黃豆芽在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用*

李春妹 石祥剛 劉蔚秋 劉 瑩 凡 強(qiáng)

（1 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 廣東廣州 510275 2 中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院 廣東廣州 510006）

植物學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等院校生物類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)實(shí)踐性課程，作為植物學(xué)理論課的延伸，其根本目標(biāo)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)植物形態(tài)解剖及系統(tǒng)分類(lèi)主要內(nèi)容的理解和掌握，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的形態(tài)解剖部分，主要通過(guò)觀察植物細(xì)胞、組織、器官的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而理解其結(jié)構(gòu)與功能、系統(tǒng)與演化等內(nèi)容。植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征一般采用永久切片或新鮮材料制作臨時(shí)切片進(jìn)行觀察。利用新鮮材料制作臨時(shí)裝片操作簡(jiǎn)單、制片迅速，能觀察到新鮮材料組織的自然色澤和活體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，同時(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。再者，同一個(gè)材料觀察到多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既可提高實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)也有利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)相互聯(lián)系的理解。因此，新鮮實(shí)驗(yàn)材料的選擇是提升實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的重要因素之一[1]，在培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及終身學(xué)習(xí)能力方面的作用不可或缺。本文結(jié)合中山大學(xué)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)，以黃豆芽為實(shí)驗(yàn)材料，詳細(xì)說(shuō)明其取材部位和相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1 植物器官的觀察

大豆為子葉出土類(lèi)幼苗，種子萌發(fā)時(shí)，胚根沖破種皮，形成主根后，下胚軸迅速發(fā)育伸長(zhǎng)將上胚軸、子葉和胚芽一起推出（圖1a）。將購(gòu)買(mǎi)的黃豆芽進(jìn)行水培，待上胚軸生長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后，利用徒手切片法，對(duì)根、下胚軸和上胚軸進(jìn)行連續(xù)切片，并按從根到上胚軸的順序制作水藏玻片，在顯微鏡下觀察維管組織系統(tǒng)的變化（圖1b、圖1c、圖1d、圖1e、圖1g、圖1h）。

圖1 黃豆芽的解剖圖

1.1 根的初生結(jié)構(gòu)觀察 在顯微鏡下觀察根橫切面結(jié)構(gòu)（圖1b、圖1c）：最外1 層為表皮細(xì)胞；皮層位于表皮和維管柱之間，占據(jù)較大比例，皮層薄壁細(xì)胞排列疏松，具明顯胞間隙，皮層最內(nèi)層細(xì)胞排列緊密，無(wú)胞間隙，為內(nèi)皮層，具明顯的凱氏點(diǎn)；內(nèi)皮層以?xún)?nèi)為維管柱，中柱鞘1 層細(xì)胞，緊連內(nèi)皮層。根具4 束木質(zhì)部，為四原型。初生木質(zhì)部由外向內(nèi)呈向心式成熟，為外始式發(fā)育。初生韌皮部與初生木質(zhì)部相間排列，其發(fā)育方式也是外始式。

1.2 胚軸結(jié)構(gòu)觀察 下胚軸為根與莖的過(guò)渡區(qū)域。在顯微鏡下觀察下胚軸橫切面結(jié)構(gòu)（圖1d、圖1e）：最外1 層為表皮細(xì)胞；皮層位于表皮內(nèi)方，與根相似，皮層面積比例較大，主要由薄壁組織組成，細(xì)胞排列疏松，具胞間隙；皮層以?xún)?nèi)為維管柱，維管柱與根相比，明顯增粗。維管束包括初生韌皮部和初生木質(zhì)部，初生木質(zhì)部和初生韌皮部的發(fā)育方式為外始式。中央具髓。上胚軸已形成典型莖的初生結(jié)構(gòu)，皮層比例較小，維管束圍繞髓部呈環(huán)狀分布，顯著增粗，占整個(gè)橫切面的大部分比例。初生木質(zhì)部的發(fā)育方式與根相反，為內(nèi)始式，初生韌皮部的發(fā)育方式與根相同，為外始式。維管柱中央具髓，髓部細(xì)胞薄壁，排列疏松。

2 植物組織的觀察

2.1 輸導(dǎo)組織的觀察 截取一段黃豆芽的下胚軸，縱切，取其一半置于載玻片的水滴中，使用鑷子的寬面端按壓，盡可能壓平，蓋上蓋玻片，鏡檢可見(jiàn)5 種導(dǎo)管類(lèi)型（圖1f）：環(huán)紋導(dǎo)管、螺紋導(dǎo)管、梯紋導(dǎo)管、網(wǎng)紋導(dǎo)管和孔紋導(dǎo)管。注意個(gè)別材料孔紋導(dǎo)管不明顯，應(yīng)多觀察幾個(gè)樣品。

2.2 保護(hù)組織的觀察 取黃豆芽的幼葉，在解剖鏡下取一小塊制作水藏玻片，鏡檢可見(jiàn)2 種表皮毛（圖1i）：?jiǎn)渭?xì)胞表皮毛和多細(xì)胞表皮毛。2 種表皮毛不需要經(jīng)過(guò)特殊的染色，可明顯觀察到細(xì)胞核，甚至可觀察到核仁。

3 黃豆芽選為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)勢(shì)

植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要利用有限的植物材料，探究植物結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)而見(jiàn)微知著，觸類(lèi)旁通。在組織和器官的實(shí)驗(yàn)課上，傳統(tǒng)上常采用南瓜莖縱切和橫切等永久玻片進(jìn)行顯微觀察[2-4]，實(shí)驗(yàn)過(guò)程重觀察而輕實(shí)操，因此，實(shí)驗(yàn)課上適當(dāng)增選新鮮材料，可彌補(bǔ)學(xué)生動(dòng)手操作訓(xùn)練不足、趣味性不高等問(wèn)題，有效提高課堂效果?？紤]到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，新鮮實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)該具備目標(biāo)結(jié)構(gòu)典型、易于操作、便于觀察、容易獲取且成本低等優(yōu)勢(shì)。黃豆芽作為一種南方和北方常見(jiàn)的蔬菜，容易購(gòu)買(mǎi)，且價(jià)格低廉；黃豆芽的硬度合適，適合做徒手切片和壓片，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需經(jīng)過(guò)特殊染色，細(xì)胞和組織特征明顯，可同時(shí)觀察到多個(gè)結(jié)構(gòu)特征，亦可用于觀察根與莖轉(zhuǎn)變區(qū)維管組織的變化等內(nèi)容。通過(guò)增加學(xué)生熟悉的黃豆芽作為實(shí)驗(yàn)材料，教學(xué)貼近生活，學(xué)生自己制片觀察到目標(biāo)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際操作中深刻體會(huì)到了結(jié)構(gòu)的重要性，學(xué)習(xí)過(guò)程變被動(dòng)為主動(dòng)，能學(xué)以致用，更易獲得成就感，從而有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)研究興趣，增加學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。