“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的不足和改进①

赵　姬

(江苏省昆山中学，昆山　215300)



“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的不足和改进①

赵姬

(江苏省昆山中学，昆山215300)

该实验是人教版高中《生物(必修1)》中难度最大、成功率最低的一个实验，本文对教科书中的教学过程、实验材料、试剂配制以及操作步骤都做了相应的改进和优化，取得了很好的实验效果．

根尖分生组织有丝分裂实验效果改进

“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”是人教版高中《生物(必修1)》中难度最大、成功率最低的一个实验．现在很多学校因各种原因已不再开设这节实验课，或直接以“观察洋葱根尖的永久装片”来替代．究其原因，一方面即便严格按照教科书中的步骤来操作，实验效果也不太理想；另一方面，实验操作的时间较长，一堂课内要同时完成步骤讲解、实验操作、学生观察这几个步骤会很仓促．笔者通过多次实验，对人教版高中《生物(必修1)》(分子与细胞)中的教学过程、实验材料、试剂配制以及操作步骤都做了相应的改进和优化，取得了很好的实验效果．

一、改变教学流程

【不足】本节实验课时间很紧张，实验操作讲解和学生动手操作需要30～35 min，如果按照“先讲后做”的常规方法教学，那么留给学生观察、交流和总结的时间就很有限．

【改进】该实验的每一步操作都要等待一段时间，因此可采用“边讲边做”的方法，既节约了课堂时间，又提高了实验效率．如在上课前让学生先进行第一步“解离”操作(需10～15 min)，在等待的过程中，可以导入新课，并进行后续步骤的讲解．

二、更换实验材料

【不足】本实验教科书中建议的生物材料是洋葱，但通过多次实验发现，洋葱生根效果并不是很理想，数量较少，分组实验根本不够用，而且细胞中染色体形态不明显，实验效果不好．另外，洋葱放在装满清水的广口瓶中培养时，因其底部与广口瓶的瓶口较吻合，易造成氧气供给不足而出现烂根的现象．

【改进】通过查阅资料和多次实验，发现用蒜做实验材料，生根更多，实验效果更好[1]．蒜容易发根，每一瓣蒜可发根十几条，蒜的根尖比洋葱根尖细，便于解离；且细胞中的染色体形态清晰，便于观察．具体做法：找一块厚度适中的泡沫塑料板，在上面挖一些小孔(以刚能放入蒜瓣为宜)，然后将剥去膜质枯衣的蒜瓣轻轻插入小孔中，以蒜瓣基部的根原体刚好露出小孔为宜；最后将泡沫塑料板放入盛有清水的塑料盆中培养，因浮力作用，蒜瓣基部的根原体始终能接触到水面，每天只需换水1～2次即可．用这种方法培养根尖，操作方便，简单易行，教师省时省力．

三、改良试剂配制

【不足】解离时，教科书中使用质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精(1∶1)的混合液对根尖进行处理．其中盐酸的作用是使细胞壁纤维素软化，便于根尖细胞相互分离开来；酒精主要起一个固定作用，防止在制片中引起细胞形态和染色体状态的改变．因前期已使用卡诺氏固定液(无水乙醇∶冰醋酸=3∶1，体积比)进行了固定，所以无须再在解离液中添加酒精．另外，在染色时，教科书中使用质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆紫溶液染色3～5 min，但在实际使用时发现浓度偏高，染色过深，很难观察到细胞中的染色体．

【改进】解离液配制时，可以直接使用质量分数为20%的盐酸，无须加入酒精，只要解离到根尖色泽亮白，略带透明即可．通过多次实践发现，用质量分数为0.25%的龙胆紫溶液染色，效果最好．也可用改良苯酚品红染液进行染色，因其对染色体着色力强，效果更佳．染色后还可以用20%的醋酸进行分色，使装片中的染色体着色更加清晰．

四、改进操作步骤

1.增加预处理和固定保存

【不足】该实验的效果不好，最主要的原因是处于分裂期的细胞较少，难以寻找．所以要想观察到细胞中染色体的形态和分布，最好对实验材料进行预处理，以增加分裂相细胞的数目．另外，大蒜根尖分生区细胞有丝分裂指数在上午8时和下午14时左右达到最高值[2]．但实验课的安排不一定都在这两个时间段附近，且有时多个班级连续开展实验课，若都在实验前取材，时间上也会很仓促．

【改进】在取材前，可以增加“预处理”这一步骤来提高实验效果．预处理可以改变细胞质的黏度，使染色体适度缩短，并有利于分散[3]．预处理有低温预处理和化学试剂预处理两种方法，但化学试剂对环境有一定的污染作用，所以常采用低温进行预处理．具体做法是在取材前将根尖置于4 ℃的冰箱中处理24 h左右，然后再置于卡诺氏固定液中固定24 h，最后用70%的酒精长期保存(最好不超过1年)，需要时随时取用，避免了实验前再剪取根尖的忙乱．

2.调整根尖的剪取长度

【不足】按照教科书中的操作要求，实验一开始即要剪取根尖2～3 mm，而在整个实验操作过程中，要用镊子先后4次夹取根尖，特别是在解离后根尖变得更加酥软，反复夹取后，很容易破坏根尖生长点，以致染色后找不到根尖，使实验失败．

【改进】解离时剪取大蒜根尖2 cm左右，后续操作过程中，用镊子夹取根尖末端，这样就很好地保护了根尖的生长点．直到操作的最后一步制片时，才剪去多余的部分．多次实践下来，效果颇佳．

3.换用解离、染色的器皿

【不足】按照教科书中的操作要求，解离、漂洗、染色均在培养皿中进行．在实际操作过程中发现，培养皿表面积过大，解离和染色时都要加入较多的药液才能没及根尖，存在着一定的浪费现象，且玻璃材质的培养皿沾上染液后，很难洗刷干净．

【改进】用瓷质的六孔点滴板代替培养皿进行解离和染色，解离和染色可分别在点滴板的两个小孔中进行．点滴板中的小孔深浅适宜，既节约了药品，又便于操作，且实验结束后还易于清洗．

4.改变漂洗的方式

【不足】按照教科书中的操作要求，解离后根尖需在盛有清水的培养皿中漂洗10～15 min，才能漂洗干净．而实际上，因该步骤操作时间较长，挤占了学生后面的观察时间．经过多次实验，可通过对该步骤的优化，大大缩短漂洗时间．

【改进】用镊子夹取根尖的末端，在盛有清水的烧杯(以选用容量为100 mL的烧杯为宜)中轻轻晃动几下，如觉得漂洗得还不够干净，可再用滴瓶中的清水冲洗2～3次．通过这样的漂洗，时间可以压缩到1 min以内，而且也能达到很好的漂洗效果．

5.替换压片的方法

【不足】进行制片时，按照教科书中的操作要求“在盖玻片上再放一个载玻片，用拇指轻压盖玻片，使细胞分散开来”．而学生在实际的操作过程中，问题很多．如制片时会使盖玻片上方沾有水渍，在压片时就会使盖玻片沾到上面的载玻片上；另外在压片时，学生不会用力或用力不当，使细胞不能彻底分散、重叠较多，最终影响观察效果．

【改进】改“压片”为“敲片”，找一支带橡皮的铅笔，用有橡皮头的一端，轻轻敲击盖玻片．在敲击过程中一定要用手指固定住盖玻片，以免盖玻片在载玻片上滑动，反复多次，直到肉眼中看到淡淡的云雾状．

改进后的实验，准备时间约为4～5天．虽然前期准备时间略长，但是课前只需把处理好的根尖分发给学生实验即可，大大节约了课堂实验的时间．在课堂中，学生实验操作大约20 min，在此过程中，教师可以穿插进行实验步骤讲解．因此，留给学生实验观察、交流讨论的时间就较为宽裕，大大提升了实验效果．

[1]肖桂芝．观察植物细胞有丝分裂的好材料——大蒜[J]．生物学通报,2001,36(3):43．

[2]肖桂芝，冯永平，厚今．大蒜有丝分裂指数与根长和取材时间的关系[J]．承德医学院学报,2002,19(4):269-272．

[3]齐志广，秘彩莉，柏峰，等．不同预处理对有丝分裂的影响[J]．河北师范大学学报(自然科学版),2003,27(1):88-91．

(责任编辑：李珺)

江苏省中小学教学研究课题《普通高中师生共建教学问题库的实践研究》(课题编号：2013JK10-L086)