用四种植物材料进行质壁分离实验的比较

杨 玲 张 海 钱紫嫣

(上海市青浦高级中学 201700)

洋葱鳞叶作为教材一直选用的实验选材在于它具备取材方便、细胞较大、颜色较深和便于观察等优点。然而在实际操作中，洋葱刺激性强使得一些学生流泪喷嚏而影响实验的进行，且在质壁分离中多数原生质层形状不规则呈多边形，不便测量。这不由得引发了思考：洋葱是最合适的实验材料吗？是否还有其他的材料可供选择和替代？

因此，就对校园里的植物和生活中常见的植物进行筛选，挑选4种颜色鲜艳的材料进行对比实验。一般来说，植物细胞中央液泡的色泽越鲜明,所观察到的质壁分离现象则越明晰。希望通过4种植物材料的对比实验，选择出细胞形态规则、颜色明显、发生质壁分离所需的时间短、质壁分离程度明显和原生质层形态规则等特点的材料，以完善本实验。

1 材料方法

1.1 材料与仪器 洋葱、紫鸭趾草、一串红、大蒜，10%、20%、30%的蔗糖溶液，数码显微镜、目镜测微尺、镊子、载玻片、盖玻片、烧杯、吸水纸等。

1.2 方法与步骤 实验方法：参考教材中“引流法”，对洋葱鳞叶外表皮(紫色)、紫鸭趾草(紫色)、一串红(红色)和大蒜鳞叶(紫红色)四种植物材料分别进行不同浓度的蔗糖溶液处理，观察与记录四种植物材料的质壁分离图片，测量和计算B/A值，分析质壁分离程度，最后对比分析得出结论。

实验步骤：①取一片紫色的紫鸭趾草叶(为例)，用刀片划出大小约为1 cm×1 cm的正方形叶表皮，并用镊子小心撕取下来；②在载玻片上滴1～2滴清水，用镊子夹取表皮并将其展平在清水中，盖上盖玻片(盖上时应注意动作轻慢，防止装片内渗入气泡)；③打开计算机设备和显微镜。先后用低倍镜和高倍镜观察紫鸭趾草表皮细胞的正常形态(包括液泡形态、色素颜色和细胞大小等)；④在盖玻片一侧滴加10%蔗糖溶液1/3滴管，在盖玻片的另外一侧用吸水纸引流(重复引流几次，使得蔗糖溶液渗入盖玻片下方，浸浴叶片表皮)；⑤用低倍镜观察紫鸭趾草表皮细胞的变化，是否发生质壁分离，截取计算机上所显示的图片，若有发生质壁分离，记下发生质壁分离的时长和程度；⑥使用目镜测微尺测量表皮细胞的细胞长度A和原生质层的长度B(纵向)，计算B/A的值，记录所有数据；⑦用浓度分别为20%和30%的蔗糖溶液重复①～⑥步骤的实验；⑧用洋葱鳞叶外表皮、一串红花瓣和大蒜鳞叶进行①～⑦步骤的重复实验；⑨整理统计所有数据并进行分析。

2 实验结果

根据实验结果，对四种植物材料取材部位、细胞颜色、细胞大小、质壁分离速度和分离程度(选择30%蔗糖溶液条件下)、分离后原生质层的形状等指标进行比较，结果如表1。

表1 四种不同植物材料进行质壁分离的比较(30%蔗糖溶液)

3 结果分析

3.1 洋葱表皮材料的分析 洋葱表皮细胞紫色深、颜色鲜艳、细胞大和液泡明显，质壁分离速度适中。但是刺激性气味明显，原生质层容易出现不规则的形状，在测量的时不容易准确读数。

3.2 紫鸭趾草材料的分析 紫鸭趾草外表皮细胞呈紫色，大小适中，质壁分离速度1 min左右，质壁分离程度明显。还发现细胞内含有丰富的叶绿素，保卫细胞和气孔数量多，且分离后原生质层的形态很不规则，影响到观察和原生质层测量的准确性。

3.3 一串红花瓣材料的分析 一串红的花瓣外表皮细胞颜色鲜艳，质壁分离程度明显，质壁分离速度较快：在10%、20%蔗糖溶液浓度下，细胞基本上在1min左右都发生质壁分离；在30%浓度下，细胞在30 s内发生质壁分离。但是，细胞过小、比较密集，分离后原生质质层形状不规则，这些特点会影响到质壁分离的过程观察和测量。

3.4 大蒜鳞叶材料的分析 大蒜鳞叶颜色鲜艳，细胞大小适中，原生质层形态规则近椭圆形，不仅观察方便，而且能够准确测量数据，保证了结果的可靠性。在10%浓度的蔗糖溶液下，没有发生质壁分离；在20%浓度下，少量细胞发生质壁分离现象；在30%浓度溶液中的质壁分离速度较紫鸭趾草慢，这有利于学生更加充分地观察植物细胞失水的过程，理解质壁分离的本质。而且，原生质层呈圆形或椭圆形，非常规则，方便观察和测量。

3.5 总体分析 ①一串红花瓣外表皮细胞和紫鸭趾草外表皮细胞质壁分离效果较好，但前者细胞太小，后者气孔和色素多，影响观察；②大蒜鳞叶细胞形态规则，颜色明显，发生质壁分离所需的时间短，质壁分离程度明显，原生质层形态规则近椭圆形，是可以替代洋葱外表皮细胞作为实验的理想材料。