蔥小孢子母細胞減數分裂觀察

陳曉蕓 林鴻生 王桔紅

(廣東省韓山師范學院食品工程與生物科技學院 潮州 521041)

減數分裂和染色體行為觀察是高中遺傳學內容的重點和難點，減數分裂不僅是高等動植物有性生殖方式，還是遺傳學三大規律及生物進化的細胞學基礎。減數分裂實驗在實際操作中，往往存在取材困難、染色效果不佳、分辨率較低等問題。本文以常見的植物——蔥為材料，探索其小孢子母細胞減數分裂的采樣、制片和觀察方法，提高實驗效率和保障教學效果。

1 材料和取材

蔥(AlliumfistulosumL.)(2n=16)的花序。取材： 每年從12月至第二年的2月，蔥可長出花序，待花序長到花生大小時，顏色呈綠色時采摘花序(若呈現黃白色時，花粉近乎成熟，不適使用)。選取天氣晴朗、溫度介于15℃～25℃的時段，從上午9∶00開始，到下午18∶00結束，每隔半小時采摘蔥的花序，并作好不同時間的采摘標記。

2 固定

采摘后的花序用卡諾固定液(3份酒精∶1份冰醋酸)固定。取花序浸入卡諾固定液中，固定18～24 h后，轉入無水乙醇浸泡18～24 h，轉入70%乙醇保存備用。固定的目的是迅速殺死活細胞，使染色體蛋白質變性，保持其固有形狀，并且經過固定處理的材料更易于染色、分色和保存。

3 制片與觀察

3.1 涂片 挑取一個花蕾放到培養皿中，用蒸餾水浸泡1 min后，用刀片切開花蕾，選取小花放在載玻片上。用吸水紙吸去多余的保存液，用大頭針在小花中挑取花藥，清除其他殘余物。用大頭針鈍端搗碎花藥，將擠出花粉母細胞(呈半透明膠狀)小范圍內涂成薄層。

3.2 染色 在涂好的載玻片上立即滴加一滴或半滴改良苯酚品紅染液(視滴管大小而定，由于花粉母細胞在壓片過程中特別容易隨染液溢出，所以滴加染液宜少不宜多)，靜置染色10～15 min。

3.3 壓片 覆蓋蓋玻片后，在蓋玻片上加3～4層吸水紙包覆，用拇指與食指緊壓蓋玻片的對角處，再用鉛筆的橡皮頭垂直敲打，使細胞平整、染色體散開分布于同一平面，便于觀察和記數；同時吸水紙可吸去蓋玻片周圍多余的染液。應注意勿使蓋玻片發生搓動，以免破壞細胞與染色體的完整性。

3.4 鏡檢 把制好的裝片放到顯微鏡載物臺的中央觀察區，從低倍鏡開始觀察，尋找到花粉母細胞后，再轉成高倍鏡繼續觀察細胞所處減數分裂不同時期的染色體形態特征。

4 結果與討論

4.1 取材時間的選擇 從上午9∶00開始，到下午18∶00結束，在此時間段內每隔半小時采摘蔥的花序，不同采摘時間所采花序的小孢子母細胞處于減數分裂期的比例相差較大(圖1)。根據圖1數據顯示，為了獲得較多理想的減數分裂材料，取材時間一般是上午9∶00～12∶00、下午14∶00～16∶00。

圖1 不同時間段處于減數分裂期的蔥小孢子母細胞比例

4.2 花序大小與成熟度的選擇 通常用蔥的花序外部形態特征來判斷成熟度，主要依據為花序總苞片的顏色和花序的縱徑、橫徑的長度。花序總苞片的顏色變化是由深綠逐漸轉為淺綠、黃綠直至淡黃色或黃白相間。花序的大小也從最初小米粒狀(3～5 mm)長到葡萄狀(15～20 mm)。為了保證數據的一致性，所選的小花來自花序的基部、中間、頂端三個部位。小孢子母細胞減數分裂與花蕾形態特征的相關性研究結果詳見表1。

4.3 制片效果 改良苯酚品紅是目前使用較為廣泛的染色體染色劑，從制片結果可見小孢子母細胞染色體被染色或著色較深(圖2)，細胞質不染色或著色較淺，背景清晰干凈，細胞排列較松散、無變形。蔥小孢子母細胞細胞分裂有較強的同步性(圖2B)，且各時期的染色體特征清晰可見，是很好的教學模型。

A. 第一次減數分裂前期(粗線期)

B. 第一次減數分裂后期

C. 第一次減數分裂末期

5 其他

實驗材料是否處于旺盛減數分裂時期，是實驗成功的前提。因此，取材非常關鍵。蔥小孢子母細胞的田間取材，主要依據不同減數分裂時期對應的花蕾外部形態指標(表1)。

然而天氣、光照、水分、肥料等外部環境條件常常影響植物的生長發育。取材還要依據植物生長發育的最適溫度。氣溫過低會影響減數分裂的正常進行，這時取材細胞常常處理前期、末期等時期，而終變期、后期、中期圖像少；溫度過高(30℃以上)時植株新陳代謝旺盛，減數分裂周期縮短，核質粘連嚴重，也不易獲得理想的制片和觀察效果。因此，取材時植物的外部形態指標和時間必須十分恰當，才能獲得理想的減數分裂圖像。

蔥為常見蔬菜，種植簡易，花期較長，可以用若干個花盆室外栽種，方便采摘。同時，教師也可以指導學生細心觀察花序外部形態特征，自己動手選取不同的蔥花序，參與從固定材料到染色制片的試驗過程，引導學生由直觀辨認減數分裂的各個時期染色體的形態、數目和位置，上升到抽象構建減數分裂的動態變化規律整體認知。

表1 蔥小孢子母細胞減數分裂與花蕾形態特征的相關性

表1 蔥小孢子母細胞減數分裂與花蕾形態特征的相關性

花序大小(縱徑: mm)花序顏色小花與總苞片的長度比例小孢子母細胞所處減數分裂的時期處于減數分裂各時期小孢子母細胞的比例5深綠1∶2第一次減數分裂前期82%8深綠1∶2第一次減數分裂前期、中期79%11淺綠2∶3第一次減數分裂中期、末期81%14淺綠4∶5第二次減數分裂中期、末期84%17淺綠4∶5第二次減數分裂中期、末期87%20淡黃接近1∶1四分孢子50%,成熟花粉粒占50%23黃白接近1∶1四分孢子30%,成熟花粉粒占70%25～28白色2∶1全部為成熟花粉粒