大蔥在植物學實驗中的應用

馮大領 鄭亞坤 李 明 張巍巍 魏 健 趙 錦 司賀龍

(1 河北農業大學生命科學學院 保定 071000； 2 河北農業大學園藝學院 保定 071000)

實驗材料的選擇與準備是提升實驗課教學效果的重要因素之一。植物學實驗材料應該具備實驗效果明顯、易于觀察和操作、安全性高、成本較低、容易獲得等特點，因此實驗材料的選材至關重要。在短時間內，用少量的材料觀察到多個實驗結果，尤其是植物形態解剖部分的內容，選擇一種植物為對象，同時觀察植物細胞、組織、根、莖、葉、花果等多個器官的結構，有利于發揮學生對理論知識的相互聯系。本文結合植物學實驗教學的特點，以大蔥為實驗材料，展示了大蔥作為植物學綜合性實驗材料的可行性。

1 以大蔥為實驗材料的實例演示

1.1 植物細胞基本結構的觀察 用鑷子撕取大蔥蔥白葉的內表皮細胞，可以清楚地觀察到植物細胞的細胞壁、細胞質、細胞核，還能觀察到細胞核內的核仁、細胞質內的質體——白色體及透明的區域——液泡。如果橫切取綠色幼嫩蔥葉，可以明顯看到葉綠體。撕取大蔥的葉肉細胞，可以觀察到后含物——單晶。在光學顯微鏡下，只能看到以上植物細胞的基本結構(細胞壁、細胞質、細胞核)及部分亞細胞結構(白色體、葉綠體和液泡)，細胞膜和細胞質內的其他細胞器不能在光學顯微鏡下看到。該實驗結果與洋蔥材料的實驗結果相同(?圖1)。

通過蔥葉中葉肉細胞葉綠體的觀察和蔥白中白色體的觀察，可以讓學生充分理解質體之間的相互轉化，大蔥的蔥白中含有白色體，當蔥白見光后，該部位變綠，說明白色體轉化成了葉綠體。如果將該部位用土掩埋，葉綠體就會逐步轉化成白色體。

1.2 植物組織的觀察 植物組織通常包括分生組織、保護組織、薄壁組織、輸導組織、機械組織、分泌結構，高等植物各器官的組織分化明顯。利用大蔥葉可以觀察到多個組織類型。

1.2.1 成熟組織 橫切取綠色管狀葉，挨著綠色組織的為保護組織——上表皮。上表皮由近方形或長方形的表皮細胞和兩個保衛細胞組成的氣孔器組成，并能明顯看到表皮細胞外有角質層；緊挨著表皮細胞的是含有葉綠體的同化組織，同化組織以內是貯藏組織。因為同化組織和貯藏組織均為細胞璧薄的組織，因此均屬于薄璧組織的類型。橫切的幼嫩管狀葉結構中還能看到維管束，維管束內有木質部和韌皮部，木質部中有導管，韌皮部中有篩管，在木質部和韌皮部中還有機械組織，維管束周圍有薄壁組織。由于大蔥葉為管狀結構，因此，其葉片結構沒有表現出單子葉植物的葉片結構特點，挨著上(外)表皮的為綠色的柵欄組織，其內側無下(內)表皮及海綿組織，僅為無葉綠體的薄壁組織；對管狀葉的維管束用解離液解離，并用番紅染色，能看到環紋導管和螺紋導管(?圖2)。

1.2.2 分生組織及有絲分裂的觀察 分生組織是能夠進行細胞分裂的一群細胞組成的。大蔥根尖的結構包括根冠、分生區、伸長區和成熟區,其分生區內即為分生組織。

取大蔥新生根(根尖2～3mm)若干，在解離液(HCl稀釋液： 按照1HCl∶11H2O比例混合配制稀釋液，然后鹽酸稀釋液與95%乙醇1∶1混合，即為解離液)中解離30min，取出后置于清水中5min進行清洗，洗去解離液后移至蘇木精染液中染色10min。用壓片法將染色后的根尖制成臨時裝片，顯微鏡下觀察有絲分裂的各個時期。觀察發現，分生組織的細胞近方形，細胞核大，經蘇木精染色后，間期細胞核、分裂期的核內染色體被染成藍黑色。將分裂期的細胞放大，可以清楚看到有絲分裂的前期、中期、后期、末期細胞。前期： 核膜完全解體，染色質縮短變粗為染色體，并散亂分布于細胞的中部；中期： 染色體的著絲點整齊的排在細胞中央的赤道板上；后期： 在紡錘絲的牽引下，成對的染色單體分離并分別向細胞的兩極移動；末期： 子染色體開始逐漸解螺旋，赤道板上開始出現細胞板(?圖3)。

2 選擇大蔥作為實驗材料的可行性分析

大蔥幾乎是廚房不可缺少的蔬菜和調味料之一，生命力強，耐寒、耐旱、抗熱，在我國廣泛種植。從生物學教學選材來說，一年四季皆可在市場上買到，且價格低廉。

大蔥的細胞、組織特征明顯，可同時觀察多個結構特征。主要體現在： ①大蔥的葉綠體大且明顯，可以代替菠菜或黑藻等植物觀察葉綠體；②大蔥葉分為兩部分，一部分是形成假莖的蔥白部分，另一部分是綠色的管狀蔥葉部分；蔥白的外表皮細胞類似于洋蔥鱗葉，可以觀察細胞基本結構。還可以觀察蔥白細胞內的白色體及綠色蔥葉葉肉細胞的葉綠體，并能驗證白色體和葉綠體之間的相互轉化；③大蔥為單子葉植物，不管是蔥白還是管狀葉，均能明顯觀察到平行脈，取其組織，很容易觀察到維管束內的導管；④大蔥葉片厚，易徒手制作葉片橫切裝片，用來觀察葉片橫切結構；⑤大蔥細胞內的染色體類似于經典材料洋蔥，染色體大，數量少。根系為須根系，通過培養大蔥的幼根，利用根尖可以觀察細胞的有絲分裂。

用人們熟悉的食材作為實驗材料，會大大激發學生的學習積極性和熱情，不僅會加深對書本知識的認識，也會提高學生創新性學習的能力，更會把“植物學這門學科和日常生活息息相關”的學習理念潛移默化地傳授給學生。

(基金項目： 河北省教育廳“生物技術”品牌特色專業建設研究，No.2012GJJG054；河北省教育廳2012專業綜合改革試點項目,No.201202；河北農業大學教改項目,No.2016GL02；河北農業大學基于“翻轉課堂”教學模式的SPOC課程建設項目,No.2016-4-17；第一作者為河北省蔬菜種質創新與利用重點實驗室、河北省蔬菜產業協同創新中心主要成員)