“觀察根尖分生組織細胞有絲分裂”的實驗改進

李志超　席貽龍　劉芳

【摘要】本文對人教版普通高中《生物·必修1·分子與細胞》中的“觀察根尖分生組織細胞有絲分裂”實驗的材料和方法進行了如下改進：實驗材料由洋蔥改為大蒜；用卡諾氏液和對二氯苯對根尖預處理；解離液改為用1mol/L的稀鹽酸，在63℃的水浴中解離；染液由龍膽紫改為改良的苯酚品紅染液；將玻璃皿改為EP管。

【關鍵詞】觀察根尖分生組織細胞有絲分裂 實驗改進 大蒜

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）01-0184-02

生物學是一門以觀察和實踐為基本研究方法的實驗科學。通過實驗能使學生直接接觸生物，觀察生命現象，從而調動學生的學習積極性，培養學生的動手操作能力、實事求是的科學態度以及團隊協作的精神?？梢?，生物學實驗是中學生物教學的重要組成部分，也是實施素質教育的重要途徑。但在實際教學中，實驗經常會受到多方面條件的限制。因此，我們有必要結合教學的實際情況進行實驗改進與創新的研究，從而提高生物教師的實驗教學水平、解決教學中存在的一些問題、充分發揮實驗教學的生動性和趣味性以及在學生能力培養中的作用。

各地在實施人教版普通高中《生物·必修1·分子與細胞》中的“觀察根尖分生組織細胞有絲分裂”實驗教學時通常已進入秋冬季節，因天氣寒冷實驗材料生根困難而導致實驗很難成功。同時，教材中提出把洋蔥放在裝滿水的廣口瓶上，放在溫暖處培養。用此培養法需要大量廣口瓶，所得的根較少，效率較低，無法滿足年級較多的學校。因此，筆者對該實驗的材料、實驗步驟等進行了適當的改進，獲得了較好的教學效果。

1.課前理論知識的準備

“觀察根尖分生組織細胞有絲分裂”實驗中，能否正確選取根的分生區是實驗成功的關鍵。因此，在實驗課前對學生再次講授根的結構是必要的。同時，利用多媒體技術對實驗進行演示，通過生動的動畫效果讓學生更容易的接受和掌握分生組織細胞有絲分裂各個時期的特點，從而有利于實驗的順利開展。

2.實驗材料的調整和處理

人教版生物教科書中提供了洋蔥、蔥、蒜三種實驗材料。林亮[1]和防春妮[2]等采用蒜，柯達珊[3]等采用水仙。筆者經過對取材方便程度、培養難易、生根數量等指標進行仔細的對比，最終決定使用大蒜為實驗材料。大蒜根尖細胞分裂旺盛，是觀察根尖分生組織細胞有絲分裂的好材料。

蒜，洋蔥等植物存在休眠現象，打破這種休眠現象可以用低濃度的赤霉素溶液浸泡蒜的鱗莖座。將大蒜放在4℃冰箱中處理3-5天也可以取得同樣效果。經上述處理后，將最外層干枯表皮剝掉，用牙簽將蒜瓣串起，將其架在100毫升燒杯邊緣。使蒜瓣下部浸入水中，置于溫暖處。注意每天換水（防止爛根），經3-5天后即可長出嫩芽。

3.實驗步驟的調整

3.1 預處理

教材中指出，待根長約5cm時，取生長健壯的根尖制成臨時裝片。筆者在總結其他學者研究結果并實驗嘗試后發現，取材0.5cm-1cm細胞分裂相更多，效果更好。由于教學安排時間不一定處于根尖細胞分裂高峰期，所以現取現用可能導致細胞分裂相太少，實驗效果不理想。為解決時間上的矛盾，同時節約課堂上的時間，可選擇在上午10∶30-11∶30時取生長健壯的根尖置于EP管中并用卡諾氏液（乙醇：冰醋酸=3：1）固定，此時大蒜細胞分裂比較旺盛。將大蒜固定2小時以上后再用對二氯苯處理（秋水仙素較貴，用對二氯苯替代也能達到實驗要求）3小時。若需保存，可將對二氯苯吸出加入70%酒精，而后置于冰箱中保存。保存時間最好不超過兩個月；如需長期保存，可以定期更換酒精。

3.2 解離和漂洗

教材中“解離”的實驗步驟是：將根尖放入盛有鹽酸和酒精混合液（1：1）的玻璃皿中，在室溫下解離。其中解離液是質量分數為15%的鹽酸和體積分數為95%的酒精的混合液，容易揮發，對呼吸道的刺激性很強。如果班級實驗分組多，解離液用量大，再加上如果生物實驗室通風不良，會對學生的身體健康構成威脅。因此，解離液可改用1mol/L的稀鹽酸，在63℃的水浴中水解2min，效果會更好。具體操作為：取根尖置于EP管中，加入1mol/L的稀鹽酸至EP管的3/4。解離液的量不能太少，由于根尖中的水分會將解離液稀釋從而影響解離效果。然后將EP管插入帶孔的泡沫塑料板上置于63℃的水浴中水解2min。解離這一步是最關鍵的一步，只有充分解離，在制片時細胞才容易分散開來。但解離過度則可能破壞細胞核的結構。所以解離時的溫度和時間很重要。解離好后用吸管將解離液吸出，并用蒸餾水將根尖反復清洗2～3次，即可進行染色。

3.3 染色

教材中的步驟是：把根尖放入盛有質量濃度為0.01g/mL或0.02g/mL的龍膽紫溶液的玻璃皿中染色。然而，染色后顯微鏡視野下往往只見紫色一片，實驗效果不理想。改用2%的醋酸洋紅或改良的苯酚品紅染液染色，相較于龍膽紫有更好的染色效果。其中改良過的苯酚品紅染液可長期保存，且染色效果會隨存放時間的延長越來越好。

本實驗采用改良的苯酚品紅染液進行染色。實驗發現，染色時間小于5小時，細胞質著色不明顯，6小時左右觀察效果較好。由于染色時間較長但解離時間較短，教師可以讓學生早晨對根尖解離染色，下午進行觀察。

3.4 制片

教材要求：用鑷子尖把根尖弄碎，蓋上蓋玻片，在蓋玻片上再加一片載玻片，然后用拇指輕輕地按壓載玻片；但在實際操作中，“輕壓”的程度學生很難把握。太輕了，細胞分散不開；太重了，蓋玻片容易碎。在輕壓過程中蓋玻片和載玻片容易發生移動，在取掉上面載玻片時還容易將下面的蓋玻片帶起，影響觀察。鑒于此，可改為直接蓋上蓋玻片，并用吸水紙包繞在蓋玻片和載玻片處。然后用鉛筆帶橡皮的那頭垂直向下輕敲載玻片，壓至根尖成云霧狀即可上鏡觀察。

4.效果分析

本文將實驗材料改用大蒜比洋蔥更容易培養，更符合教學實際需要，實驗效果好；對大蒜的預處理，節省了課堂時間，且便于儲存，可以滿足于班級較多的學校需求；解離液和染液的改進使實驗更安全，效果更好?？傊?，學生實驗的成敗與老師提供的實驗材料、實驗方法步驟的設計密切相關。這就需要教師在進行預實驗的同時，借鑒他人的經驗并與本校的教學實際相結合。對實驗材料、方法和步驟進行適當的改進，可以大大提高課堂教學效果。

參考文獻：

[1]林亮. “觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗方法的改進. 中學生物教學，2012，7：47

[2]方春妮. “觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗細節補充. 生物學教學，2012，37（9）：30

[3]柯達珊. 水仙根尖是觀察細胞有絲分裂的好材料. 實驗教學與儀器，2012，12：31-32

[4]陳小清. 關于“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”. 生物學教學，2013，38（6）：51