“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验改进及反思

朱昊

摘要 针对“观察根央分生组织细胞的有丝分裂”实验成功率低、效果不佳等问题，通过查阅文献，摸索实验条件，总结出一套用一节课时就能完成且实验效果较好的改进方法：选择豌豆为实验材料，取材时间为10：00～12：30，用12孔细胞培养板进行解离和漂洗，解离液为体积分数为37%盐酸和95%酒精按体积1：1混合，室温解离6～8min，漂洗1min，用0.005g/mL的龙胆紫溶液作为染色剂，染色2～3min，利用“拇指指央推压”法进行制片。

关键词 根央分生组织 有丝分裂 实验改进

中图分类号 Q-33 文献标志码 B

“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验是高中生物人教版必修一的实验内容。该实验内容的目的是通过实验使学生进一步理解有丝分裂过程的特点和变化，锻炼学生的操作、观察和思考能力；学会在显微镜下分辨有丝分裂各个不同时期的特征；训练根据镜下图像绘制有丝分裂简图的技能，培养学生认真的科学态度和实事求是的科学精神，使学生的创新思维和综合能力得到培养。按照教材中的方法、步骤、耗时较长，成功率低，观察效果不理想。笔者在参考了不同研究者的改进措施的基础上，不断摸索实验条件，优化出一套行之有效的实验方法，运用该方法观察根尖细胞有丝分裂，能得到较好的分裂相。

1实验材料的改进

1.1材料的选择

众多研究者对大蒜、洋葱、水仙、枸杞、风信子、蚕豆、吊兰、小麦等这些材料进行了尝试。这些研究所采用的实验材料各有优点，都很有效，适合教学。笔者通过预实验发现，洋葱、大蒜、蚕豆、豌豆作为实验材料的好处在于容易获得、生根数量多、染色体数目合适。如要在整个年级开展这个实验，须从成本、生根快慢、休眠期等角度考虑。大蒜、洋葱有休眠期，蚕豆侧根生根慢，而豌豆没有休眠期、成本低、生根快、染色体数目为14条，因此选用豌豆作为实验材料。

1.2材料的处理

将当年新收获的饱满豌豆种子用清水冲洗干净，浸泡24 h。此期间换水2～3次，待豌豆吸水膨胀后，拣去腐烂和皱小的豌豆种子，置于培养皿中用湿纱布覆盖（在培养皿底部铺数层湿纱布，然后放置豌豆种子，再在其上方盖上纱布），室温萌发，待生根2 cm左右实验。

1.3取材的时间

不同的研究者选择的即使是同一种材料，也会由于品种、时间等因素影响得出不同的最佳取材时间。另外不同地区的气候、经纬度不同，对实验取材的时间也会有影响，因此需要教师根据当地的材料、气候等确定不同材料取材的时间。笔者通过自己的实验教学发现，在河北秦皇岛地区对豌豆取材的最佳时间是10：00～12：30。

2实验方法的改进

2.1解离液配方的改进

解离程度的好坏直接关系到实验的效果。针对这一问题，不同的研究者有不同的缩短解离时间的方法。人教版教材选用体积分数为15%盐酸和95%酒精按照1：1混合，室温解离3～5min；有的研究者采用体积分数为20%盐酸和95%酒精按照1：1混合，室温解离5 min；而有的研究者采用1 mol/L盐酸60℃水浴中水解8～10 min。而笔者通过预实验发现，体积分数为37%盐酸和95%酒精按体积1：1混合，室温解离6～8 min，实验效果较好。

2.2解离和漂洗方法的改进

有研究者采用白色点滴板进行解离和漂洗，但白色点滴板的小窝较浅，放入的根尖比较短，才能解离充分，根尖太短对于初学者不易操作。因此采用12孔细胞培养板代替白色点滴板。具体做法为：为每个组准备一个12孔细胞培养板，选择8个孔，4个孔放解离液和4个孔放清水。将根尖先放入盛有解离液的A1～A4小孔进行解离，解离完成后再将根尖依次放入盛有清水的B1～B4小孔漂洗1 min。这样的操作既方便又安全，可以避免解离液的浪费。

2.3染色剂的改进

人教版教材中用质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆紫溶液，染色2～3 min；有的研究者采用质量分数为2%的醋酸洋紅染色，染色15～20 min；而有的研究者用改良苯酚品红染液染色20 min左右，实验效果较好。但这些溶液配制方法复杂，染色时间较长。综合比较不同研究者的染色方法，笔者通过预实验发现用质量浓度为0.005 g/mL的龙胆紫溶液进行染色2～3 min，实验效果较好。

2.4制片方法的改进

有的研究者用镊子的钝端或带橡皮的铅笔轻轻敲击盖玻片至细胞分散均匀成雾状，敲击过程中用手将盖玻片固定好，防止盖玻片移位造成细胞变形；有的研究者用稍宽于盖玻片的吸水纸包绕盖玻片和载玻片3～4圈后再用镊子钝端或带橡皮的铅笔轻轻敲击盖玻片；有的研究者采用透明塑料薄膜代替玻片，将根尖放在滴有一滴清水的塑料薄膜内，折叠薄膜并用手轻轻按压使细胞分散成单层。

笔者引导学生用上述方法进行预实验，发现学生用镊子钝端或带橡皮的铅笔无法掌控轻敲的力度，容易把盖玻片压碎，压片成功率不高。通过多次实践证明，采用“拇指指尖推压”法进行制片。具体做法为：用拇指指尖压住根尖，以根尖为中心，向四周推压碾平，使细胞分散。该方法操作简单，极大提高了实验成功率，值得推广。

3实验观察结果

制片完成后，学生先在低倍镜下找到处于分裂期的细胞，然后换用高倍镜观察。按照改进的方法进行实验，得到的实验结果如图1所示。

4实验教学反思

4.1预实验是培养学生生物学核心素养的良好平台

在组织学生进行预实验时，师生发现了“无核”现象，感到很诧异。笔者马上意识到这正是锻炼学生科学探究能力的最佳时机，顺势提出问题：“什么原因导致细胞发生无核现象？”由此引导学生查阅资料，并作出如下三种假设：①取材的长短；②解离的时间；③每个组培养的豌豆根尖生长状况。之后笔者指导学生根据假设进行实验设计并实施实验。师生共同努力，验证了假设，并得出实验结论：解离时间过长导致出现无核现象。因为解离过度会破坏染色体的结构。通过对实验的意外现象的分析，不仅提高了教师的实验教学能力，而且培养了学生的理性思维和科学探究能力，从而实现了教学相长。

4.2教师要相信学生的创新思维是无穷的

在制片过程中，学生们精益求精，但屡屡失败。虽然参考了众多研究者的做法，但是效果不佳。这时，有位学生创造了“拇指指尖推压法”。笔者及时鼓励了该生的创新做法，并按此方法操作。结果发现这种做法压片效果好，细胞分散，视野中有不同的分裂相。

4.3改进细节，解决上课时间与取材时间的冲突

为了解决时间冲突问题，众多研究者将根尖进行固定。但是笔者在实验教学实践中发现，无需用固定液，实验效果也不错。如果教师上午上课，可以将课调整在10：00～12：00这个时间段上。如果下午上课，可以将根尖提前进行解离和漂洗处理，浸泡在蒸馏水中即可，然后课上直接进行染色和制片环节，实验效果也不错，提高了实验教学效率。