植物細胞有絲分裂實驗改進

何亞蓉 齊向英

摘要：以洋蔥和大蒜為實驗材料，通過生根、解離、染色、壓片的對比發(fā)現(xiàn)，大蒜具有培養(yǎng)簡便、發(fā)根數(shù)量多且細、7～14d內(nèi)根生長速度快、生長點明顯，解離時間短，壓片成功率高，實驗效果明顯的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：有絲分裂;生物實驗;實驗改進

《植物細胞有絲分裂觀察》是高中生物學中一個經(jīng)典的驗證性實驗，因洋蔥培養(yǎng)方便，根尖生長周期短，分生區(qū)處于分裂期的細胞數(shù)目多，因此洋蔥常作為植物細胞有絲分裂觀察的材料。但洋蔥用作實驗材料存在生根階段水質(zhì)易渾濁、生根數(shù)量少、速度慢、壓片不易成功等問題。以洋蔥和大蒜作為實驗材料進行多方面綜合對比，以期獲得更好的觀察實驗材料和實驗效果。

1實驗材料與方法

1.1材料

市售洋蔥、大蒜

1.2方法

1.2.1實驗材料培養(yǎng)

室溫下將洋蔥和大蒜放在培養(yǎng)瓶中，自來水水培生根并記錄洋蔥和大蒜的生根情況。

1.2.2取材

洋蔥：早晨10：00在距離根尖2～3mm處取材。

大蒜：早晨8：00至下午18：00每小時在根尖生長點處取材。

1.2.3解離

用質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸和體積分數(shù)為95%的酒精混合液（1：1）浸泡根尖5min，觀察并記錄大蒜根尖細胞1～5min內(nèi)解離情況。

1.2.4漂洗

用清水漂洗根尖約10min，防止過度解離和中和反應(yīng)的發(fā)生。

1.2.5染色

用質(zhì)量濃度為0.02g/ml龍膽紫溶液染色，洋蔥染色5min，觀察并記錄大蒜根尖細胞從1～5min內(nèi)染色情況。

1.2.6壓片

用鑷子將根尖弄碎蓋蓋玻片，拇指輕輕按壓使細胞分散。實驗前將蓋玻片和載玻片浸潤在蒸餾水中，利用水的表面張力使載玻片和蓋玻片之間更加貼緊，減少氣泡產(chǎn)生。若有氣泡產(chǎn)生用鑷子在氣泡處輕輕按壓，逐出氣泡。

2結(jié)果與分析

2.1培養(yǎng)簡便度對比

洋蔥雖個頭較大但水培生根過程中乳狀分泌物較多，2～3d培養(yǎng)瓶內(nèi)變渾濁，如不及時更換培養(yǎng)水很容易造成污染，而大蒜的個頭較小，培養(yǎng)過程中分泌物較少，取放、換水十分方便。

2.2生根能力對比

“植物細胞有絲分裂觀察實驗”位于高中必修一，洋蔥在氣溫較低的冬季不易生根，大部分市售洋蔥經(jīng)保鮮處理后，生根率大幅下降，嚴重影響實驗效果[1]。我們在水培過程中發(fā)現(xiàn)水培生根初期洋蔥鱗莖盤的周邊陸續(xù)開始長出根，在第5d長出第一條新根，而大蒜從第3d開始每個蒜瓣的鱗莖盤周邊都開始冒出白色的新根點。

2.3生根數(shù)量對比

洋蔥根在7～14d內(nèi)數(shù)量增加較快，由1～3條根增加到10條左右。隨機選取3顆同一批生根的洋蔥鱗莖進行條數(shù)統(tǒng)計，結(jié)果顯示：洋蔥在第7d時平均條數(shù)達到4.54條;第14d時平均條數(shù)達到13.0條;第21d時平均條數(shù)達到17.67條。

大蒜在第5～7d時有大量根冒出，第7d根的平均條數(shù)達到26.67條;根在7～14d內(nèi)急劇增加，同時大蒜的鱗芽開始生長，第14d統(tǒng)計結(jié)果顯示大蒜的平均根數(shù)已達到90.8條。第21d單個環(huán)抱鱗莖生根數(shù)達到110.7條。通過對大蒜的每個蒜瓣根數(shù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，每個蒜瓣最少能生出7條根，大多數(shù)都能生出15～20條根，部分能生出35條以上。數(shù)據(jù)見表1。

2.4根生長速度對比

隨機選取3顆同一批生根的洋蔥鱗莖進行根長統(tǒng)計，結(jié)果顯示：第7d時平均根長可以達到1.10cm;第14d時平均根長達到1.90cm;第21d時平均根長達到11.10cm。

大蒜在第7d根長平均值為0.52cm，7～14d內(nèi)根的長度也迅速增加，第14d統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)這一時期根長變化較大，最長根長達3.73cm，最短根剛從鱗莖盤上萌出，這一時期的平均根長為2.39cm。第21d時平均根長達到5.75cm。由此可知，用大蒜作實驗材料在14d內(nèi)便可取材實驗而洋蔥所需時間較長。數(shù)據(jù)見表2。

2.5根狀態(tài)對比

實驗染色時發(fā)現(xiàn)洋蔥根尖較粗，在經(jīng)龍膽紫染色劑染色后，根尖組織明顯變硬，壓片時容易產(chǎn)生氣泡。大蒜根尖較纖細，壓片時不易產(chǎn)生氣泡。

3討論

經(jīng)多次實驗，得出大蒜進行植物根尖細胞有絲分裂觀察實驗的最佳取材時間與位置，并確定了解離時間和染色時間。

3.1取材時間與位置

當大蒜的根長達到3～4cm時，在距離根尖2～3mm處可以清晰地觀察到一個白點，此點為大蒜根尖生長點，學生可依據(jù)生長點準確找到大蒜根分生區(qū)，從而順利取材。大蒜有絲分裂最旺盛時間分別為上午9：00～10：00和下午14：00～15：00，此時段最適合取材觀察。

3.2解離時間

解離是為了用藥液將組織中的細胞相互分離，便于觀察。解離時間過短，鹽酸無法徹底溶解細胞間中膠層，軟化細胞壁，會導(dǎo)致壓片時細胞不易分散;解離時間過長會導(dǎo)致根尖過于酥軟，無法進行漂洗和染色且染色體容易被破壞。大蒜根尖比較纖細不宜過久解離，經(jīng)多次實驗觀察發(fā)現(xiàn)，大蒜根尖最佳解離時間為3min。

3.3染色時間

染色時間的控制在整個實驗過程中舉足輕重。染色時間過短會導(dǎo)致染色體著色過淺，難以觀察。染色時間過長會導(dǎo)致細胞內(nèi)充滿染色劑，視野模糊無法觀察。經(jīng)多次實驗觀察發(fā)現(xiàn)，大蒜根尖最佳染色時間為4min。

3.4實驗觀察

經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)用大蒜作為實驗材料易染色，不易產(chǎn)生氣泡，很容易觀察到分生區(qū)細胞的分裂期。

4結(jié)論

綜上所述，大蒜的培養(yǎng)過程簡便、生根能力強、解離時間短、取材位置明顯、根質(zhì)細軟，實驗改進后每個裝片都可以觀察到有絲分裂前、中、后、末四個時期的分裂相，效果顯著，更適合作為植物根尖細胞有絲分裂觀察的材料。

參考文獻：

[1]胡麗麗，鄭濤.“觀察洋蔥根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗設(shè)計[J].生物學教學，2019，44（01）：48-49.

作者簡介：

何亞蓉（1997-），女，陜西定邊人，在讀碩士，研究方向：學科教學生物。

齊向英（1980-），男，陜西寶雞人，副教授，研究方向：教師培訓和教學標準化。