黑藻的多用途实验开发
2022-05-18浙江省宁波市效实中学邵江樵
◆浙江省宁波市效实中学 邵江樵
黑藻是单子叶多年生沉水植物，具有较强的适应性和富集能力，作为净化污水的理想植物广布于池塘、湖泊中。黑藻在高中生物教学中可用于观察叶绿体和胞质环流、探究光合作用、观察质壁分离及质壁分离复原，还能有效观察到原生质层。制作临时装片时，黑藻取材比撕取洋葱表皮更简便。
以黑藻为实验材料还能开展哪些实验？我对此进行了探究。
一、光合作用系列实验
（一）光合作用的定性实验
1.实验过程
利用黑藻的特点，依据氧气不易溶于水且具有助燃性的性质，可设计如图1（b）所示的装置，将该装置放在阳光下运用排水法收集气体再检验气体的性质，为绿色植物通过叶绿体利用光能将二氧化碳和水制造成有机物并释放氧气提供依据。
图1 （a）为黑藻，（b）为黑藻光合作用的实验装置
2.拓展实验1
利用图1（b）装置进一步验证光合作用需要光照。
3.拓展实验2
氧气的释放速率可作为光合作用因变量的检测指标。在图1（b）装置的基础上，借助氧气传感器可进一步探究NaHCO3、光强和光质对黑藻光合作用的影响。
（二）观察光合作用场所——叶绿体
1.实验过程
将黑藻叶片制成临时装片，先用低倍镜再使用高倍镜观察，就能清晰观察到细胞溶胶中绿色颗粒状的叶绿体。
2.拓展实验
观察黑藻叶绿体可结合碘液的染色原理，验证光合作用的产物为淀粉。
二、细胞活性实验
（一）观察胞质环流
胞质环流是直观动态的现象，能为细胞的活性提供有力证据。
1.实验过程
以黑藻细胞溶胶中的叶绿体的运动为标志，观察前先对叶绿体进行适宜光照处理后制作成临时装片，在数码显微镜高倍镜下可观察到叶绿体围绕透明液泡按一定方向移动。实验过程中还可鼓励学生用数码显微镜录制视频，激发学生的探究兴趣。
2.拓展实验
原生质体是除去细胞壁后的植物细胞，包括细胞膜、细胞质和细胞核，应用于转基因植物的培育和植物体细胞杂交。由于黑藻叶肉细胞制备的原生质体含有叶绿体，可通过观察原生质体的胞质环流判断原生质体的活性。
（二）观察质壁分离及质壁分离复原
1.实验过程
在临时装片一侧滴入1~2滴0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸进行对侧引流，让盖玻片下的黑藻叶片浸润在蔗糖溶液中，数分钟后可观察到如图2所示的实验结果。
图2 黑藻叶片浸润在蔗糖溶液中的现象
2.拓展实验1
观察黑藻的原生质体的渗透吸水或失水现象，判断原生质体的活性。
3.拓展实验2
观察黑藻的原生质层，验证原生质层具有选择透性的特征。将红墨水与0.3 g/mL的蔗糖溶液按1∶1均匀混合，在混合溶液中重复黑藻叶片质壁分离实验，图3中的边框线为黑藻的细胞壁，原生质层呈绿色，液泡为无色，原生质层与细胞壁之间为红色。通过观察可知，红墨水不能渗透到原生质层，直观佐证了原生质层具有选择透性这一特征。
图3 观察黑藻叶片在红墨水和蔗糖溶液的混合溶液中的质壁分离
