电子显微镜在园艺专业大学生创新项目中应用的可行性研究

摘 要 本文介绍了电子显微镜的相关知识，并对扫描电子显微镜和透射电子显微镜在园艺专业学生大学生创新项目中的应用进行分析，结果表明：扫描电子显微镜，前处理可以指导学生掌握后自行操作，在仪器使用上，大部分步骤都可以在教师的指导下自行操作完成，适合对学生开放；而由于透射电子显微镜的样品前处理涉及有毒药品和特别精密的仪器，所以有很多步骤不适合让学生自主操作，所以不适合对大学生创新项目进行开放。

关键词 园艺 大学生创新项目 电子显微镜

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.021

Abstract This paper introduces the related knowledge and the application of electron microscopy， scanning electron microscopy and transmission electron microscopy in the College of horticulture students innovation project were analyzed， results showed that： scanning electron microscopy， pretreatment can guide students to master their own operations in the use of instruments， most steps can be operated under the guidance of Teachers themselves complete， suitable for students to open； and because the transmission electron microscopy sample preparation involving toxic drugs and special precision instruments， so there are a lot of steps is not suitable for students' autonomous operation， so it is not suitable for open innovation project for college students.

Keywords Horticulture； College students' innovative project； electron microscope

0 前言

创新能力的提高和培养不单单关系到学生的自我发展，也影响到国家的发展。作为拥有大型仪器的测试中心，重点实验室应该给有新想法、有能力的教师和学生提供良好的仪器条件。园艺专业是湖北省品牌专业，教育部综合改革试点专业，也是教育部和财政部的第一类特色专业的建设点。本文将分析在大学生创新项目实施过程中，学生对电子显微镜的利用存在的问题，一方面可以提高园艺专业学生创新水平，另一方面有利于大型仪器电子显微镜的开放方式的探讨。

1 电子显微镜在大学生创新项目中的应用

随着电镜技术的不断发展，其与农学、园林、园艺等学科的应用越加紧密。①在园艺学科的教学和科研中，可通过透射电子显微镜对植物细胞的细胞壁、生物膜、叶绿体、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等，可以利用扫描电镜对花粉，叶片气孔，腺体等的结构进行观察。②

1.1 扫描电子显微镜试验出现的问题

首先是在教师的指导下，一组同学进行了扫描电子显微镜的处理。扫描电子显微镜生物样品处理一般是以下步骤：取材—漂洗—固定—漂洗—脱水—置换—干燥—镀膜—电镜观察等步骤。③④⑤

在扫描电子显微镜生物样品前处理发现的主要问题有：

（1）由于是生物样品，所以取材时要做到“动作快、部位准”，但有的同学取材太犹豫，有的手指压到了材料，有的材料过大等等，不过通过反复练习可以纠正这些问题。

（2）由于扫描电子显微镜，对所取样品的表面的要求十分严格，所以必须要清洗干净，否则可能导致错误判断或观察困难。另外，在样品清洗完毕后要在短时间内投入到固定液内，而有的学生间隔时间太长，督促后可以改正。

（3）由于大学生创新項目的学生都为园艺专业的学生，而他们的课程比较多，而整个前处理需要的时间较长，所以固定样品时间也根据其课程时间而有所延长。在具体操作上，有的同学药品安全意识比较低，而作为固定液的戊二醛是可以杀死细胞的，所以当有的同学将其弄到手上后，皮肤出现了变黄、蜕皮现象，因而有必要提高学生的安全意识。

（4）脱水过程中，用到的是乙醇的梯度脱水，由50%、70%、80%、90%、100%的乙醇各15分钟，而有的同学操作过慢，在更换乙醇的过程中，使得样品暴露在空气中的时间过长，尤其是高浓度乙醇的情况下就导致乙醇快速挥发，而使细胞变形，影响实验结果，这个在上镜观察后十分明显，学生们也认识到了问题所在，有利于问题的更正。

（5）置换用到叔丁醇，而叔丁醇有一个特点就是熔点是25.3℃，所以室内温度低的时候就会凝固，体积大的降温较慢，但对于体积比较小的，换液用的针头、吸管等就很容易凝固、堵塞，使得试验不能正常进行，学生们通过加热使溶化后继续试验。

（6）干燥是在冷冻干燥器上进行的，由于容量有限，而有的同学由于在置换最后一步加入太多的叔丁醇，使得干燥时间延长，进而解决问题。

（7）由于离子溅射仪喷镀的是铂金，因为价格昂贵，所以只能由教师亲自操作。但在镀金前粘贴样品的时候，是可以让学生来处理的，但是也出现了问题：有的同学按压样品面积太大，使得上镜后，完整样品视野难寻；有的同学用力太小使得样品与导电胶接触不良，不能将电荷导走而影响到试验结果的获得。

（8）在使用扫描电子显微镜的过程中，由于是大型贵重仪器，开机、关机以及样品更换，为了安全起见不让学生操作，但对于样品的观察，在调好基本条件后，学生可以对样品进行观察，可以调节放大倍数，焦距，移动视野等。

1.2 透射电子显微镜试验出现的问题

透射電子显微镜生物样品处理一般是以下步骤：取材—漂洗—戊二醛前固定—漂洗—锇酸后固定—漂洗—梯度脱水—浸透—包埋聚合—超薄切片—染色—干燥—电镜观察等步骤。

（1）取材、漂洗、戊二醛前固定、漂洗以及脱水所遇到的问题与扫描电子显微镜相似。

（2）锇酸后固定中用到了锇酸，锇酸又名四氧化锇，是一种具有强烈刺激味的试剂。因为用到锇酸这种剧毒试剂，它容易蒸发，它的蒸气对眼睛角膜、皮肤、呼吸道粘膜等有伤害作用，为了安全没有让学生自主操作。

（3）包埋过程中出现的问题有：配包埋剂时，有的试剂没有搅拌均匀，有的产生了气泡；由于皮肤接触包埋剂，可能会引起皮炎，所以需要格外小心。鉴于步骤复杂而且容易出问题，所以只能由教师亲自处理。

（4）超薄切片机也是精密仪器，而且超薄切片由于用到钻石刀也非常容易出问题，且价格昂贵，所以只能由教师操作。

（5）染色步骤对时间和外界条件要求十分严格，也没办法让学生操作。

（6）透射电子显微镜的上级操作较扫描电子显微镜复杂得多，且一次只能放1个样品，所以学生基本上不能独立操作，需要教师加以指导。

1.3 总结

如上文所述的扫描电子显微镜和透射电子显微镜在大学生创新项目中出现的问题可知，电镜是大型精密仪器之一，工作周期性较长、工作繁复。因此，若要操作好电镜，使结果得以真实记录，对于园艺专业大学生开设创新项目就显得至关重要。扫描电子显微镜，前处理可以指导学生掌握后自行操作，在仪器使用上，只有少数的几个步骤需要教师操作外，其他步骤都可以在教师的指导下由学生自行操作完成。而由于透射电子显微镜的样品前处理涉及有毒药品和特别精密的仪器，所以有很多步骤不适合让学生自主操作，这样就限制了学生的自主性，所以不适合对大学生创新项目进行开放。

基金项目：湖北民族学院教学研究项目“电子显微镜在大学生创新项目中应用的研究”，项目编号：2015JY050

注释

① 刘学春，郭延奎，崔德才.高等林业院校生物显微镜技术教学模式的研究与实践[J].中国农业教育，2001（6）：36-38.

② 王金泉，吴辉，王琦，翟少华. 生物电子显微学技术在农业高等院校研究生教学中的应用与实践[J].教育教学论坛，2016.30：152-153.

③ 陈文婷，李慧灵，肖强，卜贵军.木芙蓉不同时期花的结构变化研究[J].北方园艺，2016.7：50-54.

④ 李慧灵，张美凯，陈凯飞，张欢，卜贵军.地果叶表面微观形态的观察[J].养殖技术顾问，2014.12：288.

⑤ 李慧灵，陈凯飞，张美凯，张欢，卜贵军，肖强.利用扫描电镜研究草甘膦对地果的伤害[J]. 中国农学通报，2014.28：139-143.