材料可供選擇和替代？

因此，就對校園里的植物和生活中常見的植物進行篩選，挑選4種顏色鮮艷的材料進行對比實驗。一般來說，植物細胞中央液泡的色澤越鮮明,所觀察到的質壁分離現象則越明晰。希望通過4種植物材料的對比實驗，選擇出細胞形態規則、顏色明顯、發生質壁分離所需的時間短、質壁分離程度明顯和原生質層形態規則等特點的材料，以完善本實驗。

1 材料方法

1.1 材料與儀器 洋蔥、紫鴨趾草、一串紅、大蒜，10%、20%、30%的蔗糖溶液，數碼顯微鏡、目鏡測微尺、鑷子、載玻片、蓋玻片、燒杯、吸水紙等。

1.2 方法與步驟 實驗方法：參考教材中“引流法”，對洋蔥鱗葉外表皮(紫色)、紫鴨趾草(紫色)、一串紅(紅色)和大蒜鱗葉(紫紅色)四種植物材料分別進行不同濃度的蔗糖溶液處理，觀察與記錄四種植物材料的質壁分離圖片，測量和計算B/A值，分析質壁分離程度，最后對比分析得出結論。

實驗步驟：①取一片紫色的紫鴨趾草葉(為例)，用刀片劃出大小約為1 cm×1 cm的正方形葉表皮，并用鑷子小心撕取下來；②在載玻片上滴1～2滴清水，用鑷子夾取表皮并將其展平在清水中，蓋上蓋玻片(蓋上時應注意動作輕慢，防止裝片內滲入氣泡)；③打開計算機設備和顯微鏡。先后用低倍鏡和高倍鏡觀察紫鴨趾草表皮細胞的正常形態(包括液泡形態、色素顏色和細胞大小等)；④在蓋玻片一側滴加10%蔗糖溶液1/3滴管，在蓋玻片的另外一側用吸水紙引流(重復引流幾次，使得蔗糖溶液滲入蓋玻片下方，浸浴葉片表皮)；⑤用低倍鏡觀察紫鴨趾草表皮細胞的變化，是否發生質壁分離，截取計算機上所顯示的圖片，若有發生質壁分離，記下發生質壁分離的時長和程度；⑥使用目鏡測微尺測量表皮細胞的細胞長度A和原生質層的長度B(縱向)，計算B/A的值，記錄所有數據；⑦用濃度分別為20%和30%的蔗糖溶液重復①～⑥步驟的實驗；⑧用洋蔥鱗葉外表皮、一串紅花瓣和大蒜鱗葉進行①～⑦步驟的重復實驗；⑨整理統計所有數據并進行分析。

2 實驗結果

根據實驗結果，對四種植物材料取材部位、細胞顏色、細胞大小、質壁分離速度和分離程度(選擇30%蔗糖溶液條件下)、分離后原生質層的形狀等指標進行比較，結果如表1。

表1 四種不同植物材料進行質壁分離的比較(30%蔗糖溶液)

3 結果分析

3.1 洋蔥表皮材料的分析 洋蔥表皮細胞紫色深、顏色鮮艷、細胞大和液泡明顯，質壁分離速度適中。但是刺激性氣味明顯，原生質層容易出現不規則的形狀，在測量的時不容易準確讀數。

3.2 紫鴨趾草材料的分析 紫鴨趾草外表皮細胞呈紫色，大小適中，質壁分離速度1 min左右，質壁分離程度明顯。還發現細胞內含有豐富的葉綠素，保衛細胞和氣孔數量多，且分離后原生質層的形態很不規則，影響到觀察和原生質層測量的準確性。

3.3 一串紅花瓣材料的分析 一串紅的花瓣外表皮細胞顏色鮮艷，質壁分離程度明顯，質壁分離速度較快：在10%、20%蔗糖溶液濃度下，細胞基本上在1min左右都發生質壁分離；在30%濃度下，細胞在30 s內發生質壁分離。但是，細胞過小、比較密集，分離后原生質質層形狀不規則，這些特點會影響到質壁分離的過程觀察和測量。

3.4 大蒜鱗葉材料的分析 大蒜鱗葉顏色鮮艷，細胞大小適中，原生質層形態規則近橢圓形，不僅觀察方便，而且能夠準確測量數據，保證了結果的可靠性。在10%濃度的蔗糖溶液下，沒有發生質壁分離；在20%濃度下，少量細胞發生質壁分離現象；在30%濃度溶液中的質壁分離速度較紫鴨趾草慢，這有利于學生更加充分地觀察植物細胞失水的過程，理解質壁分離的本質。而且，原生質層呈圓形或橢圓形，非常規則，方便觀察和測量。

3.5 總體分析 ①一串紅花瓣外表皮細胞和紫鴨趾草外表皮細胞質壁分離效果較好，但前者細胞太小，后者氣孔和色素多，影響觀察；②大蒜鱗葉細胞形態規則，顏色明顯，發生質壁分離所需的時間短，質壁分離程度明顯，原生質層形態規則近橢圓形，是可以替代洋蔥外表皮細胞作為實驗的理想材料。