植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種好材料
——吊蘭

付學(xué)鵬, 楊曉杰, 張偉偉, 高聰婷

(齊齊哈爾大學(xué) 生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院， 黑龍江 齊齊哈爾 161006)

植物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物類本科各專業(yè)(如生物科學(xué)、生物技術(shù)、園林、園藝等)學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)后所接觸到的第一門專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)課程，是植物學(xué)理論課程的必要補(bǔ)充，對(duì)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課程，提高學(xué)生的基本科學(xué)素質(zhì)、實(shí)踐動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力有著重要的作用。植物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基本技術(shù)與基本驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，基本技能包括顯微鏡的使用、臨時(shí)水裝片的制作、徒手切片的制作、植物切片染色技術(shù)等；基本驗(yàn)證內(nèi)容包括植物細(xì)胞的觀察、植物細(xì)胞有絲分裂觀察、植物組織觀察，以及植物根、莖、葉、花解剖觀察，還有花粉小孢子母細(xì)胞系統(tǒng)發(fā)育觀察、植物種屬分類比較等。植物學(xué)實(shí)驗(yàn)大綱中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大約占實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的70%，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較多。探索創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)大學(xué)生的科研思維和科研創(chuàng)新能力，是高等學(xué)校教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。在這種情況下把驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)用新的植物材料以及設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)過程來補(bǔ)充十分必要。

近年來，高等學(xué)校在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革方面取得了很好的成效，減少了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加了探索創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目。很多學(xué)者在實(shí)驗(yàn)課中摸索、實(shí)踐更好的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)材料的選擇。通過試驗(yàn)多種植物材料，發(fā)現(xiàn)觀賞植物吊蘭是一種較好的應(yīng)用于植物學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的好材料。

1 吊蘭作為植物學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)

吊蘭是百合科吊蘭屬的一種觀葉植物，宿根草本，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝飾和空氣凈化。研究表明，吊蘭能很好地吸收有毒的氣體如甲醛[1-2]。植物學(xué)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)中并沒有把吊蘭作為實(shí)驗(yàn)的植物材料，我們?cè)谥参飳W(xué)實(shí)驗(yàn)改革中發(fā)現(xiàn)吊蘭是一種較為理想的用于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的植物材料，在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)多個(gè)內(nèi)容中都可以吊蘭為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行探索創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

(1) 吊蘭品種多、觀賞價(jià)值高。作為室內(nèi)觀賞植物，吊蘭的栽培品種很多，如吊蘭、紫吊蘭、花吊蘭、金心吊蘭、銀邊吊蘭等。由于吊蘭屬于喜陰植物，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)同時(shí)栽培各種品種的吊蘭，既增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室的美化效果，又能讓學(xué)生觀察和比較不同品種間的差異，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物種多樣性的認(rèn)識(shí)。

(2) 吊蘭可以吸收有害氣體。植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室由于永久裝片和各種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的存放，常常會(huì)使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有害氣體積累，而吊蘭能夠吸收多種有害氣體，特別是對(duì)甲醛的吸收能力比較強(qiáng)，能夠有效凈化實(shí)驗(yàn)室空氣。

(3) 吊蘭材料易培養(yǎng)。吊蘭養(yǎng)殖容易，適應(yīng)性強(qiáng)，四季常綠，不需要特別的培養(yǎng)環(huán)境，可以滿足任何季節(jié)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)?？杉羧〉跆m匍匐莖上的簇生莖葉(實(shí)際上就是一棵新植株幼體，有葉和氣生根)，直接將其栽入花盆內(nèi)培植即可。

(4) 吊蘭可用于植物學(xué)觀察的生物學(xué)特征豐富。吊蘭可以基質(zhì)培也可以水培，匍匐莖上的簇生莖葉上會(huì)生出氣生根，便于觀察和比較吊蘭不同生境(如土培、水培、氣生)下的根的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2 吊蘭用于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)中縮短了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，而大部分時(shí)間用于開放性的實(shí)驗(yàn)研究。

(1) 吊蘭用于植物細(xì)胞和有絲分裂觀察。常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，用的材料是洋蔥或大蒜根尖，但是大學(xué)生在高中甚至初中時(shí)期的生物課實(shí)驗(yàn)中就是用的洋蔥或大蒜根尖，學(xué)生往往興趣不大。本實(shí)驗(yàn)中可以用土培、水培甚至匍匐莖上新植株的氣生根。尤其值得注意的是一盆吊蘭可以長出多個(gè)匍匐莖，每個(gè)匍匐莖上生出多個(gè)新植株，每個(gè)一年生的新株可以發(fā)出約10個(gè)可供實(shí)驗(yàn)用的根尖，通過取用新植株的氣生根可以避免將吊蘭進(jìn)行破壞性取樣，不影響母株的繼續(xù)生長。氣生根尖中可以觀察到極多的細(xì)胞分裂相[3]。

(2) 吊蘭用于植物根的顯微解剖觀察。吊蘭的根肉質(zhì)肥厚、白色，易于做徒手切片。吊蘭是單子葉植物，顯微結(jié)構(gòu)觀察可以看到吊蘭根的木質(zhì)部是多原型的，內(nèi)皮層呈5面加厚的馬蹄形(見圖1)。除此之外，還可以進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，如不同生境(基質(zhì)培、營養(yǎng)液培和匍匐莖上新植株的氣生根)中吊蘭根系的形態(tài)和顯微解剖結(jié)構(gòu)比較觀察[4-6]、吊蘭根的負(fù)向光性觀察[7]等。通過分組進(jìn)行課前準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)課上開展有目的性的研究，課堂上完不成的內(nèi)容可以通過開放實(shí)驗(yàn)室的形式在課下完成。通過這種形式還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、動(dòng)手能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、分析總結(jié)能力和論文寫作等綜合性能力。通過自己徒手切片做出來的臨時(shí)裝片，極易使學(xué)生獲得成就感。

圖1 吊蘭根橫切面(示內(nèi)皮層和中柱,10×40)

(3) 吊蘭用于植物葉片解剖觀察和葉綠體觀察。觀察葉綠體的實(shí)驗(yàn)所用菠菜不容易撕取表皮，蘚類和黑藻易受季節(jié)和地點(diǎn)的限制，而用吊蘭觀察葉綠體易于操作，觀察清晰。吊蘭是耐蔭的單子葉植物，長時(shí)間蔭蔽處理、半蔭蔽處理以及光照都會(huì)對(duì)吊蘭葉片的葉綠體和葉綠素含量有影響。因此，在進(jìn)行葉的解剖觀察的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以采取不同光照、不同溫度或不同栽培處理(基質(zhì)培和營養(yǎng)液培)對(duì)吊蘭葉解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較觀察、對(duì)不同生境下吊蘭葉表皮氣孔形態(tài)進(jìn)行觀察[8]、吊蘭根在光照條件下形成葉綠體的實(shí)驗(yàn)[9]等，并記錄相關(guān)參數(shù)如氣孔密度、表皮細(xì)胞密度、氣孔指數(shù)等。還可以通過開放實(shí)驗(yàn)室的形式對(duì)全綠吊蘭、銀邊吊蘭和銀心吊蘭的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較觀察、對(duì)銀邊吊蘭(或金心吊蘭)葉兩色組織的葉綠素成分及含量進(jìn)行比較分析[10]， 此處涉及到植物生理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，可以指導(dǎo)學(xué)生查閱資料，提前學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和解決問題的能力。

除此之外，還可以通過吊蘭指導(dǎo)學(xué)生開展各類綜合性的實(shí)驗(yàn)，如吊蘭小孢子發(fā)生和花粉發(fā)育的細(xì)胞學(xué)觀察[11]、吊蘭吸收甲醛的實(shí)驗(yàn)研究[12]、水培吊蘭對(duì)富營養(yǎng)化水體的修復(fù)[13]、吊蘭對(duì)土壤中鎘的凈化作用[14-15]等。有效利用觀賞植物吊蘭有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和綜合實(shí)踐能力，為以后的科學(xué)研究和應(yīng)用研究提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。