黑藻的多用途實驗開發(fā)

◆浙江省寧波市效實中學 邵江樵

黑藻是單子葉多年生沉水植物，具有較強的適應性和富集能力，作為凈化污水的理想植物廣布于池塘、湖泊中。黑藻在高中生物教學中可用于觀察葉綠體和胞質環(huán)流、探究光合作用、觀察質壁分離及質壁分離復原，還能有效觀察到原生質層。制作臨時裝片時，黑藻取材比撕取洋蔥表皮更簡便。

以黑藻為實驗材料還能開展哪些實驗？我對此進行了探究。

一、光合作用系列實驗

（一）光合作用的定性實驗

1.實驗過程

利用黑藻的特點，依據氧氣不易溶于水且具有助燃性的性質，可設計如圖1（b）所示的裝置，將該裝置放在陽光下運用排水法收集氣體再檢驗氣體的性質，為綠色植物通過葉綠體利用光能將二氧化碳和水制造成有機物并釋放氧氣提供依據。

圖1 （a）為黑藻，（b）為黑藻光合作用的實驗裝置

2.拓展實驗1

利用圖1（b）裝置進一步驗證光合作用需要光照。

3.拓展實驗2

氧氣的釋放速率可作為光合作用因變量的檢測指標。在圖1（b）裝置的基礎上，借助氧氣傳感器可進一步探究NaHCO3、光強和光質對黑藻光合作用的影響。

（二）觀察光合作用場所——葉綠體

1.實驗過程

將黑藻葉片制成臨時裝片，先用低倍鏡再使用高倍鏡觀察，就能清晰觀察到細胞溶膠中綠色顆粒狀的葉綠體。

2.拓展實驗

觀察黑藻葉綠體可結合碘液的染色原理，驗證光合作用的產物為淀粉。

二、細胞活性實驗

（一）觀察胞質環(huán)流

胞質環(huán)流是直觀動態(tài)的現(xiàn)象，能為細胞的活性提供有力證據。

1.實驗過程

以黑藻細胞溶膠中的葉綠體的運動為標志，觀察前先對葉綠體進行適宜光照處理后制作成臨時裝片，在數碼顯微鏡高倍鏡下可觀察到葉綠體圍繞透明液泡按一定方向移動。實驗過程中還可鼓勵學生用數碼顯微鏡錄制視頻，激發(fā)學生的探究興趣。

2.拓展實驗

原生質體是除去細胞壁后的植物細胞，包括細胞膜、細胞質和細胞核，應用于轉基因植物的培育和植物體細胞雜交。由于黑藻葉肉細胞制備的原生質體含有葉綠體，可通過觀察原生質體的胞質環(huán)流判斷原生質體的活性。

（二）觀察質壁分離及質壁分離復原

1.實驗過程

在臨時裝片一側滴入1~2滴0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水紙進行對側引流，讓蓋玻片下的黑藻葉片浸潤在蔗糖溶液中，數分鐘后可觀察到如圖2所示的實驗結果。

圖2 黑藻葉片浸潤在蔗糖溶液中的現(xiàn)象

2.拓展實驗1

觀察黑藻的原生質體的滲透吸水或失水現(xiàn)象，判斷原生質體的活性。

3.拓展實驗2

觀察黑藻的原生質層，驗證原生質層具有選擇透性的特征。將紅墨水與0.3 g/mL的蔗糖溶液按1∶1均勻混合，在混合溶液中重復黑藻葉片質壁分離實驗，圖3中的邊框線為黑藻的細胞壁，原生質層呈綠色，液泡為無色，原生質層與細胞壁之間為紅色。通過觀察可知，紅墨水不能滲透到原生質層，直觀佐證了原生質層具有選擇透性這一特征。

圖3 觀察黑藻葉片在紅墨水和蔗糖溶液的混合溶液中的質壁分離