实验探究细胞有丝分裂

■山东省济宁市兖州区第一中学 赵玉鸣

无籽西瓜、草莓等特别诱人，但总有人认为它们是转基因水果。起初我也以为它们是添加了激素或通过转基因技术形成的，通过查阅资料、请教老师，我了解到，无籽西瓜是通过多倍体育种的方法培育出来的。多倍体在植物中广泛存在，如草莓、香蕉、菊花等，植物细胞有丝分裂与多倍体的培育密切相关。

这些发现引发了我浓厚的兴趣和探索欲，于是我决定通过在显微镜下观察洋葱根尖来认识细胞有丝分裂各个时期的特点，形成对细胞有丝分裂的感性认识。

一、观察洋葱根尖细胞的有丝分裂

（一）培养洋葱根尖

将3个洋葱放在广口瓶上，瓶内装满清水，让洋葱底部接触瓶内水面，置于24℃的室内环境中培养。配制解离、漂洗、染色所需溶液。

（二）制作装片

1.解离

剪取4～6个洋葱根尖（每个2～3mm），立即放入盛有盐酸和酒精的1∶1混合液中3～5min，使组织中的细胞相互分离。

2.漂洗

待根尖酥软后用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约10min，洗去药液，防止解离过度。

3.染色

把漂洗的根尖放入盛有质量浓度为0.01g/mL的龙胆紫溶液的玻璃皿中染色3～ 5min。

4.制片

在载玻片上滴一滴清水，把根尖放入清水中，盖上盖玻片，在盖玻片上加一块载玻片，并用拇指轻压，使细胞分散开，便于观察。

完成以上步骤后，我把做好的临时装片放在高倍显微镜下，观察各个分裂期细胞内染色体的形态和分布。遗憾的是，受实验室条件限制，显微镜不能与摄像机、电脑连接，图像无法在大屏幕上显示，通过摄像机只能看到一个模糊的影像。

图1 观察洋葱根尖

怎么办？我想到了一个更直观的办法：可不可以设计模拟实验，根据观察到的现象简单手绘视野内的模型？

二、用毛线模拟细胞有丝分裂过程

1.用白色KT板代表分裂周期的细胞，用铅笔在纸板上画出核膜、纺锤体。

2.毛线代表染色体，毛线条数代表DNA分子数，实验中取体细胞染色体数为4。分别对折四种颜色的毛线，并将其旋转成粗细不同的两种线段，中间用按扣（代表着丝点）固定，代表不同的染色体。

3.把四种颜色的毛线交叉放在纸板中。

前期：从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。染色体散乱地分布在纺锤体的中央。

中期：纺锤丝牵引染色体运动，每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上。染色体形态稳定，数目清晰。

后期：各染色体着丝点一分为二，染色单体也相应分开，并各自随着纺锤丝的收缩而移向两极，纺锤丝随染色单体的运动逐渐消失。

末期：分开在两极的染色体各自组成新的细胞核，在细胞质中央赤道板处形成新的细胞壁，使细胞分裂，形成两个子细胞。此时细胞进入分裂间期。

图2 手绘显微镜视野内的模型

三、实验收获

通过模拟实验，我更直观地体验了细胞有丝分裂的奇妙，掌握了细胞有丝分裂各个时期对应的特点，理解了细胞有丝分裂过程中DNA、染色体和姐妹染色单体的变化。

在掌握植物细胞有丝分裂原理的基础上，人们就可以诱导染色体加倍（多倍体植株）获得茎杆粗壮、糖类和蛋白质等营养物质含量多的植物新品种。在生物体的生长过程中，细胞有丝分裂使得细胞内的遗传物质进行复制后再准确地分配到子细胞中，从而保证生物性状的稳定性。

细胞有丝分裂过程中出现异常是形成新品种或新物种的途径，对生物进化和生物多样性的形成有重要意义，也能为育种过程中不育系的培育提供新途径。