三種常見園林植物根尖細胞有絲分裂的觀察與比較

樊曉紅 陳麗芳

(廣東省廣州市玉巖中學 510530)

“觀察植物根尖細胞有絲分裂”是高中生物學中的經典實驗，多數版本教材推薦使用的實驗材料是洋蔥。洋蔥根尖可以通過水培直接獲得，受地域的限制較小。有人研究了利用大蒜根尖觀察分生組織有絲分裂[1，2]，獲得了較好的效果。也有人嘗試使用紅蔥、蠶豆、風信子等植物根尖，發現只要方法得當，都可以觀察到有絲分裂現象[3，4]。本文以洋蔥為對照，研究了三種常見的園林植物蔓花生、白蝴蝶合果芋、大葉紅草的根尖細胞有絲分裂，測定了這幾種植物的生根速度及有絲分裂指數，探討了其作為觀察有絲分裂實驗材料的可行性和優越性，為中學生物學拓展實驗提供基礎資料。

1 材料和方法

1.1 材料 蔓花生(Arachisduranensis)、白蝴蝶合果芋(Syngoniumpodophyllum)、大葉紅草(Alternantherabrasiliana)均采自廣州市蘿崗區公園或路邊綠化帶。洋蔥購自蘿崗鎮菜市場。

1.2 儀器 顯微鏡(NIKON E200)、載玻片、蓋玻片、鑷子、滴管、剪刀、刀片、培養皿、吸水紙。

1.3 實驗方法 ①根尖的培養。采集來的3種植物，分別挑選鮮嫩、莖節上有根突的枝條，每根枝條保留5個左右莖節，剪去過多的葉子，置于盛有適量清水的燒杯中，室溫(25℃～30℃)培養。洋蔥切去老根，置于盛滿水的燒杯上，每天換水。②臨時裝片制作。 臨時裝片按人教版高中生物學教材提供的植物根尖有絲分裂裝片制作方法進行； 8∶00～16∶00每隔2h挑選生長健壯的根尖，剪取1 cm置于解離液(15%鹽酸∶95%酒精=1∶1)中解離約2～5 min，改良苯酚品紅染色30 min。

1.4 數據統計 ①根尖產量的統計。每24 h測量記錄生根數量(根長大于1 mm的根尖即計入生根數量),統計9 d。②分裂指數計算。有絲分裂的中、后、末期較易判定，前期跟間期細胞不容易區分，本研究以看到形態清晰的染色體為標準，看到即判為前期，看不到即判為間期細胞。有絲分裂指數(MI)=(處于分裂期細胞數目÷細胞總數)×100%。

2 結果與分析

2.1 幾種材料根尖產量的統計和比較 表1列出了四種植物水培后產生根的時間和數量。從表中可以看到，洋蔥經過冷藏解除休眠，培養1 d即開始長出根尖，7 d后達到最大數目23條，之后不再增加。三種園林植物中，蔓花生生根較快，1 d后長出根尖，8 d達到頂峰，最大數目41 條。白蝴蝶合果芋前3 d生根較慢，但8 d后根尖數都超過了洋蔥(28條)。大葉紅草雖然也是2 d后出根，但6 d后生根數目快速增加，9 d時達102條。該植物不僅在膨大的莖節處根尖稠密，莖節之間的地方也長出根尖。

表1 4種植物生根數量

2.2 洋蔥、蔓花生、白蝴蝶合果芋、大葉紅草根尖細胞染色體形態比較 圖1是四種植物根尖臨時裝片圖。從圖1可以看到四種植物均可觀察到清晰的有絲分裂不同分裂期的分裂相。洋蔥、大葉紅草、白蝴蝶合果芋的細胞較大，染色體形態都比較清晰，蔓花生細胞稍小，較難看清各條染色體的形態，大葉紅草染色體明顯多于其他三種植物。四種植物細胞染色體均染色較深、容易觀察，洋蔥和大葉紅草間期細胞核染色均勻且顏色較深，蔓花生和白蝴蝶合果芋細胞核染色較淺，且蔓花生細胞核染色不均勻，呈現深色斑點。

圖1 四種植物根尖細胞的有絲分裂

2.3 四種植物根尖分裂指數比較 圖2記錄了四種植物不同時段的有絲分裂指數。從8∶00到16∶00，四種材料根尖分生組織有絲分裂指數一天內的變化趨勢基本相同，細胞有絲分裂上午高于下午，高峰都是10∶00左右。除蔓花生外，其他三種植物下午也有一個分裂小高峰。10∶00時大葉紅草和洋蔥的分裂指數接近，達16.7%以上，白蝴蝶合果芋和蔓花生相對較低，但也都在10%以上。

圖2 四種材料根尖細胞分裂指數比較圖

3 結論

白蝴蝶合果芋、大葉紅草都具氣生根，生長快速、耐瘠耐剪、取材便利，且有絲分裂容易觀察、分裂指數相對較高，適合作為大批量的學生實驗的材料。也可作為實驗課備選生物材料，引導學生對不同植物細胞有絲分裂進行比較，提高學生對生物細胞多樣性和有絲分裂過程的認識。

(基金項目：廣東省教育科研“十二五”規劃2012年度研究項目：高中生物實驗的優化研究，No.2012YQJK085)