“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的改进建议

陈一波

摘 要 对浙科版普通高中生物必修1“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的材料、实验方法进行如下改进：实验材料由洋葱根尖改为蚕豆侧根；染色试剂由龙胆紫溶液改为改良的苯酚品红溶液；实验步骤改为“取整条侧根—解离—漂洗—染色—洗去浮色—获取根尖—制作装片”。

关键词 有丝分裂 实验改进

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）22-0044-02

一、背景与意义

“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”是浙科版普通高中《生物学·必修1·分子与细胞》中的一个实验。教材里以洋葱为实验材料，实验的成功率不是很高。究其原因，除操作技术掌握不当外，用于实验的材料——洋葱存在的不足可能是关键之处。目前出现最多的是采用大蒜作为实验材料，因为大蒜取材方便，经济实惠，而且发根率高，实验效果好。但由于大蒜在水培时会分泌抑制根生长的物质使水体发臭继而烂根，在培养时需要每天更换清水，这无疑加大了实验准备的工作量。此外，大蒜根尖分生区细胞有丝分裂指数与根长有关，而且蒜瓣发根并不同步，因此在取材时会有大量的须根因长度不适合而被浪费丢弃。

大多数根尖作有丝分裂实验的材料，虽均可以找到有丝分裂期的细胞，但大多存在这样或那样的不足，有的细胞染色体数目太多（如小麦等），染色体堆积在一起，不易看清；相比之下，蚕豆侧根作实验材料具有根尖数目多、细胞内染色体数目较少而体积较大等优点，故用蚕豆侧根根尖作为有丝分裂的实验材料可以取得较理想的实验效果，尤其适合学生实验。

二、过程与方法

（一）实验材料

蚕豆取自于农家自备的蚕豆种。

（二）实验方法

1.根尖的培养

选择饱满、大小均匀、无损伤的蚕豆种子，自来水洗净后用0.5%的NaClO消毒30min。蒸馏水冲洗数次，用蒸馏水浸种。一段时间后，播种在湿润的锯末基质中。在培养箱中无光培养（24€？.5℃），每天早晚各洒水一次（温水效果更佳）。待主根根尖长出3～4cm时，取出种子用快刀迅速切去根尖分生区，然后重新埋好。一段时间后，主根成熟区四周会生出许多侧根。这样，每粒种子在播种5～7天后可获得20多个侧根。期间需注意经常洒水保持培养基湿润。冬季注意保暖，温度控制在20～25℃左右。

2.制作临时装片

在制作装片的过程中，参考林亮老师的做法，对操作步骤进行了略微的变动，步骤如下“取整条侧根—解离—漂洗—染色—洗去浮色—获取根尖—制作装片”。

（1）取材

取根尖这环节，教材将根尖剪取2～3mm，在随后的几个步骤中都用镊子取放，由于根尖太短、太脆，给操作带来很大的不便。所以我直接拔取蚕豆的整条侧根，由于整条侧根（含根尖）较长，便于操作。用刀片将根尖端纵剖2～3次，使根尖内部组织在解离时能与解离液充分接触。此操作要快速进行，以防材料变干燥。

（2）解离

将整条侧根立即投入盛有1：1浓盐酸与95%酒精的固定离析液中，迅速杀死细胞并使细胞保持于分裂状态，同时溶解了细胞间的胞间层，在压片时细胞易于分散。5～7分钟后，根尖完全酥软时取出。气温高时，解离时间要稍短些。此操作注意严格控制时间，如果解离过久，材料完全离散就无法进行清洗等操作；若解离不够充分，则压片时材料细胞堆积在一起，不易分散，无法观察。此时，仔细观察可发现解离完全的根尖分生区会呈现出与伸长区不一样的乳白色。这时候的根尖分生区十分脆弱，可用镊子捏住根的伸长区，取出侧根进行下一步。

（3）漂洗

可用镊子捏住根的伸长区，将整条侧根取出，立即投入清水漂洗2～3次，每次1-2分钟。此操作直接影响下一步染色的效果。

（4）染色

将侧根的根尖用蒸馏水冲洗后，然后将根尖置于染色板上，用改良的苯酚品红染色2-3分钟。

改良的苯酚品红液配方如下：

母液A：称取3g碱性品红，溶解于100ml的70%酒精中（此液可长期保存）；母液B：取母液A10ml，加入90ml的5%苯酚水溶液（2周内使用）；

苯酚品红染色液：取母液B45ml，加入6ml冰醋酸和6ml37%的甲醛；

改良的苯酚品红染色液：取苯酚品红染色液2～10ml，加入90～98ml45%的醋酸和1.8g山梨醇。放置两周后，效果更佳。

（5）洗去浮色

教材在叙述临时装片制作时，并未详细介绍洗去浮色这一步骤。其实这一步十分关键，只有洗去了浮色，才能在显微镜下看的清晰。所以我的做法是：一只手拿镊子夹着侧根的伸长区，另一只手用清水对着根尖分生区轻轻冲洗1-2次。

（6）制片并镜检

最后切取整条侧根上已经染色过的根尖2～3mm于载玻片，滴加一滴清水，盖上盖玻片。用镊子轻轻敲打盖玻片，让根尖细胞均匀分散而又不破裂。

三、结果与讨论

有丝分裂是一个连续的过程，根据不同分裂阶段的形态学特点可以把有丝分裂过程分成4个时期，即：前期、中期、后期和末期。有丝分裂的中期是观察染色体形态的最佳时期。这一时期的染色体是由两条染色单体组成，在每条染色体的着丝点部位有纺锤丝相连，这个区域一般染不上颜色或是缢缩变细，叫做主缢痕。蚕豆根尖处于分裂相的细胞多，细胞较大，染色体清晰，用高倍镜观察还可以计数（2n=12），实验效果很好。

我认为实验的成功几个关键之处。在于：第一，选择蚕豆的侧根而非主根。我们用染色液处理主根，结果显示主根分生细胞的细胞质着色颗粒多，导致背景着色深，难以观察到染色体形态，实验效果较差。而其侧根染色后，背景着色均较浅，染色体形态清晰。主根观察效果差的原因可能是取材部位或染色液浓度不当，或是细胞质成分差异所致。其真实原因，有待进一步研究。第二，改用改良苯酚品红染色经比较研究发现，用改良苯酚品红染色较传统教科书上介绍的用醋酸洋红或龙胆紫染色理想。醋酸洋红染色体着色效率不高，且背景着色较深；而龙胆紫着色力太强，操作时极易染色过度，使整个细胞均染成深紫色，无法观察，而用改良苯酚品红染色效果很好，细胞核和染色体均被染成鲜艳的红紫色，而细胞质无色或只有淡粉红色，故背景清晰。

参考文献：

[1]张云，林凡.观察根尖分生组织细胞有丝分裂的好材料——红葱[J].生物学通报，2013，（2）.

[2]林亮，上官兴星.“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验方法的改进[J].中学生物教学，2012，（07）.

[3]刘昌平.植物细胞有丝分裂实验材料的选择及其实验操作[J].皖西学院学报，2002，（04）.