金魚藻作為植物學實驗材料的探討

李春妹 周仁超 凡 強 黃椰林 劉 瑩

（中山大學生命科學學院 廣東廣州 510275）

植物學實驗是高等院校生物類專業的一門必修課程，是學習植物形態結構、分類和進化的實踐型課程，是植物學課程體系的重要組成部分，為學生后續的專業課程學習和科研工作奠定基礎。在傳統植物學實驗課程中，驗證性實驗占主體，設計性實驗占比率較低，甚至沒有[1]。對低年級的本科生而言，驗證性實驗在鞏固植物學理論知識和培養基礎的實驗技能方面不可或缺，但在培養學生創新思維和分析解決問題能力等方面存在不足[2]。如何在驗證性實驗中培養學生的科學思維和創新能力是每一位教師都需要探索的課題。

實驗材料的選擇是提升植物學實驗課程教學效果的重要因素之一[3]。尤其是在植物形態解剖部分，用一種實驗材料觀察多個解剖結構，可減少制片的次數，節省時間，且有利于學生理解知識點之間的相互聯系。本文結合植物學實驗的教學特點，對金魚藻（Ceratophyllum demersum）進行解剖觀察，詳細說明選其作為植物學實驗材料的優點，以及在實驗課程中所涉及的實驗內容和設計性實驗項目。

1 金魚藻作為植物學實驗材料的優點

1.1 分類位置特殊 金魚藻屬于金魚藻科金魚藻屬。在APGⅣ被子植物分類系統中，金魚藻科演化枝與真雙子葉植物演化枝為姐妹關系，二者共同組成單子葉植物演化枝的姐妹群，系統發育位置特殊，可與植物學實驗的分類部分內容相聯系。

1.2 材料易獲得 金魚藻是世界性分布的沉水植物，生于池塘、湖泊和溝渠的靜水中，我國南、北各地均有分布[4]，是一種優良的動物飼料和食草魚類餌料，也是一種極具觀賞價值的水草，可通過購買獲取，且價格低廉，在野外也容易采集。

1.3 軟硬程度適中 植物學實驗中，觀察新鮮的植物材料的形態特征和內部結構等，一般需要通過徒手切片法制作水藏玻片進行鏡檢。金魚藻的莖和葉的軟硬程度適中，無需使用額外的支撐物即可進行徒手切片。

1.4 具有典型的水生植物的特征 金魚藻是多年生的沉水植物，其莖平滑，具有分枝。葉輪生，1～2次二叉狀分裂，裂片絲狀條形，邊緣僅一側有數細齒[4]（圖1a）。詳細結構特征見金魚藻的解剖圖（圖1）。

2 金魚藻在植物學實驗中的應用

2.1 植物組織的觀察

1）儲藏薄壁組織：徒手對莖和葉制作橫切片，鏡檢發現莖皮層薄壁細胞及葉肉內含有大量的儲藏顆粒（圖1c、1g）；使用碘液進行染色，鏡檢驗證顆粒被染成藍色，為淀粉粒。由此可見，金魚藻的莖和葉均具有儲藏功能。

圖1 金魚藻的解剖圖

2）通氣薄壁組織：肉眼可見金魚藻葉內具有大量氣腔（圖1b）。鏡檢葉的縱橫切片發現，葉的皮層薄壁細胞內具有1～2列氣腔，在同一列的相鄰氣腔之間具有由小型細胞組成的分隔端壁，端壁上具有通氣通道，使葉內的氣腔連成一體（圖1c、1e、1f）。莖的皮層細胞在靠近維管束的周圍有一圈排列整齊、大小不等的氣腔（圖1g）。由此可見，金魚藻具有發達的通氣組織，有利于增加植株的浮力，捕獲更多的陽光。

2.2 植物葉結構的觀察 植物的生長受到水分和光照等因子的影響。在不同的生境下生長，可表現出結構上的差異，特別是葉的變化最為顯著。金魚藻具有典型的水生植物的葉結構特征。其葉絲狀，鏡檢葉橫切片，可見表皮細胞壁薄，無角質層或角質層很薄，無氣孔和表皮毛，表皮細胞含有葉綠體；葉肉不分化為柵欄組織和海綿組織，具有發達的通氣組織；機械組織和維管組織退化，特別是木質部不發達（圖1d）。

金魚藻可用于不同生境下植物葉片結構的比較觀察。夾竹桃是典型的旱生植物。在實驗課中設計將金魚藻和夾竹桃的葉片結構進行解剖比較觀察，學生能更直接觀察到水生植物與旱生植物的葉片結構的差異。引導學生根據解剖觀察結果，與植物的習性、生存環境等加以聯系，分析討論差異的原因，讓學生了解植物解剖結構、功能及生境之間的相關性，充分理解植物是如何適應不同的生境從而獲得生存所需的空間和資源。

3 總結

在實驗教學的過程中，可通過適當增加新的實驗材料，鼓勵學生自帶植物材料，或設計合理的實驗項目以提升實驗教學效果。如此，學生可用更為多樣化且感興趣的材料進行學習，觀察到教材中并未提及的實驗結果，感受到探索的樂趣，激發學生的學習積極性，在加深植物學知識學習的同時，也可有效鍛煉學生科學推理能力，培養學生的科學思維和創新能力。