生物教學中植物細胞有絲分裂實驗材料選擇初探

朱娟

摘 要：選用10種容易得到且培養(yǎng)方便的植物根尖做實驗材料，用幾種不同染色方法，觀察植物細胞有絲分裂。結(jié)果顯示，蠶豆側(cè)根、小麥根、玉米根完全可代替現(xiàn)行課本選用材料——洋蔥根尖，且蠶豆側(cè)根、小麥根在培養(yǎng)方法、細胞有絲分裂出現(xiàn)的時間和持續(xù)時間、染色體大小及染色后視野的清晰度均優(yōu)于洋蔥，是這一實驗較好的替代材料。

關鍵詞：植物；有絲分裂；材料

植物細胞有絲分裂相的觀察實驗，現(xiàn)行教材以洋蔥根尖做觀察對象。除它的細胞染體大，解離時間短，容易著色等優(yōu)點外，還存在一些問題：①市售洋蔥較難發(fā)根，其原因可能是：有的經(jīng)過同位素照射，丟失發(fā)根活力；若是新挖出土有后熟的過程，一般不發(fā)根。②其根尖培養(yǎng)時間長，一般在一星期左右。③根長超過5厘米～10厘米后相較少。為此，我們選用10余種容易得到的農(nóng)作物的根尖材料，以不同的染色方法，以獲得較理想的觀察植物細胞有絲分裂相實驗材料。

一、材料和方法

（1）材料。①蠶豆、小麥、玉米、綠豆、大豆、紅豆、油菜、棉花種子購自種子公司或農(nóng)家，洋蔥、大蒜購自農(nóng)貿(mào)市場或農(nóng)家。②試劑。染色劑：改良石炭酸—品紅，醋酸洋紅，2%、0.5%的結(jié)晶紫。解離液：1mol/L、2.74mol/L、5mol/L鹽酸溶液。

（2）方法。

①根尖培養(yǎng)。玉米、小麥、綠豆、大豆、紅豆、棉花、油菜種子在水中浸泡12小時，轉(zhuǎn)入培養(yǎng)皿，在25℃溫箱中培養(yǎng)，以根長至1厘米～2厘米為宜。洋蔥、大蒜根部浸入水中，每天換一次水，若是自來水則靜置一天后使用，待根長至1厘米～3厘米為佳。

選擇大小均勻的蠶豆種子，在室溫下用清水浸泡24小時。后轉(zhuǎn)置濕沙中（河沙或黃沙），在25℃溫箱中培養(yǎng)。主根有1.5厘米～2.0厘米時切去主根根尖（生長點），并繼續(xù)培養(yǎng)。從浸種起約10天后可長出側(cè)根，保留沙濕潤，放在窗口處，繼續(xù)培養(yǎng)，側(cè)根生長仍旺盛，一般可持續(xù)四周左右。

②根尖截取。取長度為1厘米～2厘米根尖在清水中洗凈，用濾紙吸干水，并用刀片縱切成數(shù)片，這樣便于根尖解離成單層細胞。

③解離。根尖放入1mol/L（蠶豆、綠豆、大豆、紅豆、油菜、棉花）、2.74mol/L（洋蔥、大蒜）、5mol/L（小麥、玉米）濃度的鹽酸溶液中解離。蠶豆根解離20分鐘，玉米和小麥根解離30分鐘左右，洋蔥解離10分鐘左右，所有材料解離程度以根尖變白，變軟為宜。

④染色。解離后材料經(jīng)蒸餾水洗數(shù)次，移至載玻片上，切去根冠和伸長區(qū)，留長約2毫米～3毫米的分生區(qū)所在部分。濾紙吸干水，加染液1滴，染色3分鐘～25分鐘，必要時可用酒精燈稍微加熱，達手背皮膚剛好能承受的溫度為宜，這樣可使染色體進一步分離和展開。

⑤壓片。染色好的根尖加蓋片，在蓋片上蓋上兩層濾紙，再加一片載玻片，用力下壓。必須注意不可使蓋片有絲毫移動，否則會使細胞內(nèi)含物變形而影響實驗效果。

⑥顯微觀察。先用低倍（10X）物鏡在視野中找到分生區(qū)，然后換成高倍（40X）物鏡觀察染色體。如小染色體材料（玉米根），要用（100X）油鏡觀察。

二、結(jié)果與討論

（1）根尖生長狀況影響觀察。根尖粗壯，生長旺盛，細胞分裂速度快，故分裂相多。實驗觀察到：蠶豆水培根瘦弱分裂相少，而沙培根粗壯分裂相多，所以沙培蠶豆側(cè)根是一種理想的觀察有絲分裂的材料。

（2）取材時間。待根尖細胞處在分裂高峰期取材，觀察效果最好。學生實驗一般在8∶00～11∶00和13∶00～17∶00兩個時間段，根據(jù)資料洋蔥分裂高峰期在12∶00～24∶00左右，蠶豆在10∶30和15∶30左右，與學生上課時間吻合。從取材的時間角度考慮，是一種非常好的觀察有絲分裂的材料。

（3）關于主、側(cè)根的觀察效果。玉米、蠶豆的主根在我們的實驗中一般很難觀察到分裂相，而側(cè)根分裂相多，特別是沙培根相很多，其原因尚不清楚。

（4）解離劑濃度和解離時間。解離劑的濃度和解離時間，直接影響組織塊細胞的分離程度，解離合適，細胞分散度高，壓片時易獲得單層細胞，便于觀察。

（5）染色劑選擇。蠶豆側(cè)根根尖用改良石炭酸—品紅染色效果最好，醋酸洋紅次之。而結(jié)晶紫染色較深，濃度不當時，細胞分離差，皺縮在一起，且細胞質(zhì)一些顆粒易被著色，使視野清晰度受到很大影響，染色體觀察不清。小麥、玉米、洋蔥、大蒜的根尖用醋酸洋紅染色效果，比其他兩種染色效果好。

（6）休眠期。實驗中發(fā)現(xiàn)洋蔥有一定的后熟過程，存在休眠期；蠶豆休眠期很短或沒有，新蠶豆種子只要暴曬干后即可浸種生根發(fā)芽。從休眠期的角度上看，蠶豆是有絲分裂相觀察實驗較好的材料。

（7）幾種植物根尖未見分裂相分析。綠豆、大豆、紅豆、油菜、棉花的根尖在所選擇的實驗條件下，觀察不到分裂相，有的不易觀察。究其原因，可能有以下幾個方面：①材料的染色體小；②細胞質(zhì)濃，某些異染顆粒著色，掩蓋了核染色體；③取根尖時間不當，錯過了分裂高峰期或有絲分裂相持續(xù)時間短。

綜上所述，蠶豆沙培側(cè)根、小麥側(cè)根有絲分裂相高峰持續(xù)時間長，取材時間與學生實驗時間相吻合。染色效果的選擇：蠶豆以改良石炭酸—品紅、小麥以醋酸洋紅較好。根尖細胞經(jīng)染色后其染色體著色深，背景色淺，視野清晰，同一視野里可見多個有絲分裂相，且染色體大，便于學生觀察。特別是蠶豆沙培側(cè)根，是這實驗較好的替代材料。

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（安徽省淮北市工業(yè)學校）