大葱是观察叶绿体和线粒体的好材料*

张云等

摘 要：本文尝试以大葱（长葱白品种）为实验材料，探讨其作为观察叶绿体、线粒体材料的可行性。结果表明：大葱的葱叶可用于观察叶绿体，鳞茎的鳞片叶可用于线粒体观察，且具有实验材料供应充足、撕取表皮操作难度低、观察效果好等优点。因此大葱也是观察叶绿体和线粒体的理想材料。

关键词：大葱；叶绿体；线粒体；健那绿

“用高倍镜观察叶绿体和线粒体”是人教版普通高中《生物·必修1·分子与细胞》第三章第二节中设置的一个观察类实验 [1 ]，本实验的目的是使用高倍镜观察叶绿体、线粒体的形态和分布，并让学生了解所观察到的现象与科学事实之间的差距，树立良好科学态度 [2 ]，其中“制作人的口腔上皮细胞临时装片，观察线粒体”是本章节教学难点。但以口腔上皮细胞为实验材料观察线粒体时存在以下不足：①离体后的口腔上皮细胞，胞内线粒体活性下降或散失，高倍镜视野下很难观察到处于运动状态的线粒体，且活性低的线粒体，其内的细胞色素氧化酶系也很难使健那绿B分子保持氧化状态，染色效果差，影响观察；②在刮取口腔上皮细胞时，会带入大量的口腔细菌，而细菌细胞膜上存在的氧化酶也能使细菌在健那绿染液呈现蓝绿色 [3 ]，由于一般细菌的长度约0.5～5 μm，形态也多呈球形、杆形，因此在光学显微镜下通常无法将其与线粒体区分开，停留于口腔上皮细胞表面或附近的细菌，无疑会对线粒体的观察产生干扰。因此，在实验教学实践中，多数学生在高倍镜下观察不到线粒体，无法从形态和分布上生成对线粒体的感性认知。为克服上述缺点，有必要寻找更为理想的实验替代材料。

肖义军等 [3 ]用洋葱鳞片叶内表皮细胞观察线粒体，但撕取下的洋葱内表皮往往粘附有死细胞残留物，显微镜下的观察效果并不理想。而洋葱外表皮不易撕取，且容易卷曲，一贯是学生实验操作的难点。王勤军等 [4 ]报道用葱表皮来观察线粒体的效果好，但我国种植的葱种种类繁多，其未指明所用实验材料的种类以及具体的取材部位。

大葱是我国广泛栽培的蔬菜品种，其鳞茎的鳞片叶表皮细胞无叶绿体，细胞无色，具备了染色观察的基本条件；而鳞茎上端为绿色管状葱叶，细胞内含有叶绿体。因此本文尝试以大葱（长葱白品种）为实验材料，以探讨其作为观察叶绿体、线粒体材料的可行性。

1 材料

大葱（Allium fistulosum）。

2 用具及试剂

2.1 用具

数码显微镜（麦克奥迪实业集团有限公司）；载玻片与盖玻片；尖嘴镊子；剪刀；刀片；胶头滴管；吸水纸。

2.2 试剂

0.01%健那绿染液 [3 ]（蒸馏水配制）。

3 方法

3.1 叶绿体的观察

用洁净的纱布将载玻片和盖玻片擦拭干净，置于实验台上，在载玻片中央滴加1～2滴清水，用镊子撕取一小块葱叶外表皮，制成临时装片，显微镜下观察。

3.2 线粒体的观察

用洁净的纱布将载玻片和盖玻片擦拭干净，置于实验台上，在载玻片中央滴加1～2滴0.01%健那绿染液；分别撕取一小块（约0.5 cm2）大葱鳞茎鳞片叶内、外表皮，将表皮置于染色液中，染色2～3 min，染色结束后，用吸水纸吸去多余染液，制成临时装片，显微镜下观察。

4 实验现象及分析

以大葱葱叶外表皮制备临时装片，观察到如下现象：表皮细胞不含叶绿体，但半月型的保卫细胞中含有少量的叶绿体。如果学生在此之前已经观察了黑藻等植物叶肉细胞中的叶绿体，此时再与葱叶外表皮的保卫细胞进行对比，引导学生分析二者叶绿体数量差异的原因，学生很容易就能与“细胞功能”联系起来，从而加深对“生物体不同的细胞具有不同的功能，最能体现细胞特殊功能的是细胞器的种类和数量”的理解。

在大葱鳞茎鳞片叶内、外表皮细胞中，均可观察到散布于细胞质中的蓝绿色线粒体颗粒，圆球状，数量较多，处于运动状态，表明在离体条件下，大葱表皮细胞的线粒体活性高于口腔细胞线粒体，且表皮细胞中没有细菌的干扰，更有利于学生对线粒体的正确识别；但与洋葱内表皮细胞类似，大葱内表皮细胞中也粘附有死细胞残留物，会在一定程度上影响对线粒体的观察，因此选择以外表皮为取材部位，实验效果更为理想。

对于学生实验用材，取材的便利性十分关键。大葱在我国种植广泛，且已经实现了四季栽培，为全年上市蔬菜，这有力保证了各个地区不同学校实验材料的供应。此外，在实验取材操作中发现，大葱还具备以下优点：①鳞茎粗壮，便于操作时取握，特别是所选取的为长葱白品种，1～2根大葱即可满足一个教学班（以60人计）的材料需求；②内、外表皮与叶肉细胞的结合均不紧密，因此表皮极易被撕取，学生操作难度低，且内外表皮稍厚，因此不容易发生卷曲而影响染色和观察效果，实验成功率高。

综上所述，大葱葱叶可用于观察叶绿体，鳞茎的鳞片叶可用于线粒体观察，且具有实验材料供应充足、撕取表皮操作难度低、观察效果好等优点。因此，大葱是观察叶绿体和线粒体的理想材料。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书：生物·必修1·分子与细胞（第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：47.

[2]刘原平，王亚.用高倍镜观察线粒体和叶绿体实验方案的改进[J].生物学教学，2010，35（12）：54.

[3]肖义军，俞如旺.用高倍镜观察线粒体实验的建议[J].生物学教学， 2011，36（2）：60.

[4]王勤军，韦迪兴.用葱及其他植物做“观察线粒体”实验的材料[J].实验教学与仪器，2010，3：35.