植物細(xì)胞有絲分裂實驗改進(jìn)

何亞蓉 齊向英

摘要：以洋蔥和大蒜為實驗材料，通過生根、解離、染色、壓片的對比發(fā)現(xiàn)，大蒜具有培養(yǎng)簡便、發(fā)根數(shù)量多且細(xì)、7～14d內(nèi)根生長速度快、生長點明顯，解離時間短，壓片成功率高，實驗效果明顯的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：有絲分裂;生物實驗;實驗改進(jìn)

《植物細(xì)胞有絲分裂觀察》是高中生物學(xué)中一個經(jīng)典的驗證性實驗，因洋蔥培養(yǎng)方便，根尖生長周期短，分生區(qū)處于分裂期的細(xì)胞數(shù)目多，因此洋蔥常作為植物細(xì)胞有絲分裂觀察的材料。但洋蔥用作實驗材料存在生根階段水質(zhì)易渾濁、生根數(shù)量少、速度慢、壓片不易成功等問題。以洋蔥和大蒜作為實驗材料進(jìn)行多方面綜合對比，以期獲得更好的觀察實驗材料和實驗效果。

1實驗材料與方法

1.1材料

市售洋蔥、大蒜

1.2方法

1.2.1實驗材料培養(yǎng)

室溫下將洋蔥和大蒜放在培養(yǎng)瓶中，自來水水培生根并記錄洋蔥和大蒜的生根情況。

1.2.2取材

洋蔥：早晨10：00在距離根尖2～3mm處取材。

大蒜：早晨8：00至下午18：00每小時在根尖生長點處取材。

1.2.3解離

用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精混合液（1：1）浸泡根尖5min，觀察并記錄大蒜根尖細(xì)胞1～5min內(nèi)解離情況。

1.2.4漂洗

用清水漂洗根尖約10min，防止過度解離和中和反應(yīng)的發(fā)生。

1.2.5染色

用質(zhì)量濃度為0.02g/ml龍膽紫溶液染色，洋蔥染色5min，觀察并記錄大蒜根尖細(xì)胞從1～5min內(nèi)染色情況。

1.2.6壓片

用鑷子將根尖弄碎蓋蓋玻片，拇指輕輕按壓使細(xì)胞分散。實驗前將蓋玻片和載玻片浸潤在蒸餾水中，利用水的表面張力使載玻片和蓋玻片之間更加貼緊，減少氣泡產(chǎn)生。若有氣泡產(chǎn)生用鑷子在氣泡處輕輕按壓，逐出氣泡。

2結(jié)果與分析

2.1培養(yǎng)簡便度對比

洋蔥雖個頭較大但水培生根過程中乳狀分泌物較多，2～3d培養(yǎng)瓶內(nèi)變渾濁，如不及時更換培養(yǎng)水很容易造成污染，而大蒜的個頭較小，培養(yǎng)過程中分泌物較少，取放、換水十分方便。

2.2生根能力對比

“植物細(xì)胞有絲分裂觀察實驗”位于高中必修一，洋蔥在氣溫較低的冬季不易生根，大部分市售洋蔥經(jīng)保鮮處理后，生根率大幅下降，嚴(yán)重影響實驗效果[1]。我們在水培過程中發(fā)現(xiàn)水培生根初期洋蔥鱗莖盤的周邊陸續(xù)開始長出根，在第5d長出第一條新根，而大蒜從第3d開始每個蒜瓣的鱗莖盤周邊都開始冒出白色的新根點。

2.3生根數(shù)量對比

洋蔥根在7～14d內(nèi)數(shù)量增加較快，由1～3條根增加到10條左右。隨機(jī)選取3顆同一批生根的洋蔥鱗莖進(jìn)行條數(shù)統(tǒng)計，結(jié)果顯示：洋蔥在第7d時平均條數(shù)達(dá)到4.54條;第14d時平均條數(shù)達(dá)到13.0條;第21d時平均條數(shù)達(dá)到17.67條。

大蒜在第5～7d時有大量根冒出，第7d根的平均條數(shù)達(dá)到26.67條;根在7～14d內(nèi)急劇增加，同時大蒜的鱗芽開始生長，第14d統(tǒng)計結(jié)果顯示大蒜的平均根數(shù)已達(dá)到90.8條。第21d單個環(huán)抱鱗莖生根數(shù)達(dá)到110.7條。通過對大蒜的每個蒜瓣根數(shù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，每個蒜瓣最少能生出7條根，大多數(shù)都能生出15～20條根，部分能生出35條以上。數(shù)據(jù)見表1。

2.4根生長速度對比

隨機(jī)選取3顆同一批生根的洋蔥鱗莖進(jìn)行根長統(tǒng)計，結(jié)果顯示：第7d時平均根長可以達(dá)到1.10cm;第14d時平均根長達(dá)到1.90cm;第21d時平均根長達(dá)到11.10cm。

大蒜在第7d根長平均值為0.52cm，7～14d內(nèi)根的長度也迅速增加，第14d統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)這一時期根長變化較大，最長根長達(dá)3.73cm，最短根剛從鱗莖盤上萌出，這一時期的平均根長為2.39cm。第21d時平均根長達(dá)到5.75cm。由此可知，用大蒜作實驗材料在14d內(nèi)便可取材實驗而洋蔥所需時間較長。數(shù)據(jù)見表2。

2.5根狀態(tài)對比

實驗染色時發(fā)現(xiàn)洋蔥根尖較粗，在經(jīng)龍膽紫染色劑染色后，根尖組織明顯變硬，壓片時容易產(chǎn)生氣泡。大蒜根尖較纖細(xì)，壓片時不易產(chǎn)生氣泡。

3討論

經(jīng)多次實驗，得出大蒜進(jìn)行植物根尖細(xì)胞有絲分裂觀察實驗的最佳取材時間與位置，并確定了解離時間和染色時間。

3.1取材時間與位置

當(dāng)大蒜的根長達(dá)到3～4cm時，在距離根尖2～3mm處可以清晰地觀察到一個白點，此點為大蒜根尖生長點，學(xué)生可依據(jù)生長點準(zhǔn)確找到大蒜根分生區(qū)，從而順利取材。大蒜有絲分裂最旺盛時間分別為上午9：00～10：00和下午14：00～15：00，此時段最適合取材觀察。

3.2解離時間

解離是為了用藥液將組織中的細(xì)胞相互分離，便于觀察。解離時間過短，鹽酸無法徹底溶解細(xì)胞間中膠層，軟化細(xì)胞壁，會導(dǎo)致壓片時細(xì)胞不易分散;解離時間過長會導(dǎo)致根尖過于酥軟，無法進(jìn)行漂洗和染色且染色體容易被破壞。大蒜根尖比較纖細(xì)不宜過久解離，經(jīng)多次實驗觀察發(fā)現(xiàn)，大蒜根尖最佳解離時間為3min。

3.3染色時間

染色時間的控制在整個實驗過程中舉足輕重。染色時間過短會導(dǎo)致染色體著色過淺，難以觀察。染色時間過長會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)充滿染色劑，視野模糊無法觀察。經(jīng)多次實驗觀察發(fā)現(xiàn)，大蒜根尖最佳染色時間為4min。

3.4實驗觀察

經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)用大蒜作為實驗材料易染色，不易產(chǎn)生氣泡，很容易觀察到分生區(qū)細(xì)胞的分裂期。

4結(jié)論

綜上所述，大蒜的培養(yǎng)過程簡便、生根能力強(qiáng)、解離時間短、取材位置明顯、根質(zhì)細(xì)軟，實驗改進(jìn)后每個裝片都可以觀察到有絲分裂前、中、后、末四個時期的分裂相，效果顯著，更適合作為植物根尖細(xì)胞有絲分裂觀察的材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡麗麗，鄭濤.“觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”實驗設(shè)計[J].生物學(xué)教學(xué)，2019，44（01）：48-49.

作者簡介：

何亞蓉（1997-），女，陜西定邊人，在讀碩士，研究方向：學(xué)科教學(xué)生物。

齊向英（1980-），男，陜西寶雞人，副教授，研究方向：教師培訓(xùn)和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化。