“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”實驗的改進建議

陳一波

摘 要 對浙科版普通高中生物必修1“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”實驗的材料、實驗方法進行如下改進：實驗材料由洋蔥根尖改為蠶豆側(cè)根；染色試劑由龍膽紫溶液改為改良的苯酚品紅溶液；實驗步驟改為“取整條側(cè)根—解離—漂洗—染色—洗去浮色—獲取根尖—制作裝片”。

關(guān)鍵詞 有絲分裂 實驗改進

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）22-0044-02

一、背景與意義

“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”是浙科版普通高中《生物學(xué)·必修1·分子與細胞》中的一個實驗。教材里以洋蔥為實驗材料，實驗的成功率不是很高。究其原因，除操作技術(shù)掌握不當外，用于實驗的材料——洋蔥存在的不足可能是關(guān)鍵之處。目前出現(xiàn)最多的是采用大蒜作為實驗材料，因為大蒜取材方便，經(jīng)濟實惠，而且發(fā)根率高，實驗效果好。但由于大蒜在水培時會分泌抑制根生長的物質(zhì)使水體發(fā)臭繼而爛根，在培養(yǎng)時需要每天更換清水，這無疑加大了實驗準備的工作量。此外，大蒜根尖分生區(qū)細胞有絲分裂指數(shù)與根長有關(guān)，而且蒜瓣發(fā)根并不同步，因此在取材時會有大量的須根因長度不適合而被浪費丟棄。

大多數(shù)根尖作有絲分裂實驗的材料，雖均可以找到有絲分裂期的細胞，但大多存在這樣或那樣的不足，有的細胞染色體數(shù)目太多（如小麥等），染色體堆積在一起，不易看清；相比之下，蠶豆側(cè)根作實驗材料具有根尖數(shù)目多、細胞內(nèi)染色體數(shù)目較少而體積較大等優(yōu)點，故用蠶豆側(cè)根根尖作為有絲分裂的實驗材料可以取得較理想的實驗效果，尤其適合學(xué)生實驗。

二、過程與方法

（一）實驗材料

蠶豆取自于農(nóng)家自備的蠶豆種。

（二）實驗方法

1.根尖的培養(yǎng)

選擇飽滿、大小均勻、無損傷的蠶豆種子，自來水洗凈后用0.5%的NaClO消毒30min。蒸餾水沖洗數(shù)次，用蒸餾水浸種。一段時間后，播種在濕潤的鋸末基質(zhì)中。在培養(yǎng)箱中無光培養(yǎng)（24€？.5℃），每天早晚各灑水一次（溫水效果更佳）。待主根根尖長出3～4cm時，取出種子用快刀迅速切去根尖分生區(qū)，然后重新埋好。一段時間后，主根成熟區(qū)四周會生出許多側(cè)根。這樣，每粒種子在播種5～7天后可獲得20多個側(cè)根。期間需注意經(jīng)常灑水保持培養(yǎng)基濕潤。冬季注意保暖，溫度控制在20～25℃左右。

2.制作臨時裝片

在制作裝片的過程中，參考林亮老師的做法，對操作步驟進行了略微的變動，步驟如下“取整條側(cè)根—解離—漂洗—染色—洗去浮色—獲取根尖—制作裝片”。

（1）取材

取根尖這環(huán)節(jié)，教材將根尖剪取2～3mm，在隨后的幾個步驟中都用鑷子取放，由于根尖太短、太脆，給操作帶來很大的不便。所以我直接拔取蠶豆的整條側(cè)根，由于整條側(cè)根（含根尖）較長，便于操作。用刀片將根尖端縱剖2～3次，使根尖內(nèi)部組織在解離時能與解離液充分接觸。此操作要快速進行，以防材料變干燥。

（2）解離

將整條側(cè)根立即投入盛有1：1濃鹽酸與95%酒精的固定離析液中，迅速殺死細胞并使細胞保持于分裂狀態(tài)，同時溶解了細胞間的胞間層，在壓片時細胞易于分散。5～7分鐘后，根尖完全酥軟時取出。氣溫高時，解離時間要稍短些。此操作注意嚴格控制時間，如果解離過久，材料完全離散就無法進行清洗等操作；若解離不夠充分，則壓片時材料細胞堆積在一起，不易分散，無法觀察。此時，仔細觀察可發(fā)現(xiàn)解離完全的根尖分生區(qū)會呈現(xiàn)出與伸長區(qū)不一樣的乳白色。這時候的根尖分生區(qū)十分脆弱，可用鑷子捏住根的伸長區(qū)，取出側(cè)根進行下一步。

（3）漂洗

可用鑷子捏住根的伸長區(qū)，將整條側(cè)根取出，立即投入清水漂洗2～3次，每次1-2分鐘。此操作直接影響下一步染色的效果。

（4）染色

將側(cè)根的根尖用蒸餾水沖洗后，然后將根尖置于染色板上，用改良的苯酚品紅染色2-3分鐘。

改良的苯酚品紅液配方如下：

母液A：稱取3g堿性品紅，溶解于100ml的70%酒精中（此液可長期保存）；母液B：取母液A10ml，加入90ml的5%苯酚水溶液（2周內(nèi)使用）；

苯酚品紅染色液：取母液B45ml，加入6ml冰醋酸和6ml37%的甲醛；

改良的苯酚品紅染色液：取苯酚品紅染色液2～10ml，加入90～98ml45%的醋酸和1.8g山梨醇。放置兩周后，效果更佳。

（5）洗去浮色

教材在敘述臨時裝片制作時，并未詳細介紹洗去浮色這一步驟。其實這一步十分關(guān)鍵，只有洗去了浮色，才能在顯微鏡下看的清晰。所以我的做法是：一只手拿鑷子夾著側(cè)根的伸長區(qū)，另一只手用清水對著根尖分生區(qū)輕輕沖洗1-2次。

（6）制片并鏡檢

最后切取整條側(cè)根上已經(jīng)染色過的根尖2～3mm于載玻片，滴加一滴清水，蓋上蓋玻片。用鑷子輕輕敲打蓋玻片，讓根尖細胞均勻分散而又不破裂。

三、結(jié)果與討論

有絲分裂是一個連續(xù)的過程，根據(jù)不同分裂階段的形態(tài)學(xué)特點可以把有絲分裂過程分成4個時期，即：前期、中期、后期和末期。有絲分裂的中期是觀察染色體形態(tài)的最佳時期。這一時期的染色體是由兩條染色單體組成，在每條染色體的著絲點部位有紡錘絲相連，這個區(qū)域一般染不上顏色或是縊縮變細，叫做主縊痕。蠶豆根尖處于分裂相的細胞多，細胞較大，染色體清晰，用高倍鏡觀察還可以計數(shù)（2n=12），實驗效果很好。

我認為實驗的成功幾個關(guān)鍵之處。在于：第一，選擇蠶豆的側(cè)根而非主根。我們用染色液處理主根，結(jié)果顯示主根分生細胞的細胞質(zhì)著色顆粒多，導(dǎo)致背景著色深，難以觀察到染色體形態(tài)，實驗效果較差。而其側(cè)根染色后，背景著色均較淺，染色體形態(tài)清晰。主根觀察效果差的原因可能是取材部位或染色液濃度不當，或是細胞質(zhì)成分差異所致。其真實原因，有待進一步研究。第二，改用改良苯酚品紅染色經(jīng)比較研究發(fā)現(xiàn)，用改良苯酚品紅染色較傳統(tǒng)教科書上介紹的用醋酸洋紅或龍膽紫染色理想。醋酸洋紅染色體著色效率不高，且背景著色較深；而龍膽紫著色力太強，操作時極易染色過度，使整個細胞均染成深紫色，無法觀察，而用改良苯酚品紅染色效果很好，細胞核和染色體均被染成鮮艷的紅紫色，而細胞質(zhì)無色或只有淡粉紅色，故背景清晰。

參考文獻：

[1]張云，林凡.觀察根尖分生組織細胞有絲分裂的好材料——紅蔥[J].生物學(xué)通報，2013，（2）.

[2]林亮，上官興星.“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗方法的改進[J].中學(xué)生物教學(xué)，2012，（07）.

[3]劉昌平.植物細胞有絲分裂實驗材料的選擇及其實驗操作[J].皖西學(xué)院學(xué)報，2002，（04）.