三種常見(jiàn)園林植物根尖細(xì)胞有絲分裂的觀察與比較

樊曉紅 陳麗芳

(廣東省廣州市玉巖中學(xué) 510530)

“觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂”是高中生物學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，多數(shù)版本教材推薦使用的實(shí)驗(yàn)材料是洋蔥。洋蔥根尖可以通過(guò)水培直接獲得，受地域的限制較小。有人研究了利用大蒜根尖觀察分生組織有絲分裂[1，2]，獲得了較好的效果。也有人嘗試使用紅蔥、蠶豆、風(fēng)信子等植物根尖，發(fā)現(xiàn)只要方法得當(dāng)，都可以觀察到有絲分裂現(xiàn)象[3，4]。本文以洋蔥為對(duì)照，研究了三種常見(jiàn)的園林植物蔓花生、白蝴蝶合果芋、大葉紅草的根尖細(xì)胞有絲分裂，測(cè)定了這幾種植物的生根速度及有絲分裂指數(shù)，探討了其作為觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)材料的可行性和優(yōu)越性，為中學(xué)生物學(xué)拓展實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 材料 蔓花生(Arachisduranensis)、白蝴蝶合果芋(Syngoniumpodophyllum)、大葉紅草(Alternantherabrasiliana)均采自廣州市蘿崗區(qū)公園或路邊綠化帶。洋蔥購(gòu)自蘿崗鎮(zhèn)菜市場(chǎng)。

1.2 儀器 顯微鏡(NIKON E200)、載玻片、蓋玻片、鑷子、滴管、剪刀、刀片、培養(yǎng)皿、吸水紙。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法 ①根尖的培養(yǎng)。采集來(lái)的3種植物，分別挑選鮮嫩、莖節(jié)上有根突的枝條，每根枝條保留5個(gè)左右莖節(jié)，剪去過(guò)多的葉子，置于盛有適量清水的燒杯中，室溫(25℃～30℃)培養(yǎng)。洋蔥切去老根，置于盛滿水的燒杯上，每天換水。②臨時(shí)裝片制作。 臨時(shí)裝片按人教版高中生物學(xué)教材提供的植物根尖有絲分裂裝片制作方法進(jìn)行； 8∶00～16∶00每隔2h挑選生長(zhǎng)健壯的根尖，剪取1 cm置于解離液(15%鹽酸∶95%酒精=1∶1)中解離約2～5 min，改良苯酚品紅染色30 min。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) ①根尖產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)。每24 h測(cè)量記錄生根數(shù)量(根長(zhǎng)大于1 mm的根尖即計(jì)入生根數(shù)量),統(tǒng)計(jì)9 d。②分裂指數(shù)計(jì)算。有絲分裂的中、后、末期較易判定，前期跟間期細(xì)胞不容易區(qū)分，本研究以看到形態(tài)清晰的染色體為標(biāo)準(zhǔn)，看到即判為前期，看不到即判為間期細(xì)胞。有絲分裂指數(shù)(MI)=(處于分裂期細(xì)胞數(shù)目÷細(xì)胞總數(shù))×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 幾種材料根尖產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)和比較 表1列出了四種植物水培后產(chǎn)生根的時(shí)間和數(shù)量。從表中可以看到，洋蔥經(jīng)過(guò)冷藏解除休眠，培養(yǎng)1 d即開(kāi)始長(zhǎng)出根尖，7 d后達(dá)到最大數(shù)目23條，之后不再增加。三種園林植物中，蔓花生生根較快，1 d后長(zhǎng)出根尖，8 d達(dá)到頂峰，最大數(shù)目41 條。白蝴蝶合果芋前3 d生根較慢，但8 d后根尖數(shù)都超過(guò)了洋蔥(28條)。大葉紅草雖然也是2 d后出根，但6 d后生根數(shù)目快速增加，9 d時(shí)達(dá)102條。該植物不僅在膨大的莖節(jié)處根尖稠密，莖節(jié)之間的地方也長(zhǎng)出根尖。

表1 4種植物生根數(shù)量

2.2 洋蔥、蔓花生、白蝴蝶合果芋、大葉紅草根尖細(xì)胞染色體形態(tài)比較 圖1是四種植物根尖臨時(shí)裝片圖。從圖1可以看到四種植物均可觀察到清晰的有絲分裂不同分裂期的分裂相。洋蔥、大葉紅草、白蝴蝶合果芋的細(xì)胞較大，染色體形態(tài)都比較清晰，蔓花生細(xì)胞稍小，較難看清各條染色體的形態(tài)，大葉紅草染色體明顯多于其他三種植物。四種植物細(xì)胞染色體均染色較深、容易觀察，洋蔥和大葉紅草間期細(xì)胞核染色均勻且顏色較深，蔓花生和白蝴蝶合果芋細(xì)胞核染色較淺，且蔓花生細(xì)胞核染色不均勻，呈現(xiàn)深色斑點(diǎn)。

圖1 四種植物根尖細(xì)胞的有絲分裂

2.3 四種植物根尖分裂指數(shù)比較 圖2記錄了四種植物不同時(shí)段的有絲分裂指數(shù)。從8∶00到16∶00，四種材料根尖分生組織有絲分裂指數(shù)一天內(nèi)的變化趨勢(shì)基本相同，細(xì)胞有絲分裂上午高于下午，高峰都是10∶00左右。除蔓花生外，其他三種植物下午也有一個(gè)分裂小高峰。10∶00時(shí)大葉紅草和洋蔥的分裂指數(shù)接近，達(dá)16.7%以上，白蝴蝶合果芋和蔓花生相對(duì)較低，但也都在10%以上。

圖2 四種材料根尖細(xì)胞分裂指數(shù)比較圖

3 結(jié)論

白蝴蝶合果芋、大葉紅草都具氣生根，生長(zhǎng)快速、耐瘠耐剪、取材便利，且有絲分裂容易觀察、分裂指數(shù)相對(duì)較高，適合作為大批量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)的材料。也可作為實(shí)驗(yàn)課備選生物材料，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同植物細(xì)胞有絲分裂進(jìn)行比較，提高學(xué)生對(duì)生物細(xì)胞多樣性和有絲分裂過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

(基金項(xiàng)目：廣東省教育科研“十二五”規(guī)劃2012年度研究項(xiàng)目：高中生物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化研究，No.2012YQJK085)