大葱在植物学实验中的应用

冯大领 郑亚坤 李 明 张巍巍 魏 健 赵 锦 司贺龙

(1 河北农业大学生命科学学院 保定 071000； 2 河北农业大学园艺学院 保定 071000)

实验材料的选择与准备是提升实验课教学效果的重要因素之一。植物学实验材料应该具备实验效果明显、易于观察和操作、安全性高、成本较低、容易获得等特点，因此实验材料的选材至关重要。在短时间内，用少量的材料观察到多个实验结果，尤其是植物形态解剖部分的内容，选择一种植物为对象，同时观察植物细胞、组织、根、茎、叶、花果等多个器官的结构，有利于发挥学生对理论知识的相互联系。本文结合植物学实验教学的特点，以大葱为实验材料，展示了大葱作为植物学综合性实验材料的可行性。

1 以大葱为实验材料的实例演示

1.1 植物细胞基本结构的观察 用镊子撕取大葱葱白叶的内表皮细胞，可以清楚地观察到植物细胞的细胞壁、细胞质、细胞核，还能观察到细胞核内的核仁、细胞质内的质体——白色体及透明的区域——液泡。如果横切取绿色幼嫩葱叶，可以明显看到叶绿体。撕取大葱的叶肉细胞，可以观察到后含物——单晶。在光学显微镜下，只能看到以上植物细胞的基本结构(细胞壁、细胞质、细胞核)及部分亚细胞结构(白色体、叶绿体和液泡)，细胞膜和细胞质内的其他细胞器不能在光学显微镜下看到。该实验结果与洋葱材料的实验结果相同(ⓔ图1)。

通过葱叶中叶肉细胞叶绿体的观察和葱白中白色体的观察，可以让学生充分理解质体之间的相互转化，大葱的葱白中含有白色体，当葱白见光后，该部位变绿，说明白色体转化成了叶绿体。如果将该部位用土掩埋，叶绿体就会逐步转化成白色体。

1.2 植物组织的观察 植物组织通常包括分生组织、保护组织、薄壁组织、输导组织、机械组织、分泌结构，高等植物各器官的组织分化明显。利用大葱叶可以观察到多个组织类型。

1.2.1 成熟组织 横切取绿色管状叶，挨着绿色组织的为保护组织——上表皮。上表皮由近方形或长方形的表皮细胞和两个保卫细胞组成的气孔器组成，并能明显看到表皮细胞外有角质层；紧挨着表皮细胞的是含有叶绿体的同化组织，同化组织以内是贮藏组织。因为同化组织和贮藏组织均为细胞璧薄的组织，因此均属于薄璧组织的类型。横切的幼嫩管状叶结构中还能看到维管束，维管束内有木质部和韧皮部，木质部中有导管，韧皮部中有筛管，在木质部和韧皮部中还有机械组织，维管束周围有薄壁组织。由于大葱叶为管状结构，因此，其叶片结构没有表现出单子叶植物的叶片结构特点，挨着上(外)表皮的为绿色的栅栏组织，其内侧无下(内)表皮及海绵组织，仅为无叶绿体的薄壁组织；对管状叶的维管束用解离液解离，并用番红染色，能看到环纹导管和螺纹导管(ⓔ图2)。

1.2.2 分生组织及有丝分裂的观察 分生组织是能够进行细胞分裂的一群细胞组成的。大葱根尖的结构包括根冠、分生区、伸长区和成熟区,其分生区内即为分生组织。

取大葱新生根(根尖2～3mm)若干，在解离液(HCl稀释液： 按照1HCl∶11H2O比例混合配制稀释液，然后盐酸稀释液与95%乙醇1∶1混合，即为解离液)中解离30min，取出后置于清水中5min进行清洗，洗去解离液后移至苏木精染液中染色10min。用压片法将染色后的根尖制成临时装片，显微镜下观察有丝分裂的各个时期。观察发现，分生组织的细胞近方形，细胞核大，经苏木精染色后，间期细胞核、分裂期的核内染色体被染成蓝黑色。将分裂期的细胞放大，可以清楚看到有丝分裂的前期、中期、后期、末期细胞。前期： 核膜完全解体，染色质缩短变粗为染色体，并散乱分布于细胞的中部；中期： 染色体的着丝点整齐的排在细胞中央的赤道板上；后期： 在纺锤丝的牵引下，成对的染色单体分离并分别向细胞的两极移动；末期： 子染色体开始逐渐解螺旋，赤道板上开始出现细胞板(ⓔ图3)。

2 选择大葱作为实验材料的可行性分析

大葱几乎是厨房不可缺少的蔬菜和调味料之一，生命力强，耐寒、耐旱、抗热，在我国广泛种植。从生物学教学选材来说，一年四季皆可在市场上买到，且价格低廉。

大葱的细胞、组织特征明显，可同时观察多个结构特征。主要体现在： ①大葱的叶绿体大且明显，可以代替菠菜或黑藻等植物观察叶绿体；②大葱叶分为两部分，一部分是形成假茎的葱白部分，另一部分是绿色的管状葱叶部分；葱白的外表皮细胞类似于洋葱鳞叶，可以观察细胞基本结构。还可以观察葱白细胞内的白色体及绿色葱叶叶肉细胞的叶绿体，并能验证白色体和叶绿体之间的相互转化；③大葱为单子叶植物，不管是葱白还是管状叶，均能明显观察到平行脉，取其组织，很容易观察到维管束内的导管；④大葱叶片厚，易徒手制作叶片横切装片，用来观察叶片横切结构；⑤大葱细胞内的染色体类似于经典材料洋葱，染色体大，数量少。根系为须根系，通过培养大葱的幼根，利用根尖可以观察细胞的有丝分裂。

用人们熟悉的食材作为实验材料，会大大激发学生的学习积极性和热情，不仅会加深对书本知识的认识，也会提高学生创新性学习的能力，更会把“植物学这门学科和日常生活息息相关”的学习理念潜移默化地传授给学生。

(基金项目： 河北省教育厅“生物技术”品牌特色专业建设研究，No.2012GJJG054；河北省教育厅2012专业综合改革试点项目,No.201202；河北农业大学教改项目,No.2016GL02；河北农业大学基于“翻转课堂”教学模式的SPOC课程建设项目,No.2016-4-17；第一作者为河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室、河北省蔬菜产业协同创新中心主要成员)