減數(shù)分裂的觀察與比較

王 培 王金貝 李德璽

（1 鄭州市第二中學 河南鄭州 450000 2 鄭州市第一零六中學 河南鄭州 450000 3 洛陽建業(yè)龍城設計部 河南洛陽 471000）

“減數(shù)分裂”是人教版高中生物學“遺傳與進化”模塊的核心內(nèi)容，教材中安排了固定裝片的觀察，但觀察效果不是很理想，染色體成像不在一個平面，特征不易辨認。筆者通過廣泛取材和多次試驗，設計了以下方法，可取得良好的觀察效果，并且適宜在短課時背景下開展實驗探究活動。

1 材料選擇

先后嘗試了多種植物材料，各有優(yōu)、缺點，比較如表1。

綜合考慮取材難度、觀察效果等因素，認為中國水仙和百合皆為觀察減數(shù)分裂的良好材料，但為了幫助學生理解三倍體高度不育的原因，選用中國水仙為實驗課用材。

表1 不同植物材料進行減數(shù)分裂觀察的優(yōu)缺點比較

2 材料預存

2.1 實驗取材面臨的主要問題 中國水仙的減數(shù)分裂發(fā)生于種球內(nèi)，從外觀難以分辨所處時期。常用的取材方法為：直接剝除鱗片葉取出花序,去掉總苞可見4～5 朵大小不同的花蕾，發(fā)育順序由頂向基，選擇乳白色，長約5 mm 的花藥進行鏡檢［1］。

筆者用該方法成功觀察到減數(shù)分裂各時期圖像，但如果用于學生實驗，仍有需要改進之處：由于分裂期持續(xù)時間短，所以每剖開一個種球，最多只得一朵分裂期花蕾，其余尚處間期或者已完成分裂，取材效率低。如果在課堂上現(xiàn)場解剖取材，耗時長，實驗成功率低。同時，剖出的大量間期花藥用不完，也無法繼續(xù)生長，造成材料浪費。針對以上問題，根據(jù)每個花蕾中6 枚花藥同步分裂的特點，筆者對取材方法進行了改進。

2.2 “檢一存五”、雕刻培養(yǎng) 于11月初將種球培養(yǎng)生根，2～3 d 后進行雕刻取材：用雕刻刀去掉種球上半部分鱗片葉，露出花序，從頂部最大的花蕾中取1 枚花藥鏡檢。若恰處于分裂期，將同一朵花中的其余5 枚花藥固定于卡諾氏液中數(shù)小時，再轉存于70%的酒精溶液中［2］，上課時直接取用；若鏡檢結果為間期，則該花序其余花蕾均不必再做鏡檢，將種球繼續(xù)培養(yǎng)，幾天后自頂至基依次鏡檢、保存（圖1）。

圖1 材料預存方法

這種“檢一存五”的方法，可保證上課時每個小組都能觀察到分裂期圖像；同時花藥長期保存，使實驗不受季節(jié)限制；另外，采用雕刻培養(yǎng)取材而不是破壞性的剖球取材，使大量尚處間期的花藥能繼續(xù)生長至分裂期，有效提高材料利用率。

3 制片方法

觀察根尖有絲分裂實驗的制片過程為：解離→漂洗→染色→制片。而花藥中的小孢子母細胞本身就處于游離分散狀態(tài)，可省去解離、漂洗2個步驟。具體方法為：取1 枚花藥置于載玻片中央→滴1 滴改良苯酚品紅染液→用鑷子輕輕將花藥擠破并稍作按壓，充分釋放小孢子母細胞→去除花藥壁殘渣，避免花藥壁細胞、絨氈層細胞干擾觀察→蓋蓋玻片，用吸水紙吸去多余染液→觀察（小孢子母細胞著色迅速，完成制片操作即可觀察，無需等待）。

無論采用新鮮材料還是預存材料，均只需“染色→按壓→去渣→蓋蓋玻片”4 個步驟，即可得到效果良好的裝片，細胞數(shù)量多，著色均勻，單層鋪展無重疊。

每個花藥中的細胞分裂基本同步，但并不是非常嚴格，在一個裝片中通?？梢?～4 種不同的分裂相，通過小組間資源共享，可保證在一節(jié)課內(nèi)觀察到所有時期的圖像（圖2）。

圖2 中國水仙花粉母細胞減數(shù)分裂觀察

4 課堂實效的保證

實驗課的收獲不僅是觀察現(xiàn)象，而且能進行充分地思考質疑，從而更深刻地理解各種生命現(xiàn)象的意義，形成科學嚴謹?shù)乃季S?；谶@樣的考慮，結合創(chuàng)新班學生有平板電腦的條件，設計了如下方案保證課堂實效（表2）：

表2 實驗課流程設計

5 實驗結果分析

5.1 減數(shù)分裂特征比較 模型與照片的比較：在模型圖中通常將有無同源染色體、有無姐妹染色單體作為區(qū)分各個時期的重要依據(jù)。而在實驗圖像中，這些特征不易分辨，但可從染色體數(shù)目、粗細上發(fā)現(xiàn)區(qū)別（圖3）。

動物與植物的比較：植物減數(shù)分裂產(chǎn)生的子細胞全部包在透明的胼胝體內(nèi)，直到分裂結束，而動物細胞不存在胼胝體，子細胞分散（圖3）。

圖3 減數(shù)分裂各時期像（水仙圖像放大倍數(shù)10×100）

二倍體與三倍體的比較：水仙花藥裝片中常見未聯(lián)會的單價體、落后染色體、染色體橋、斷片、微核等異?，F(xiàn)象，這些特殊行為的高頻出現(xiàn)，是水仙高度不育的主要原因（圖4）。

圖4 水仙減數(shù)分裂過程中的異常現(xiàn)象（10×100）

圖5 不同角度的分裂圖像（10×100）

5.2 同一時期不同角度的圖像分析 細胞是立體的，在顯微鏡下同一時期的側面和極面會呈現(xiàn)不同的圖像，而學生所熟悉的動畫、繪圖等模型通常都只展示側面特征，這一點在實驗觀察時很有必要引導學生辨明（圖5）。

6 臨時裝片的保存

由于課堂時間有限，常會有一些效果很好的裝片沒有充分觀察、拍照，丟棄可惜，筆者通過多次嘗試，發(fā)現(xiàn)用以下方法進行臨時裝片的保存，效果較好。方法為：將指甲油輕涂在蓋玻片四周封邊，晾干后置于盛有清水的染色缸內(nèi)，常溫放置即可。1周內(nèi)觀察效果基本不變，之后染色體形態(tài)清晰度會有所下降。目前筆者實驗室內(nèi)用該方法保存的裝片已有2 個月之久，仍可見各時期基本特征（圖6）。

圖6 臨時裝片的保存及觀察效果（10×40）

7 總結

用水仙花藥進行減數(shù)分裂的觀察，制片方法簡單，成像效果好，既能觀察典型圖像，又能觀察到大量染色體變異行為，有效幫助學生理解相關知識?！皺z一存五”的預存方法有效提高課堂效率；雕刻培養(yǎng)取材有效提高材料利用率； 指甲油封片配合染色缸水封使得臨時裝片能較長時間保留；利用平板電腦進行拍攝和資源共享增強了學生的合作探究意識。不足之處在于，前期材料預存工作量較大，可在學生社團或興趣小組協(xié)助下完成。