“觀察洋蔥根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗設計

胡麗麗 鄭 濤

(山東省淄博第一中學 淄博 255200)

“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”是人教版高中生物學必修1第6章的重要實驗。教材上對該實驗的方法和過程有簡單描述，但在實際教學中，效果不理想。學生制作的臨時裝片，在顯微鏡下觀察時大多是一片紫色，無法清晰辨出染色體形態。且制片耗時多，導致顯微觀察的時間不足而致使觀察不充分。經過反復的摸索，再結合前人的工作，筆者對實驗材料、方法、流程、結果觀察等方面進行了優化。

1 實驗材料選擇

教材中采用洋蔥作為實驗材料，但因市售洋蔥經過冷藏或輻射處理，生根率低且分裂相不明顯。本實驗選擇大蒜為實驗材料。大蒜的優點： 材料易得；染色體數目2n=16條，數目不多好觀察；生根快且多，一個蒜瓣的生根量約相當于一個洋蔥的生根量；用龍膽紫染色時，洋蔥根尖組織會變硬，分生區細胞不易分散，核濃縮著色深，難以找到分裂相。而大蒜根尖纖細，解離和染色快，根尖細胞易被壓散，且細胞排列整齊，界限明顯，分裂相多，染色體清晰，便于觀察[1]。

2 實驗方法和過程

2.1 材料生根處理 將大蒜置于冰箱內(4℃～5℃)冷藏1d，低溫起春化作用，能促進大蒜的生根，縮短培養時間[2]。

2.2 水培法培養根尖 取一塊硬紙板，剪成比培養容器口面直徑略大的形狀，用剪刀掏出與蒜瓣大小相似的孔，將蒜瓣塞入孔中，放置于裝滿自來水的燒杯上，使其根部剛正好接觸水面(圖1)。室溫下(20℃左右)進行生根培養。每個蒜瓣1d就可生根，通常2d就能長到1～3cm。

圖1 水培法培養根尖

2.3 取材 取材時間一般在上午10∶00～11∶00，下午14∶00～15∶00，此時間段的分裂相比較明顯。剪取根尖以5～7mm為宜(最后在制片時切去多取的部位)。

2.4 解離時間 大蒜根尖纖細，解離較快，所以需要控制時間以防解離過度而破壞細胞結構。經過多次實驗摸索，大蒜的解離時間控制在2～3min為宜。

2.5 漂洗時間 漂洗是實驗過程時間最長的一步，教材上要求10min。為了節省時間，可把靜態的浸泡改為動態的沖洗。把解離后的根尖放在紗布上，用橡皮筋扎住口或者用手捏住口，放在培養皿一端，用流水從培養皿中間沖洗，注意水流不要直接沖在紗布包上，3min即可。

2.6 染色 染色的目的是將染色體與細胞質區分開，染色效果的好壞直接決定觀察的效果。實踐發現，用0.01g/mL的龍膽紫溶液染色3～5min，然后接著制片，在顯微鏡下將看到整個細胞都著色很深，視野中一團紫色，無法看清有絲分裂各時期。為此，借鑒了“退回染色法”[3]，具體做法是： 用滴管吸取20%的醋酸溶液，加入培養皿中，將已經染色的根尖放入其中浸泡1min左右，可以看到根尖中有龍膽紫逸出，再用吸管吸走呈紫色的醋酸溶液，加入新的溶液，重復上述操作2次，可以使細胞壁、細胞質中過多的龍膽紫重新溶解在醋酸中被除掉，而細胞核中染色體的著色度保持不變。顯微鏡下看到的結果是染色體著色較深，而細胞質著色較淺，能清楚地分辨各分裂相。

2.7 制片 把根尖放在載玻片上，用小刀去除取材時多余的部分，留下2～3mm長度的根尖，并用刀刃進行縱剖。蓋上蓋玻片，用手將其固定在載玻片上，然后用帶有橡皮頭的鉛筆(橡皮頭的一端)稍微用力敲擊蓋玻片，反復多次，直到肉眼看到將根尖均勻地壓成薄薄的霧狀細胞層為止。

3 觀察技巧的改進

3.1 觀察 先在100倍下低倍觀察，找到分生區細胞，它的特點是： 細胞呈正方形，排列緊密。然后換成400倍(或640倍，16×40)觀察，此時大致能根據染色體形態區分不同分裂期，若要細致地觀察染色體形態，則要換成1000倍。圖2是同一個中期的細胞在400倍、640倍、1000倍下的顯微照片。小圓圈內是同一個處在中期的細胞。

圖2 同一中期分裂相細胞依次(從左到右)在400倍、640倍、1000倍下的顯微照片

各分裂相的觀察順序： 顯微鏡下最容易觀察的是后期和末期，這些細胞的染色體特征明顯，學生往往能一眼捕捉到。中期的染色體雖說形態和數目最清晰，但是典型的中期分裂相十分難尋。因為只有從細胞的正面視角觀察，才能看到染色體整齊地排在赤道板上。但是在制片時，細胞未必把正面對準壓片的方向，它可能是傾斜的。例如，制片時恰好從某一細胞的頂視角壓片，那么即便它處于中期，學生在顯微鏡下也看不到典型特征，此時染色體形態反而更像前期，所以在顯微鏡下我們能找到的典型中期細胞是非常少的。

3.2 分裂期計數 由于制片時細胞角度的問題，導致中期和前期分裂相計數有誤差，解決這個問題的最好辦法是觀察切片。故此，需要通過指導學生觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂固定裝片，來進行各分裂相細胞數目的統計。

4 教學反思

4.1 成功之處 通過對實驗材料、實驗過程和方法的改進，特別是退回染色法、新制片技術和觀察技巧的運用，幫助學生順利地制作了高質量的裝片，比較清晰地看到了有絲分裂各時期的分裂相。同時還縮短了裝片制作的時間，特別是漂洗方法的創新，比教材實驗方法節約7min，為后續的觀察留下充足的時間，教學效果顯著提高。

4.2 不足之處 實驗中最大的遺憾是中期分裂相少。故此，如何增加中期分裂相的比例，是下一步實驗改進中有待探索的問題。