實驗探究細胞有絲分裂

■山東省濟寧市兗州區第一中學 趙玉鳴

無籽西瓜、草莓等特別誘人，但總有人認為它們是轉基因水果。起初我也以為它們是添加了激素或通過轉基因技術形成的，通過查閱資料、請教老師，我了解到，無籽西瓜是通過多倍體育種的方法培育出來的。多倍體在植物中廣泛存在，如草莓、香蕉、菊花等，植物細胞有絲分裂與多倍體的培育密切相關。

這些發現引發了我濃厚的興趣和探索欲，于是我決定通過在顯微鏡下觀察洋蔥根尖來認識細胞有絲分裂各個時期的特點，形成對細胞有絲分裂的感性認識。

一、觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂

（一）培養洋蔥根尖

將3個洋蔥放在廣口瓶上，瓶內裝滿清水，讓洋蔥底部接觸瓶內水面，置于24℃的室內環境中培養。配制解離、漂洗、染色所需溶液。

（二）制作裝片

1.解離

剪取4～6個洋蔥根尖（每個2～3mm），立即放入盛有鹽酸和酒精的1∶1混合液中3～5min，使組織中的細胞相互分離。

2.漂洗

待根尖酥軟后用鑷子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗約10min，洗去藥液，防止解離過度。

3.染色

把漂洗的根尖放入盛有質量濃度為0.01g/mL的龍膽紫溶液的玻璃皿中染色3～ 5min。

4.制片

在載玻片上滴一滴清水，把根尖放入清水中，蓋上蓋玻片，在蓋玻片上加一塊載玻片，并用拇指輕壓，使細胞分散開，便于觀察。

完成以上步驟后，我把做好的臨時裝片放在高倍顯微鏡下，觀察各個分裂期細胞內染色體的形態和分布。遺憾的是，受實驗室條件限制，顯微鏡不能與攝像機、電腦連接，圖像無法在大屏幕上顯示，通過攝像機只能看到一個模糊的影像。

圖1 觀察洋蔥根尖

怎么辦？我想到了一個更直觀的辦法：可不可以設計模擬實驗，根據觀察到的現象簡單手繪視野內的模型？

二、用毛線模擬細胞有絲分裂過程

1.用白色KT板代表分裂周期的細胞，用鉛筆在紙板上畫出核膜、紡錘體。

2.毛線代表染色體，毛線條數代表DNA分子數，實驗中取體細胞染色體數為4。分別對折四種顏色的毛線，并將其旋轉成粗細不同的兩種線段，中間用按扣（代表著絲點）固定，代表不同的染色體。

3.把四種顏色的毛線交叉放在紙板中。

前期：從細胞的兩極發出紡錘絲，形成一個梭形的紡錘體。染色體散亂地分布在紡錘體的中央。

中期：紡錘絲牽引染色體運動，每條染色體的著絲點排列在細胞中央的一個平面上。染色體形態穩定，數目清晰。

后期：各染色體著絲點一分為二，染色單體也相應分開，并各自隨著紡錘絲的收縮而移向兩極，紡錘絲隨染色單體的運動逐漸消失。

末期：分開在兩極的染色體各自組成新的細胞核，在細胞質中央赤道板處形成新的細胞壁，使細胞分裂，形成兩個子細胞。此時細胞進入分裂間期。

圖2 手繪顯微鏡視野內的模型

三、實驗收獲

通過模擬實驗，我更直觀地體驗了細胞有絲分裂的奇妙，掌握了細胞有絲分裂各個時期對應的特點，理解了細胞有絲分裂過程中DNA、染色體和姐妹染色單體的變化。

在掌握植物細胞有絲分裂原理的基礎上，人們就可以誘導染色體加倍（多倍體植株）獲得莖桿粗壯、糖類和蛋白質等營養物質含量多的植物新品種。在生物體的生長過程中，細胞有絲分裂使得細胞內的遺傳物質進行復制后再準確地分配到子細胞中，從而保證生物性狀的穩定性。

細胞有絲分裂過程中出現異常是形成新品種或新物種的途徑，對生物進化和生物多樣性的形成有重要意義，也能為育種過程中不育系的培育提供新途徑。