植物學實驗的一種好材料
——吊蘭

付學鵬, 楊曉杰, 張偉偉, 高聰婷

(齊齊哈爾大學 生命科學與農林學院， 黑龍江 齊齊哈爾 161006)

植物學實驗是生物類本科各專業(如生物科學、生物技術、園林、園藝等)學生在進入大學后所接觸到的第一門專業必修實驗課程，是植物學理論課程的必要補充，對學生進一步學習專業課程，提高學生的基本科學素質、實踐動手能力和科研創新能力有著重要的作用。植物學實驗內容包括基本技術與基本驗證實驗，基本技能包括顯微鏡的使用、臨時水裝片的制作、徒手切片的制作、植物切片染色技術等；基本驗證內容包括植物細胞的觀察、植物細胞有絲分裂觀察、植物組織觀察，以及植物根、莖、葉、花解剖觀察，還有花粉小孢子母細胞系統發育觀察、植物種屬分類比較等。植物學實驗大綱中，驗證性實驗內容大約占實驗課程內容的70%，驗證性實驗相對較多。探索創新性實驗能夠培養大學生的科研思維和科研創新能力，是高等學校教學改革的重點內容。在這種情況下把驗證性的實驗用新的植物材料以及設計新的實驗過程來補充十分必要。

近年來，高等學校在植物學實驗課程教學改革方面取得了很好的成效，減少了驗證性實驗教學內容，增加了探索創新性的實驗內容和項目。很多學者在實驗課中摸索、實踐更好的實驗課教學方法、教學內容和實驗材料的選擇。通過試驗多種植物材料，發現觀賞植物吊蘭是一種較好的應用于植物學實驗創新能力培養的好材料。

1 吊蘭作為植物學實驗材料的優點

吊蘭是百合科吊蘭屬的一種觀葉植物，宿根草本，廣泛應用于室內裝飾和空氣凈化。研究表明，吊蘭能很好地吸收有毒的氣體如甲醛[1-2]。植物學常規的實驗中并沒有把吊蘭作為實驗的植物材料，我們在植物學實驗改革中發現吊蘭是一種較為理想的用于培養學生創新實踐能力的植物材料，在植物學實驗多個內容中都可以吊蘭為實驗材料，進行探索創新性實驗。

(1) 吊蘭品種多、觀賞價值高。作為室內觀賞植物，吊蘭的栽培品種很多，如吊蘭、紫吊蘭、花吊蘭、金心吊蘭、銀邊吊蘭等。由于吊蘭屬于喜陰植物，可以在實驗室內同時栽培各種品種的吊蘭，既增強了實驗室的美化效果，又能讓學生觀察和比較不同品種間的差異，增強學生對物種多樣性的認識。

(2) 吊蘭可以吸收有害氣體。植物學實驗室由于永久裝片和各種有機化學物質的存放，常常會使實驗室內有害氣體積累，而吊蘭能夠吸收多種有害氣體，特別是對甲醛的吸收能力比較強，能夠有效凈化實驗室空氣。

(3) 吊蘭材料易培養。吊蘭養殖容易，適應性強，四季常綠，不需要特別的培養環境，可以滿足任何季節的植物學實驗。可剪取吊蘭匍匐莖上的簇生莖葉(實際上就是一棵新植株幼體，有葉和氣生根)，直接將其栽入花盆內培植即可。

(4) 吊蘭可用于植物學觀察的生物學特征豐富。吊蘭可以基質培也可以水培，匍匐莖上的簇生莖葉上會生出氣生根，便于觀察和比較吊蘭不同生境(如土培、水培、氣生)下的根的形態和內部結構。

2 吊蘭用于創新性實驗研究的實驗設計

根據實驗內容，在實驗中縮短了驗證性實驗的時間，而大部分時間用于開放性的實驗研究。

(1) 吊蘭用于植物細胞和有絲分裂觀察。常規的驗證性實驗中，用的材料是洋蔥或大蒜根尖，但是大學生在高中甚至初中時期的生物課實驗中就是用的洋蔥或大蒜根尖，學生往往興趣不大。本實驗中可以用土培、水培甚至匍匐莖上新植株的氣生根。尤其值得注意的是一盆吊蘭可以長出多個匍匐莖，每個匍匐莖上生出多個新植株，每個一年生的新株可以發出約10個可供實驗用的根尖，通過取用新植株的氣生根可以避免將吊蘭進行破壞性取樣，不影響母株的繼續生長。氣生根尖中可以觀察到極多的細胞分裂相[3]。

(2) 吊蘭用于植物根的顯微解剖觀察。吊蘭的根肉質肥厚、白色，易于做徒手切片。吊蘭是單子葉植物，顯微結構觀察可以看到吊蘭根的木質部是多原型的，內皮層呈5面加厚的馬蹄形(見圖1)。除此之外，還可以進行綜合設計型實驗訓練，如不同生境(基質培、營養液培和匍匐莖上新植株的氣生根)中吊蘭根系的形態和顯微解剖結構比較觀察[4-6]、吊蘭根的負向光性觀察[7]等。通過分組進行課前準備，實驗課上開展有目的性的研究，課堂上完不成的內容可以通過開放實驗室的形式在課下完成。通過這種形式還可以培養學生的團隊意識、動手能力、創新設計、分析總結能力和論文寫作等綜合性能力。通過自己徒手切片做出來的臨時裝片，極易使學生獲得成就感。

圖1 吊蘭根橫切面(示內皮層和中柱,10×40)

(3) 吊蘭用于植物葉片解剖觀察和葉綠體觀察。觀察葉綠體的實驗所用菠菜不容易撕取表皮，蘚類和黑藻易受季節和地點的限制，而用吊蘭觀察葉綠體易于操作，觀察清晰。吊蘭是耐蔭的單子葉植物，長時間蔭蔽處理、半蔭蔽處理以及光照都會對吊蘭葉片的葉綠體和葉綠素含量有影響。因此，在進行葉的解剖觀察的驗證性實驗時，可以采取不同光照、不同溫度或不同栽培處理(基質培和營養液培)對吊蘭葉解剖結構進行比較觀察、對不同生境下吊蘭葉表皮氣孔形態進行觀察[8]、吊蘭根在光照條件下形成葉綠體的實驗[9]等，并記錄相關參數如氣孔密度、表皮細胞密度、氣孔指數等。還可以通過開放實驗室的形式對全綠吊蘭、銀邊吊蘭和銀心吊蘭的葉片結構進行比較觀察、對銀邊吊蘭(或金心吊蘭)葉兩色組織的葉綠素成分及含量進行比較分析[10]， 此處涉及到植物生理學的相關內容，可以指導學生查閱資料，提前學習，培養學生主動學習和解決問題的能力。

除此之外，還可以通過吊蘭指導學生開展各類綜合性的實驗，如吊蘭小孢子發生和花粉發育的細胞學觀察[11]、吊蘭吸收甲醛的實驗研究[12]、水培吊蘭對富營養化水體的修復[13]、吊蘭對土壤中鎘的凈化作用[14-15]等。有效利用觀賞植物吊蘭有助于培養學生創新意識和綜合實踐能力，為以后的科學研究和應用研究提供堅實的基礎。