電子顯微鏡在園藝專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中應(yīng)用的可行性研究

摘 要 本文介紹了電子顯微鏡的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡在園藝專業(yè)學(xué)生大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行分析，結(jié)果表明：掃描電子顯微鏡，前處理可以指導(dǎo)學(xué)生掌握后自行操作，在儀器使用上，大部分步驟都可以在教師的指導(dǎo)下自行操作完成，適合對(duì)學(xué)生開放；而由于透射電子顯微鏡的樣品前處理涉及有毒藥品和特別精密的儀器，所以有很多步驟不適合讓學(xué)生自主操作，所以不適合對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)行開放。

關(guān)鍵詞 園藝 大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目 電子顯微鏡

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.021

Abstract This paper introduces the related knowledge and the application of electron microscopy， scanning electron microscopy and transmission electron microscopy in the College of horticulture students innovation project were analyzed， results showed that： scanning electron microscopy， pretreatment can guide students to master their own operations in the use of instruments， most steps can be operated under the guidance of Teachers themselves complete， suitable for students to open； and because the transmission electron microscopy sample preparation involving toxic drugs and special precision instruments， so there are a lot of steps is not suitable for students' autonomous operation， so it is not suitable for open innovation project for college students.

Keywords Horticulture； College students' innovative project； electron microscope

0 前言

創(chuàng)新能力的提高和培養(yǎng)不單單關(guān)系到學(xué)生的自我發(fā)展，也影響到國(guó)家的發(fā)展。作為擁有大型儀器的測(cè)試中心，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該給有新想法、有能力的教師和學(xué)生提供良好的儀器條件。園藝專業(yè)是湖北省品牌專業(yè)，教育部綜合改革試點(diǎn)專業(yè)，也是教育部和財(cái)政部的第一類特色專業(yè)的建設(shè)點(diǎn)。本文將分析在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生對(duì)電子顯微鏡的利用存在的問(wèn)題，一方面可以提高園藝專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新水平，另一方面有利于大型儀器電子顯微鏡的開放方式的探討。

1 電子顯微鏡在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中的應(yīng)用

隨著電鏡技術(shù)的不斷發(fā)展，其與農(nóng)學(xué)、園林、園藝等學(xué)科的應(yīng)用越加緊密。①在園藝學(xué)科的教學(xué)和科研中，可通過(guò)透射電子顯微鏡對(duì)植物細(xì)胞的細(xì)胞壁、生物膜、葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等，可以利用掃描電鏡對(duì)花粉，葉片氣孔，腺體等的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。②

1.1 掃描電子顯微鏡試驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題

首先是在教師的指導(dǎo)下，一組同學(xué)進(jìn)行了掃描電子顯微鏡的處理。掃描電子顯微鏡生物樣品處理一般是以下步驟：取材—漂洗—固定—漂洗—脫水—置換—干燥—鍍膜—電鏡觀察等步驟。③④⑤

在掃描電子顯微鏡生物樣品前處理發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題有：

（1）由于是生物樣品，所以取材時(shí)要做到“動(dòng)作快、部位準(zhǔn)”，但有的同學(xué)取材太猶豫，有的手指壓到了材料，有的材料過(guò)大等等，不過(guò)通過(guò)反復(fù)練習(xí)可以糾正這些問(wèn)題。

（2）由于掃描電子顯微鏡，對(duì)所取樣品的表面的要求十分嚴(yán)格，所以必須要清洗干凈，否則可能導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷或觀察困難。另外，在樣品清洗完畢后要在短時(shí)間內(nèi)投入到固定液內(nèi)，而有的學(xué)生間隔時(shí)間太長(zhǎng)，督促后可以改正。

（3）由于大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的學(xué)生都為園藝專業(yè)的學(xué)生，而他們的課程比較多，而整個(gè)前處理需要的時(shí)間較長(zhǎng)，所以固定樣品時(shí)間也根據(jù)其課程時(shí)間而有所延長(zhǎng)。在具體操作上，有的同學(xué)藥品安全意識(shí)比較低，而作為固定液的戊二醛是可以殺死細(xì)胞的，所以當(dāng)有的同學(xué)將其弄到手上后，皮膚出現(xiàn)了變黃、蛻皮現(xiàn)象，因而有必要提高學(xué)生的安全意識(shí)。

（4）脫水過(guò)程中，用到的是乙醇的梯度脫水，由50%、70%、80%、90%、100%的乙醇各15分鐘，而有的同學(xué)操作過(guò)慢，在更換乙醇的過(guò)程中，使得樣品暴露在空氣中的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，尤其是高濃度乙醇的情況下就導(dǎo)致乙醇快速揮發(fā)，而使細(xì)胞變形，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這個(gè)在上鏡觀察后十分明顯，學(xué)生們也認(rèn)識(shí)到了問(wèn)題所在，有利于問(wèn)題的更正。

（5）置換用到叔丁醇，而叔丁醇有一個(gè)特點(diǎn)就是熔點(diǎn)是25.3℃，所以室內(nèi)溫度低的時(shí)候就會(huì)凝固，體積大的降溫較慢，但對(duì)于體積比較小的，換液用的針頭、吸管等就很容易凝固、堵塞，使得試驗(yàn)不能正常進(jìn)行，學(xué)生們通過(guò)加熱使溶化后繼續(xù)試驗(yàn)。

（6）干燥是在冷凍干燥器上進(jìn)行的，由于容量有限，而有的同學(xué)由于在置換最后一步加入太多的叔丁醇，使得干燥時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而解決問(wèn)題。

（7）由于離子濺射儀噴鍍的是鉑金，因?yàn)閮r(jià)格昂貴，所以只能由教師親自操作。但在鍍金前粘貼樣品的時(shí)候，是可以讓學(xué)生來(lái)處理的，但是也出現(xiàn)了問(wèn)題：有的同學(xué)按壓樣品面積太大，使得上鏡后，完整樣品視野難尋；有的同學(xué)用力太小使得樣品與導(dǎo)電膠接觸不良，不能將電荷導(dǎo)走而影響到試驗(yàn)結(jié)果的獲得。

（8）在使用掃描電子顯微鏡的過(guò)程中，由于是大型貴重儀器，開機(jī)、關(guān)機(jī)以及樣品更換，為了安全起見不讓學(xué)生操作，但對(duì)于樣品的觀察，在調(diào)好基本條件后，學(xué)生可以對(duì)樣品進(jìn)行觀察，可以調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，焦距，移動(dòng)視野等。

1.2 透射電子顯微鏡試驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題

透射電子顯微鏡生物樣品處理一般是以下步驟：取材—漂洗—戊二醛前固定—漂洗—鋨酸后固定—漂洗—梯度脫水—浸透—包埋聚合—超薄切片—染色—干燥—電鏡觀察等步驟。

（1）取材、漂洗、戊二醛前固定、漂洗以及脫水所遇到的問(wèn)題與掃描電子顯微鏡相似。

（2）鋨酸后固定中用到了鋨酸，鋨酸又名四氧化鋨，是一種具有強(qiáng)烈刺激味的試劑。因?yàn)橛玫戒~酸這種劇毒試劑，它容易蒸發(fā)，它的蒸氣對(duì)眼睛角膜、皮膚、呼吸道粘膜等有傷害作用，為了安全沒有讓學(xué)生自主操作。

（3）包埋過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題有：配包埋劑時(shí)，有的試劑沒有攪拌均勻，有的產(chǎn)生了氣泡；由于皮膚接觸包埋劑，可能會(huì)引起皮炎，所以需要格外小心。鑒于步驟復(fù)雜而且容易出問(wèn)題，所以只能由教師親自處理。

（4）超薄切片機(jī)也是精密儀器，而且超薄切片由于用到鉆石刀也非常容易出問(wèn)題，且價(jià)格昂貴，所以只能由教師操作。

（5）染色步驟對(duì)時(shí)間和外界條件要求十分嚴(yán)格，也沒辦法讓學(xué)生操作。

（6）透射電子顯微鏡的上級(jí)操作較掃描電子顯微鏡復(fù)雜得多，且一次只能放1個(gè)樣品，所以學(xué)生基本上不能獨(dú)立操作，需要教師加以指導(dǎo)。

1.3 總結(jié)

如上文所述的掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題可知，電鏡是大型精密儀器之一，工作周期性較長(zhǎng)、工作繁復(fù)。因此，若要操作好電鏡，使結(jié)果得以真實(shí)記錄，對(duì)于園藝專業(yè)大學(xué)生開設(shè)創(chuàng)新項(xiàng)目就顯得至關(guān)重要。掃描電子顯微鏡，前處理可以指導(dǎo)學(xué)生掌握后自行操作，在儀器使用上，只有少數(shù)的幾個(gè)步驟需要教師操作外，其他步驟都可以在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生自行操作完成。而由于透射電子顯微鏡的樣品前處理涉及有毒藥品和特別精密的儀器，所以有很多步驟不適合讓學(xué)生自主操作，這樣就限制了學(xué)生的自主性，所以不適合對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)行開放。

基金項(xiàng)目：湖北民族學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目“電子顯微鏡在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中應(yīng)用的研究”，項(xiàng)目編號(hào)：2015JY050

注釋

① 劉學(xué)春，郭延奎，崔德才.高等林業(yè)院校生物顯微鏡技術(shù)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)教育，2001（6）：36-38.

② 王金泉，吳輝，王琦，翟少華. 生物電子顯微學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)高等院校研究生教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2016.30：152-153.

③ 陳文婷，李慧靈，肖強(qiáng)，卜貴軍.木芙蓉不同時(shí)期花的結(jié)構(gòu)變化研究[J].北方園藝，2016.7：50-54.

④ 李慧靈，張美凱，陳凱飛，張歡，卜貴軍.地果葉表面微觀形態(tài)的觀察[J].養(yǎng)殖技術(shù)顧問(wèn)，2014.12：288.

⑤ 李慧靈，陳凱飛，張美凱，張歡，卜貴軍，肖強(qiáng).利用掃描電鏡研究草甘膦對(duì)地果的傷害[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014.28：139-143.