電子顯微鏡在園藝專業大學生創新項目中應用的可行性研究

摘 要 本文介紹了電子顯微鏡的相關知識，并對掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡在園藝專業學生大學生創新項目中的應用進行分析，結果表明：掃描電子顯微鏡，前處理可以指導學生掌握后自行操作，在儀器使用上，大部分步驟都可以在教師的指導下自行操作完成，適合對學生開放；而由于透射電子顯微鏡的樣品前處理涉及有毒藥品和特別精密的儀器，所以有很多步驟不適合讓學生自主操作，所以不適合對大學生創新項目進行開放。

關鍵詞 園藝 大學生創新項目 電子顯微鏡

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.021

Abstract This paper introduces the related knowledge and the application of electron microscopy， scanning electron microscopy and transmission electron microscopy in the College of horticulture students innovation project were analyzed， results showed that： scanning electron microscopy， pretreatment can guide students to master their own operations in the use of instruments， most steps can be operated under the guidance of Teachers themselves complete， suitable for students to open； and because the transmission electron microscopy sample preparation involving toxic drugs and special precision instruments， so there are a lot of steps is not suitable for students' autonomous operation， so it is not suitable for open innovation project for college students.

Keywords Horticulture； College students' innovative project； electron microscope

0 前言

創新能力的提高和培養不單單關系到學生的自我發展，也影響到國家的發展。作為擁有大型儀器的測試中心，重點實驗室應該給有新想法、有能力的教師和學生提供良好的儀器條件。園藝專業是湖北省品牌專業，教育部綜合改革試點專業，也是教育部和財政部的第一類特色專業的建設點。本文將分析在大學生創新項目實施過程中，學生對電子顯微鏡的利用存在的問題，一方面可以提高園藝專業學生創新水平，另一方面有利于大型儀器電子顯微鏡的開放方式的探討。

1 電子顯微鏡在大學生創新項目中的應用

隨著電鏡技術的不斷發展，其與農學、園林、園藝等學科的應用越加緊密。①在園藝學科的教學和科研中，可通過透射電子顯微鏡對植物細胞的細胞壁、生物膜、葉綠體、線粒體、內質網、高爾基體、溶酶體等，可以利用掃描電鏡對花粉，葉片氣孔，腺體等的結構進行觀察。②

1.1 掃描電子顯微鏡試驗出現的問題

首先是在教師的指導下，一組同學進行了掃描電子顯微鏡的處理。掃描電子顯微鏡生物樣品處理一般是以下步驟：取材—漂洗—固定—漂洗—脫水—置換—干燥—鍍膜—電鏡觀察等步驟。③④⑤

在掃描電子顯微鏡生物樣品前處理發現的主要問題有：

（1）由于是生物樣品，所以取材時要做到“動作快、部位準”，但有的同學取材太猶豫，有的手指壓到了材料，有的材料過大等等，不過通過反復練習可以糾正這些問題。

（2）由于掃描電子顯微鏡，對所取樣品的表面的要求十分嚴格，所以必須要清洗干凈，否則可能導致錯誤判斷或觀察困難。另外，在樣品清洗完畢后要在短時間內投入到固定液內，而有的學生間隔時間太長，督促后可以改正。

（3）由于大學生創新項目的學生都為園藝專業的學生，而他們的課程比較多，而整個前處理需要的時間較長，所以固定樣品時間也根據其課程時間而有所延長。在具體操作上，有的同學藥品安全意識比較低，而作為固定液的戊二醛是可以殺死細胞的，所以當有的同學將其弄到手上后，皮膚出現了變黃、蛻皮現象，因而有必要提高學生的安全意識。

（4）脫水過程中，用到的是乙醇的梯度脫水，由50%、70%、80%、90%、100%的乙醇各15分鐘，而有的同學操作過慢，在更換乙醇的過程中，使得樣品暴露在空氣中的時間過長，尤其是高濃度乙醇的情況下就導致乙醇快速揮發，而使細胞變形，影響實驗結果，這個在上鏡觀察后十分明顯，學生們也認識到了問題所在，有利于問題的更正。

（5）置換用到叔丁醇，而叔丁醇有一個特點就是熔點是25.3℃，所以室內溫度低的時候就會凝固，體積大的降溫較慢，但對于體積比較小的，換液用的針頭、吸管等就很容易凝固、堵塞，使得試驗不能正常進行，學生們通過加熱使溶化后繼續試驗。

（6）干燥是在冷凍干燥器上進行的，由于容量有限，而有的同學由于在置換最后一步加入太多的叔丁醇，使得干燥時間延長，進而解決問題。

（7）由于離子濺射儀噴鍍的是鉑金，因為價格昂貴，所以只能由教師親自操作。但在鍍金前粘貼樣品的時候，是可以讓學生來處理的，但是也出現了問題：有的同學按壓樣品面積太大，使得上鏡后，完整樣品視野難尋；有的同學用力太小使得樣品與導電膠接觸不良，不能將電荷導走而影響到試驗結果的獲得。

（8）在使用掃描電子顯微鏡的過程中，由于是大型貴重儀器，開機、關機以及樣品更換，為了安全起見不讓學生操作，但對于樣品的觀察，在調好基本條件后，學生可以對樣品進行觀察，可以調節放大倍數，焦距，移動視野等。

1.2 透射電子顯微鏡試驗出現的問題

透射電子顯微鏡生物樣品處理一般是以下步驟：取材—漂洗—戊二醛前固定—漂洗—鋨酸后固定—漂洗—梯度脫水—浸透—包埋聚合—超薄切片—染色—干燥—電鏡觀察等步驟。

（1）取材、漂洗、戊二醛前固定、漂洗以及脫水所遇到的問題與掃描電子顯微鏡相似。

（2）鋨酸后固定中用到了鋨酸，鋨酸又名四氧化鋨，是一種具有強烈刺激味的試劑。因為用到鋨酸這種劇毒試劑，它容易蒸發，它的蒸氣對眼睛角膜、皮膚、呼吸道粘膜等有傷害作用，為了安全沒有讓學生自主操作。

（3）包埋過程中出現的問題有：配包埋劑時，有的試劑沒有攪拌均勻，有的產生了氣泡；由于皮膚接觸包埋劑，可能會引起皮炎，所以需要格外小心。鑒于步驟復雜而且容易出問題，所以只能由教師親自處理。

（4）超薄切片機也是精密儀器，而且超薄切片由于用到鉆石刀也非常容易出問題，且價格昂貴，所以只能由教師操作。

（5）染色步驟對時間和外界條件要求十分嚴格，也沒辦法讓學生操作。

（6）透射電子顯微鏡的上級操作較掃描電子顯微鏡復雜得多，且一次只能放1個樣品，所以學生基本上不能獨立操作，需要教師加以指導。

1.3 總結

如上文所述的掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡在大學生創新項目中出現的問題可知，電鏡是大型精密儀器之一，工作周期性較長、工作繁復。因此，若要操作好電鏡，使結果得以真實記錄，對于園藝專業大學生開設創新項目就顯得至關重要。掃描電子顯微鏡，前處理可以指導學生掌握后自行操作，在儀器使用上，只有少數的幾個步驟需要教師操作外，其他步驟都可以在教師的指導下由學生自行操作完成。而由于透射電子顯微鏡的樣品前處理涉及有毒藥品和特別精密的儀器，所以有很多步驟不適合讓學生自主操作，這樣就限制了學生的自主性，所以不適合對大學生創新項目進行開放。

基金項目：湖北民族學院教學研究項目“電子顯微鏡在大學生創新項目中應用的研究”，項目編號：2015JY050

注釋

① 劉學春，郭延奎，崔德才.高等林業院校生物顯微鏡技術教學模式的研究與實踐[J].中國農業教育，2001（6）：36-38.

② 王金泉，吳輝，王琦，翟少華. 生物電子顯微學技術在農業高等院校研究生教學中的應用與實踐[J].教育教學論壇，2016.30：152-153.

③ 陳文婷，李慧靈，肖強，卜貴軍.木芙蓉不同時期花的結構變化研究[J].北方園藝，2016.7：50-54.

④ 李慧靈，張美凱，陳凱飛，張歡，卜貴軍.地果葉表面微觀形態的觀察[J].養殖技術顧問，2014.12：288.

⑤ 李慧靈，陳凱飛，張美凱，張歡，卜貴軍，肖強.利用掃描電鏡研究草甘膦對地果的傷害[J]. 中國農學通報，2014.28：139-143.