实验教学中观察植物细胞的好材料

张秀玲　王婷婷　马艺菡　李倩　王真真　王锐　杨文帅

观察植物细胞的基本结构，最理想的材料是洋葱鳞叶的表皮细胞。该材料取材方便，制片容易，可以使学生了解到更多的知识点。

1 仪器和材料

1.1 器材

光学显微镜、解剖器、载玻片、盖玻片、吸水纸、培养皿、双面刀片、蒸馏水、滴管、质量分数为0.1%的中性红溶液、质量分数为30%的甘油、物质量浓度为0.5 mol/L的NaCl溶液、紫皮洋葱。

1.2 方法和步骤

制片过程——撕取表皮。取一紫色洋葱鳞茎，用水果刀分成4份，剥下外层新鲜的肉质鳞叶，分别撕取鳞叶内外表皮，撕开的一面朝上，迅速放在载玻片的水滴中。用镊子将洋葱表皮展平，先使盖玻片的边缘与水平面呈45°接触水滴。然后再慢慢地降低盖玻片，当水漫过盖玻片的1/2并超过洋葱表皮的位置时，慢慢放平盖玻片。将制作好的装片放在显微镜下观察。并用中性红染液染色。

先用低倍物镜观察，洋葱表皮细胞像一层网眼，细胞排列紧密，没有胞间隙，呈长方形，选择最清晰的几个细胞放在视野的中央，换高倍物镜观察。使用高倍镜时要注意：① 用细聚焦器（限于高倍物镜下用）调好焦距，细聚焦器可以使厚度上不同部位分别成像，使细胞具有立体感；② 调节光圈，使进入物镜的光线适当。仔细观察细胞结构。

细胞壁是无色透明的，上下两层不能看出来，只能看到细胞的侧壁，看到的细胞壁为相邻两个细胞共有，调节细聚焦器和后虹彩光圈，可发现两个相邻的细胞壁上有相对凹陷的纹孔对（图1，图2）。

细胞质是紧贴细胞膜的一层无色透明的胶状物，光学显微镜下不易看到，因为被挤到四周成为一薄层，仅在细胞两端比较明显（图1）。把视野调暗，可见细胞质中有细小的白色体和线粒体颗粒。光学显微镜分辨能力有限，只能看到这些结构的轮廓。

细胞核是沉没在细胞质中的折光性强的卵圆形或圆形小球体，在成熟的细胞中总是位于细胞的边缘，紧贴细胞壁（图3）。如果细胞核贴近细胞的侧壁，只能见到核的侧面观；如果紧贴细胞的上壁或下壁，可见细胞核的正面观。细胞核中发亮的小颗粒是核仁，如果细胞破裂，核和质均外流，则观察不到细胞核；如果鳞叶取材靠外，原生质体解体，也找不到细胞核。

成熟的表皮细胞中，常有一个或几个大的液泡，占据细胞90%以上的体积，细胞质被挤成一个薄层，细胞核被挤到细胞的边缘。用0.1%的中性红染液（水溶液）染色，可以把液泡染成红色（图4），并可鉴定细胞的死活。由于洋葱鳞叶内表皮容易与肉质分离，有的表皮细胞已经死亡，因此可以看到视野中着色程度不同的细胞（图5）。

花青素是溶解在细胞液中的色素，是细胞常见的代谢物质，成均匀分布的溶解状态，用紫皮洋葱鳞叶外层表皮做成临时装片，可见花青素溶解在细胞液中，不同于有色体的颗粒状结构（图6，图7）。

质壁分离观察：将洋葱表皮临时装片用物质的量浓度为0.5 mol/L的NaCl溶液进行。可见细胞在发生质壁发离时，质膜和细胞壁还是联系的（图6）。这可以使得质壁分离的细胞在吸水时还能质壁分离复原。

用中性红染液染色的装片，再加上NaCl溶液处理，可以使得细胞膜和液泡膜轮廓更清晰（图8）。

晶体：取洋葱外部膜质的鳞叶剪成3～5 mm2小块，用30%的甘油浸泡软化15～20 min，制成临时装片，放在显微镜下观察，可见表皮细胞内有柱状的单晶（图9、图10）。换高倍镜，调节光圈和细聚焦器，可以看到细胞壁上的纹孔。

2 讨论

植物学实验中，观察植物细胞的结构是必做实验项目。在实验教学中存在诸多问题，如找到典型的细胞是有些困难的，使得许多学生对细胞的基本结构难以形成清晰的认识，对细胞结构的标注时常出现错误，特别是液泡和细胞质的标注。本实验用中性红染液将液泡染色，用NaCl溶液进行质壁分离，可以清晰地观察液泡膜和质膜，实验教学效果得到显著提高。

中性红是一种低毒性染料，可以鉴定细胞的死活，可以把活细胞的液泡染成红色，细胞质和细胞核不被着色；而死细胞的液泡不被染色，细胞核和细胞质被染成红色。中性红是一种弱碱性pH指示剂，变色范围为pH6.4～8.0（由红变黄）。在中性或微碱性环境中，植物的活细胞能大量吸收中性红并排向液泡中，由于液泡在一般情况下呈酸性反应，因此，进入液泡的中性红便解离出大量阳离子而呈现樱桃红色，原生质和细胞壁一般不着色。死细胞由于原生质变性凝固，细胞液不能维持在液泡内，因此，用中性红染色后，不产生液泡着色现象；相反，中性红的阳离子，却与带有一定负电荷的原生质及细胞核结合，而使原生质与细胞核染色（图3）。

用洋葱膜质鳞叶观察晶體的结构，取材方便，效果明显，并且充分利用实验材料，充实丰富了实验内容，取得事半功倍的教学效果。

参考文献：

[1] 张萌.对制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片实验的改进[J].实验教学与仪器，2004，（7-8）.37.

[2] 周仪.植物形态解剖实验[M].北京师范大学出版社，2006.

[3] 高信曾.植物实验指导[M].北京：高等教育出版社，2005.

[4] 阮维斌.石雪芹.王义杰等.利用洋葱鳞叶表皮细胞观察植物细胞结构实验的改进[J].生物学通报，2011，46（8）：56-58.