“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进

林荔 肖义军 詹晓梅

“低温诱导植物染色体数目的变化”是高中生物课程中重要的实验之一。其原理是低温破坏微管的装配，因此用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，使染色体分裂加倍后停留在赤道板上而不向两极移动，也不形成新的隔膜，而结合在同一个细胞内形成染色体加倍的细胞，因此植物染色体数目发生变化。但按教材步骤进行实验操作，实验效果往往不理想，主要存在两方面的问题：(1)视野中染色体数目发生变化的细胞较少，不易找到；(2)染色体分散不好，很难看清染色体的具体数目。笔者对实验进行一些改进，改善了实验效果。现将改进的实验方法报告如下。

1取材及处理

建议实验材料采用大蒜(2n=16)。大蒜不仅根萌发量大，根尖细胞分裂旺盛，分裂指数高，而且大蒜细胞染色体长度相差不大，为中部或亚中部着丝粒染色体，便于计数。因此选用大蒜作为实验材料，除便于染色体计数外，还节约实验成本。

大蒜有休眠期，因此在发根前，可先把其放入4℃冰箱1d以打破休眠期，这样可增加大蒜的出根数目而且根生长较为整齐。具体做法是：选取健壮的蒜瓣，剥去枯皮，将3～4个蒜瓣用牙签并排穿起，放入盛有清水的烧杯中，以水浸没大蒜根部为宜，室温培养，如果室温较低，可放入恒温培养箱(温度25℃左右)，3～4d即可得到合适长度的蒜根。待根生长到2～3cm时，把整个装置转入4℃的冰箱中，低温处理36h。移入室温培养24h左右，再剪取根尖用于实验。低温处理后再转入室温培养一段时间，这一步骤对改善观察效果非常重要。因为低温处理破坏纺锤体的形成后，导致大部分分裂期细胞停滞于中期，这时候的染色单体尚未分开，只有极少量在低温处理前处于后期的细胞这时候才有染色体数目的变化，能看到染色体数目变化的细胞是非常少的。由于低温处理时间较长，滞留在分裂中期的细胞可直接进入间期，这时细胞染色体的数目加倍。通过再转入室温培养，这些染色体数目加倍的细胞从间期进入分裂期，染色体数目发生变化的细胞增多，视野中能看到染色体数目变化的细胞数大大增加。

2固定

固定的作用是将根尖细胞杀死，使根尖分生组织的细胞固定在有丝分裂的不同时期。但在实验中发现，用卡诺氏液(无水酒精：冰醋酸=3：1)固定根尖24h(教材中是固定0.5～1h)，根尖细胞分散程度较好，有利于染色体数目的观察。

3制作装片

3.1解离

解离是实验成功的关键步骤之一。解离可以除去细胞间的果胶，使细胞壁纤维素软化，从而使得细胞在压片时容易分散，适当延长解离时间有助于细胞分开。解离中，关键是时间的把握。教材中提到常温下在解离液中解离3～5min，时间太短，观察时细胞重叠在一起，可以适当延长为8～10min，效果较好。为了缩短时间，也可将盛有解离液和根尖的小烧杯放在60℃左右的温水中3～5min，同样可以观察到较好的实验结果。

3.2漂洗

漂洗最好用蒸馏水，除了洗去解离液防止解离过度外，也可起到低渗作用，使细胞体积有一定的膨胀，便于以后染色体形态的观察。

3.3染色

用改良苯酚品红溶液进行制片染色，结果可使其染色体部分染色较深，而细胞质部分基本不染色，色差很明显，利于观察。为了提高染色效果，可先将根尖用镊子捣碎后再染色。充分捣烂后，细胞完全分散，细胞核内的染色体容易被碱性染液染色，又缩短了染色时间，为8～10min左右。

3.4制片

染色后，蓋上盖玻片。在盖玻片上面铺上吸水纸，用拇指垂直压片，稍用力。用力不可太轻，否则细胞分散不好。压片后，拿走吸水纸，用左手把盖玻片固定住，右手持镊子，用钝端轻轻倾斜敲击盖玻片(操作时要防止盖玻片与载玻片间发生滑动)，促使材料呈雾状均匀分散。教科书上采用盖玻片上再加载玻片的方法容易滑动，操作不方便，效果也不好。

4总结

通过增加低温处理后恢复常温短时间培养这一步骤，大大增加了染色体数目发生变化的细胞数量，方便观察。通过增加解离时间或提高解离温度，使细胞分散更好。而在漂洗、制片过程中采用蒸馏水处理使得细胞体积膨胀，有利于染色体的分散。通过这三个方面对原实验的改进，使得染色体数目变化的细胞数增多，细胞中染色体形态更加清晰，分散程度更好，能清楚地计算染色体数目。