生物教学中植物细胞有丝分裂实验材料选择初探

朱娟

摘 要：选用10种容易得到且培养方便的植物根尖做实验材料，用几种不同染色方法，观察植物细胞有丝分裂。结果显示，蚕豆侧根、小麦根、玉米根完全可代替现行课本选用材料——洋葱根尖，且蚕豆侧根、小麦根在培养方法、细胞有丝分裂出现的时间和持续时间、染色体大小及染色后视野的清晰度均优于洋葱，是这一实验较好的替代材料。

关键词：植物；有丝分裂；材料

植物细胞有丝分裂相的观察实验，现行教材以洋葱根尖做观察对象。除它的细胞染体大，解离时间短，容易着色等优点外，还存在一些问题：①市售洋葱较难发根，其原因可能是：有的经过同位素照射，丢失发根活力；若是新挖出土有后熟的过程，一般不发根。②其根尖培养时间长，一般在一星期左右。③根长超过5厘米～10厘米后相较少。为此，我们选用10余种容易得到的农作物的根尖材料，以不同的染色方法，以获得较理想的观察植物细胞有丝分裂相实验材料。

一、材料和方法

（1）材料。①蚕豆、小麦、玉米、绿豆、大豆、红豆、油菜、棉花种子购自种子公司或农家，洋葱、大蒜购自农贸市场或农家。②试剂。染色剂：改良石炭酸—品红，醋酸洋红，2%、0.5%的结晶紫。解离液：1mol/L、2.74mol/L、5mol/L盐酸溶液。

（2）方法。

①根尖培养。玉米、小麦、绿豆、大豆、红豆、棉花、油菜种子在水中浸泡12小时，转入培养皿，在25℃温箱中培养，以根长至1厘米～2厘米为宜。洋葱、大蒜根部浸入水中，每天换一次水，若是自来水则静置一天后使用，待根长至1厘米～3厘米为佳。

选择大小均匀的蚕豆种子，在室温下用清水浸泡24小时。后转置湿沙中（河沙或黄沙），在25℃温箱中培养。主根有1.5厘米～2.0厘米时切去主根根尖（生长点），并继续培养。从浸种起约10天后可长出侧根，保留沙湿润，放在窗口处，继续培养，侧根生长仍旺盛，一般可持续四周左右。

②根尖截取。取长度为1厘米～2厘米根尖在清水中洗净，用滤纸吸干水，并用刀片纵切成数片，这样便于根尖解离成单层细胞。

③解离。根尖放入1mol/L（蚕豆、绿豆、大豆、红豆、油菜、棉花）、2.74mol/L（洋葱、大蒜）、5mol/L（小麦、玉米）浓度的盐酸溶液中解离。蚕豆根解离20分钟，玉米和小麦根解离30分钟左右，洋葱解离10分钟左右，所有材料解离程度以根尖变白，变软为宜。

④染色。解离后材料经蒸馏水洗数次，移至载玻片上，切去根冠和伸长区，留长约2毫米～3毫米的分生区所在部分。滤纸吸干水，加染液1滴，染色3分钟～25分钟，必要时可用酒精灯稍微加热，达手背皮肤刚好能承受的温度为宜，这样可使染色体进一步分离和展开。

⑤压片。染色好的根尖加盖片，在盖片上盖上两层滤纸，再加一片载玻片，用力下压。必须注意不可使盖片有丝毫移动，否则会使细胞内含物变形而影响实验效果。

⑥显微观察。先用低倍（10X）物镜在视野中找到分生区，然后换成高倍（40X）物镜观察染色体。如小染色体材料（玉米根），要用（100X）油镜观察。

二、结果与讨论

（1）根尖生长状况影响观察。根尖粗壮，生长旺盛，细胞分裂速度快，故分裂相多。实验观察到：蚕豆水培根瘦弱分裂相少，而沙培根粗壮分裂相多，所以沙培蚕豆侧根是一种理想的观察有丝分裂的材料。

（2）取材时间。待根尖细胞处在分裂高峰期取材，观察效果最好。学生实验一般在8∶00～11∶00和13∶00～17∶00两个时间段，根据资料洋葱分裂高峰期在12∶00～24∶00左右，蚕豆在10∶30和15∶30左右，与学生上课时间吻合。从取材的时间角度考虑，是一种非常好的观察有丝分裂的材料。

（3）关于主、侧根的观察效果。玉米、蚕豆的主根在我们的实验中一般很难观察到分裂相，而侧根分裂相多，特别是沙培根相很多，其原因尚不清楚。

（4）解离剂浓度和解离时间。解离剂的浓度和解离时间，直接影响组织块细胞的分离程度，解离合适，细胞分散度高，压片时易获得单层细胞，便于观察。

（5）染色剂选择。蚕豆侧根根尖用改良石炭酸—品红染色效果最好，醋酸洋红次之。而结晶紫染色较深，浓度不当时，细胞分离差，皱缩在一起，且细胞质一些颗粒易被着色，使视野清晰度受到很大影响，染色体观察不清。小麦、玉米、洋葱、大蒜的根尖用醋酸洋红染色效果，比其他两种染色效果好。

（6）休眠期。实验中发现洋葱有一定的后熟过程，存在休眠期；蚕豆休眠期很短或没有，新蚕豆种子只要暴晒干后即可浸种生根发芽。从休眠期的角度上看，蚕豆是有丝分裂相观察实验较好的材料。

（7）几种植物根尖未见分裂相分析。绿豆、大豆、红豆、油菜、棉花的根尖在所选择的实验条件下，观察不到分裂相，有的不易观察。究其原因，可能有以下几个方面：①材料的染色体小；②细胞质浓，某些异染颗粒着色，掩盖了核染色体；③取根尖时间不当，错过了分裂高峰期或有丝分裂相持续时间短。

综上所述，蚕豆沙培侧根、小麦侧根有丝分裂相高峰持续时间长，取材时间与学生实验时间相吻合。染色效果的选择：蚕豆以改良石炭酸—品红、小麦以醋酸洋红较好。根尖细胞经染色后其染色体着色深，背景色浅，视野清晰，同一视野里可见多个有丝分裂相，且染色体大，便于学生观察。特别是蚕豆沙培侧根，是这实验较好的替代材料。

参考文献：

[1]詹少华，常涛.减数分裂实验关键技术的探讨[J].生物学通报，

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[2]陈其平.观察植物细胞有丝分裂实验的两点改进[J].生物学通

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[3]朱澄.植物染色体及染色技术[M].北京：科学出版社，1982.

[4]编写组.高级中学生物课本[M].北京：人民教育出版社，1990.

（安徽省淮北市工业学校）