植物学实验的一种好材料——吊兰

付学鹏, 杨晓杰, 张伟伟, 高聪婷

(齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院， 黑龙江 齐齐哈尔 161006)

植物学实验是生物类本科各专业(如生物科学、生物技术、园林、园艺等)学生在进入大学后所接触到的第一门专业必修实验课程，是植物学理论课程的必要补充，对学生进一步学习专业课程，提高学生的基本科学素质、实践动手能力和科研创新能力有着重要的作用。植物学实验内容包括基本技术与基本验证实验，基本技能包括显微镜的使用、临时水装片的制作、徒手切片的制作、植物切片染色技术等；基本验证内容包括植物细胞的观察、植物细胞有丝分裂观察、植物组织观察，以及植物根、茎、叶、花解剖观察，还有花粉小孢子母细胞系统发育观察、植物种属分类比较等。植物学实验大纲中，验证性实验内容大约占实验课程内容的70%，验证性实验相对较多。探索创新性实验能够培养大学生的科研思维和科研创新能力，是高等学校教学改革的重点内容。在这种情况下把验证性的实验用新的植物材料以及设计新的实验过程来补充十分必要。

近年来，高等学校在植物学实验课程教学改革方面取得了很好的成效，减少了验证性实验教学内容，增加了探索创新性的实验内容和项目。很多学者在实验课中摸索、实践更好的实验课教学方法、教学内容和实验材料的选择。通过试验多种植物材料，发现观赏植物吊兰是一种较好的应用于植物学实验创新能力培养的好材料。

1 吊兰作为植物学实验材料的优点

吊兰是百合科吊兰属的一种观叶植物，宿根草本，广泛应用于室内装饰和空气净化。研究表明，吊兰能很好地吸收有毒的气体如甲醛[1-2]。植物学常规的实验中并没有把吊兰作为实验的植物材料，我们在植物学实验改革中发现吊兰是一种较为理想的用于培养学生创新实践能力的植物材料，在植物学实验多个内容中都可以吊兰为实验材料，进行探索创新性实验。

(1) 吊兰品种多、观赏价值高。作为室内观赏植物，吊兰的栽培品种很多，如吊兰、紫吊兰、花吊兰、金心吊兰、银边吊兰等。由于吊兰属于喜阴植物，可以在实验室内同时栽培各种品种的吊兰，既增强了实验室的美化效果，又能让学生观察和比较不同品种间的差异，增强学生对物种多样性的认识。

(2) 吊兰可以吸收有害气体。植物学实验室由于永久装片和各种有机化学物质的存放，常常会使实验室内有害气体积累，而吊兰能够吸收多种有害气体，特别是对甲醛的吸收能力比较强，能够有效净化实验室空气。

(3) 吊兰材料易培养。吊兰养殖容易，适应性强，四季常绿，不需要特别的培养环境，可以满足任何季节的植物学实验。可剪取吊兰匍匐茎上的簇生茎叶(实际上就是一棵新植株幼体，有叶和气生根)，直接将其栽入花盆内培植即可。

(4) 吊兰可用于植物学观察的生物学特征丰富。吊兰可以基质培也可以水培，匍匐茎上的簇生茎叶上会生出气生根，便于观察和比较吊兰不同生境(如土培、水培、气生)下的根的形态和内部结构。

2 吊兰用于创新性实验研究的实验设计

根据实验内容，在实验中缩短了验证性实验的时间，而大部分时间用于开放性的实验研究。

(1) 吊兰用于植物细胞和有丝分裂观察。常规的验证性实验中，用的材料是洋葱或大蒜根尖，但是大学生在高中甚至初中时期的生物课实验中就是用的洋葱或大蒜根尖，学生往往兴趣不大。本实验中可以用土培、水培甚至匍匐茎上新植株的气生根。尤其值得注意的是一盆吊兰可以长出多个匍匐茎，每个匍匐茎上生出多个新植株，每个一年生的新株可以发出约10个可供实验用的根尖，通过取用新植株的气生根可以避免将吊兰进行破坏性取样，不影响母株的继续生长。气生根尖中可以观察到极多的细胞分裂相[3]。

(2) 吊兰用于植物根的显微解剖观察。吊兰的根肉质肥厚、白色，易于做徒手切片。吊兰是单子叶植物，显微结构观察可以看到吊兰根的木质部是多原型的，内皮层呈5面加厚的马蹄形(见图1)。除此之外，还可以进行综合设计型实验训练，如不同生境(基质培、营养液培和匍匐茎上新植株的气生根)中吊兰根系的形态和显微解剖结构比较观察[4-6]、吊兰根的负向光性观察[7]等。通过分组进行课前准备，实验课上开展有目的性的研究，课堂上完不成的内容可以通过开放实验室的形式在课下完成。通过这种形式还可以培养学生的团队意识、动手能力、创新设计、分析总结能力和论文写作等综合性能力。通过自己徒手切片做出来的临时装片，极易使学生获得成就感。

图1 吊兰根横切面(示内皮层和中柱,10×40)

(3) 吊兰用于植物叶片解剖观察和叶绿体观察。观察叶绿体的实验所用菠菜不容易撕取表皮，藓类和黑藻易受季节和地点的限制，而用吊兰观察叶绿体易于操作，观察清晰。吊兰是耐荫的单子叶植物，长时间荫蔽处理、半荫蔽处理以及光照都会对吊兰叶片的叶绿体和叶绿素含量有影响。因此，在进行叶的解剖观察的验证性实验时，可以采取不同光照、不同温度或不同栽培处理(基质培和营养液培)对吊兰叶解剖结构进行比较观察、对不同生境下吊兰叶表皮气孔形态进行观察[8]、吊兰根在光照条件下形成叶绿体的实验[9]等，并记录相关参数如气孔密度、表皮细胞密度、气孔指数等。还可以通过开放实验室的形式对全绿吊兰、银边吊兰和银心吊兰的叶片结构进行比较观察、对银边吊兰(或金心吊兰)叶两色组织的叶绿素成分及含量进行比较分析[10]， 此处涉及到植物生理学的相关内容，可以指导学生查阅资料，提前学习，培养学生主动学习和解决问题的能力。

除此之外，还可以通过吊兰指导学生开展各类综合性的实验，如吊兰小孢子发生和花粉发育的细胞学观察[11]、吊兰吸收甲醛的实验研究[12]、水培吊兰对富营养化水体的修复[13]、吊兰对土壤中镉的净化作用[14-15]等。有效利用观赏植物吊兰有助于培养学生创新意识和综合实践能力，为以后的科学研究和应用研究提供坚实的基础。