三种常见园林植物根尖细胞有丝分裂的观察与比较

樊晓红 陈丽芳

(广东省广州市玉岩中学 510530)

“观察植物根尖细胞有丝分裂”是高中生物学中的经典实验，多数版本教材推荐使用的实验材料是洋葱。洋葱根尖可以通过水培直接获得，受地域的限制较小。有人研究了利用大蒜根尖观察分生组织有丝分裂[1，2]，获得了较好的效果。也有人尝试使用红葱、蚕豆、风信子等植物根尖，发现只要方法得当，都可以观察到有丝分裂现象[3，4]。本文以洋葱为对照，研究了三种常见的园林植物蔓花生、白蝴蝶合果芋、大叶红草的根尖细胞有丝分裂，测定了这几种植物的生根速度及有丝分裂指数，探讨了其作为观察有丝分裂实验材料的可行性和优越性，为中学生物学拓展实验提供基础资料。

1 材料和方法

1.1 材料 蔓花生(Arachisduranensis)、白蝴蝶合果芋(Syngoniumpodophyllum)、大叶红草(Alternantherabrasiliana)均采自广州市萝岗区公园或路边绿化带。洋葱购自萝岗镇菜市场。

1.2 仪器 显微镜(NIKON E200)、载玻片、盖玻片、镊子、滴管、剪刀、刀片、培养皿、吸水纸。

1.3 实验方法 ①根尖的培养。采集来的3种植物，分别挑选鲜嫩、茎节上有根突的枝条，每根枝条保留5个左右茎节，剪去过多的叶子，置于盛有适量清水的烧杯中，室温(25℃～30℃)培养。洋葱切去老根，置于盛满水的烧杯上，每天换水。②临时装片制作。 临时装片按人教版高中生物学教材提供的植物根尖有丝分裂装片制作方法进行； 8∶00～16∶00每隔2h挑选生长健壮的根尖，剪取1 cm置于解离液(15%盐酸∶95%酒精=1∶1)中解离约2～5 min，改良苯酚品红染色30 min。

1.4 数据统计 ①根尖产量的统计。每24 h测量记录生根数量(根长大于1 mm的根尖即计入生根数量),统计9 d。②分裂指数计算。有丝分裂的中、后、末期较易判定，前期跟间期细胞不容易区分，本研究以看到形态清晰的染色体为标准，看到即判为前期，看不到即判为间期细胞。有丝分裂指数(MI)=(处于分裂期细胞数目÷细胞总数)×100%。

2 结果与分析

2.1 几种材料根尖产量的统计和比较 表1列出了四种植物水培后产生根的时间和数量。从表中可以看到，洋葱经过冷藏解除休眠，培养1 d即开始长出根尖，7 d后达到最大数目23条，之后不再增加。三种园林植物中，蔓花生生根较快，1 d后长出根尖，8 d达到顶峰，最大数目41 条。白蝴蝶合果芋前3 d生根较慢，但8 d后根尖数都超过了洋葱(28条)。大叶红草虽然也是2 d后出根，但6 d后生根数目快速增加，9 d时达102条。该植物不仅在膨大的茎节处根尖稠密，茎节之间的地方也长出根尖。

表1 4种植物生根数量

2.2 洋葱、蔓花生、白蝴蝶合果芋、大叶红草根尖细胞染色体形态比较 图1是四种植物根尖临时装片图。从图1可以看到四种植物均可观察到清晰的有丝分裂不同分裂期的分裂相。洋葱、大叶红草、白蝴蝶合果芋的细胞较大，染色体形态都比较清晰，蔓花生细胞稍小，较难看清各条染色体的形态，大叶红草染色体明显多于其他三种植物。四种植物细胞染色体均染色较深、容易观察，洋葱和大叶红草间期细胞核染色均匀且颜色较深，蔓花生和白蝴蝶合果芋细胞核染色较浅，且蔓花生细胞核染色不均匀，呈现深色斑点。

图1 四种植物根尖细胞的有丝分裂

2.3 四种植物根尖分裂指数比较 图2记录了四种植物不同时段的有丝分裂指数。从8∶00到16∶00，四种材料根尖分生组织有丝分裂指数一天内的变化趋势基本相同，细胞有丝分裂上午高于下午，高峰都是10∶00左右。除蔓花生外，其他三种植物下午也有一个分裂小高峰。10∶00时大叶红草和洋葱的分裂指数接近，达16.7%以上，白蝴蝶合果芋和蔓花生相对较低，但也都在10%以上。

图2 四种材料根尖细胞分裂指数比较图

3 结论

白蝴蝶合果芋、大叶红草都具气生根，生长快速、耐瘠耐剪、取材便利，且有丝分裂容易观察、分裂指数相对较高，适合作为大批量的学生实验的材料。也可作为实验课备选生物材料，引导学生对不同植物细胞有丝分裂进行比较，提高学生对生物细胞多样性和有丝分裂过程的认识。

(基金项目：广东省教育科研“十二五”规划2012年度研究项目：高中生物实验的优化研究，No.2012YQJK085)