觀察減數(shù)分裂的良好實(shí)驗(yàn)材料
——亞洲百合

王妮莎 魏憲輝

（1 北京市大興區(qū)興華中學(xué) 北京 102600 2 北京市大興區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校 北京 102600）

“闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細(xì)胞或卵細(xì)胞”是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中的重要概念。為達(dá)成對(duì)此概念的理解，課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)提示中建議具有針對(duì)性地開展 “運(yùn)用模型、裝片或視頻觀察模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化”等教學(xué)活動(dòng)［2］。日常教學(xué)中，多是采用“觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片”的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這種方式存在蝗蟲標(biāo)本獲取困難、精巢解剖耗時(shí)長(zhǎng)、成功率低、分裂相不明顯而難以區(qū)分等問題，因此實(shí)驗(yàn)開出率較低［3］。本文采用亞洲百合（Lilium Asiatica Hybrida）的花藥作為觀察減數(shù)分裂的實(shí)驗(yàn)材料，利用改良苯酚品紅染液對(duì)染色體進(jìn)行染色，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更易觀察。通過對(duì)減數(shù)分裂過程中典型時(shí)期染色體行為的觀察，提升學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂的理解，有利于構(gòu)建生物學(xué)重要概念。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

取亞洲百合的花蕾，顯微鏡下觀察花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中染色體的變化。匯總觀察結(jié)果，展示、分析、交流、總結(jié)，構(gòu)建“減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細(xì)胞或卵細(xì)胞”的概念。

2 實(shí)驗(yàn)材料

2.1 儀器及試劑 顯微鏡、載玻片、蓋玻片、尖頭鑷子、雙面刀片、吸水紙、改良苯酚品紅（川布蘭公司）等。

2.2 百合花取材 選用花蕾較多的亞洲百合進(jìn)行觀察，且花蕾長(zhǎng)度均小于2 cm 效果更好。在北京地區(qū)，9月至次年3月在花卉市場(chǎng)均有售亞洲百合。

3 實(shí)驗(yàn)方案

3.1 實(shí)驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)選用亞洲百合的花藥進(jìn)行觀察。相比蝗蟲精母細(xì)胞，利用亞洲百合花粉母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂觀察的效果更好。因?yàn)橥粋€(gè)花粉母細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中各個(gè)時(shí)期的子細(xì)胞不游離，這樣在同一個(gè)視野中可直接觀察到處于減數(shù)分裂不同時(shí)期的花粉母細(xì)胞。例如減數(shù)第一次分裂形成的二分體子細(xì)胞、減數(shù)第二分裂形成的四分體子細(xì)胞都可在同一個(gè)視野中觀察到。此外，百合花花藥較大，相比其他植物花藥更易于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。而且百合花培育技術(shù)成熟，市場(chǎng)上供應(yīng)周期長(zhǎng)，也更容易取材。

3.2 臨時(shí)裝片制作方法 用涂片法制作臨時(shí)裝片。在載玻片中央滴一滴改良苯酚品紅染液，雙面刀切取1／4 段花藥置于染液中，用鑷子輕輕擠壓花藥，將花粉擠出。去除花藥，留下帶有花粉的染液，蓋上蓋玻片，顯微鏡下觀察。涂片法使染色和制片同時(shí)完成，節(jié)約時(shí)間，而且得到的細(xì)胞充分分散，不會(huì)重疊，便于觀察。

3.3 觀察過程 觀察和測(cè)量百合花植株上花蕾形態(tài)特征（長(zhǎng)度、顏色）和其在形態(tài)學(xué)位置上的關(guān)系。解剖花蕾分離出花藥，觀察花藥形態(tài)顏色，測(cè)量并記錄其長(zhǎng)度。選擇長(zhǎng)度小于2 cm 的花蕾進(jìn)行解剖，顏色為綠色且長(zhǎng)度小于1.5 cm 的花藥中花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂旺盛。利用涂片法制片，在100 倍油鏡下觀察減數(shù)分裂各時(shí)期的細(xì)胞。

4 匯總分析數(shù)據(jù)

匯總、計(jì)算各小組觀察結(jié)果并填入表中。展示、分析、交流和總結(jié)百合花減數(shù)分裂過程中染色體行為和數(shù)量的變化特點(diǎn)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)觀察、記錄、匯總得到表1和圖1。

表1 花粉發(fā)育進(jìn)程和花器官形態(tài)特征

離植株頂端越近花蕾長(zhǎng)度越短，從不同長(zhǎng)度花蕾內(nèi)解剖的花藥，其中的花粉母細(xì)胞分裂進(jìn)程是不同的；相同長(zhǎng)度花蕾中的花藥，其長(zhǎng)度和顏色基本一致，但大部分花粉母細(xì)胞分裂的進(jìn)程也是不同的。在不同長(zhǎng)度的花蕾中可觀察到減數(shù)分裂典型時(shí)期的圖像。例如中期Ⅰ，染色體排列在赤道板兩側(cè)（圖1-3）；后期Ⅰ，同源染色體已經(jīng)發(fā)生分離（圖1-4）；末期Ⅰ，染色體解螺旋成為染色質(zhì)，同時(shí)在赤道板的位置形成細(xì)胞板（圖1-5）； 中期Ⅱ，2個(gè)次級(jí)花粉母細(xì)胞的染色體著絲點(diǎn)都排列在赤道板上（圖1-7）；后期Ⅱ姐妹染色單體分離，被拉向細(xì)胞兩極（圖1-8）；末期Ⅱ，兩細(xì)胞的赤道板上形成細(xì)胞板（圖1-9）；減數(shù)第二次分裂形成4 個(gè)子細(xì)胞（圖1-10），每個(gè)子細(xì)胞都將發(fā)育成1 個(gè)花粉粒。

圖1 百合花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程（10×100）

6 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可服務(wù)于重要概念的構(gòu)建和科學(xué)思維的培養(yǎng)［4］，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣和需要。“闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細(xì)胞或卵細(xì)胞”這一重要概念中，學(xué)生最難理解的是減數(shù)分裂各時(shí)期染色體的行為變化過程，這也是高中生物學(xué)教學(xué)上的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生將易取材易操作的百合花蕾利用涂片法快速制作臨時(shí)裝片，在顯微鏡下直接觀察到百合花減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化，辨別典型的分裂時(shí)期，切身體會(huì)減數(shù)分裂的特點(diǎn)，提高了教學(xué)的實(shí)效性。這種在實(shí)驗(yàn)過程中基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)的教學(xué)，有利于學(xué)生運(yùn)用觀察、歸納等方法在實(shí)驗(yàn)過程中形成重要生物學(xué)概念，發(fā)展科學(xué)思維。