减数分裂的观察与比较

王 培 王金贝 李德玺

（1 郑州市第二中学 河南郑州 450000 2 郑州市第一零六中学 河南郑州 450000 3 洛阳建业龙城设计部 河南洛阳 471000）

“减数分裂”是人教版高中生物学“遗传与进化”模块的核心内容，教材中安排了固定装片的观察，但观察效果不是很理想，染色体成像不在一个平面，特征不易辨认。笔者通过广泛取材和多次试验，设计了以下方法，可取得良好的观察效果，并且适宜在短课时背景下开展实验探究活动。

1 材料选择

先后尝试了多种植物材料，各有优、缺点，比较如表1。

综合考虑取材难度、观察效果等因素，认为中国水仙和百合皆为观察减数分裂的良好材料，但为了帮助学生理解三倍体高度不育的原因，选用中国水仙为实验课用材。

表1 不同植物材料进行减数分裂观察的优缺点比较

2 材料预存

2.1 实验取材面临的主要问题 中国水仙的减数分裂发生于种球内，从外观难以分辨所处时期。常用的取材方法为：直接剥除鳞片叶取出花序,去掉总苞可见4～5 朵大小不同的花蕾，发育顺序由顶向基，选择乳白色，长约5 mm 的花药进行镜检［1］。

笔者用该方法成功观察到减数分裂各时期图像，但如果用于学生实验，仍有需要改进之处：由于分裂期持续时间短，所以每剖开一个种球，最多只得一朵分裂期花蕾，其余尚处间期或者已完成分裂，取材效率低。如果在课堂上现场解剖取材，耗时长，实验成功率低。同时，剖出的大量间期花药用不完，也无法继续生长，造成材料浪费。针对以上问题，根据每个花蕾中6 枚花药同步分裂的特点，笔者对取材方法进行了改进。

2.2 “检一存五”、雕刻培养 于11月初将种球培养生根，2～3 d 后进行雕刻取材：用雕刻刀去掉种球上半部分鳞片叶，露出花序，从顶部最大的花蕾中取1 枚花药镜检。若恰处于分裂期，将同一朵花中的其余5 枚花药固定于卡诺氏液中数小时，再转存于70%的酒精溶液中［2］，上课时直接取用；若镜检结果为间期，则该花序其余花蕾均不必再做镜检，将种球继续培养，几天后自顶至基依次镜检、保存（图1）。

图1 材料预存方法

这种“检一存五”的方法，可保证上课时每个小组都能观察到分裂期图像；同时花药长期保存，使实验不受季节限制；另外，采用雕刻培养取材而不是破坏性的剖球取材，使大量尚处间期的花药能继续生长至分裂期，有效提高材料利用率。

3 制片方法

观察根尖有丝分裂实验的制片过程为：解离→漂洗→染色→制片。而花药中的小孢子母细胞本身就处于游离分散状态，可省去解离、漂洗2个步骤。具体方法为：取1 枚花药置于载玻片中央→滴1 滴改良苯酚品红染液→用镊子轻轻将花药挤破并稍作按压，充分释放小孢子母细胞→去除花药壁残渣，避免花药壁细胞、绒毡层细胞干扰观察→盖盖玻片，用吸水纸吸去多余染液→观察（小孢子母细胞着色迅速，完成制片操作即可观察，无需等待）。

无论采用新鲜材料还是预存材料，均只需“染色→按压→去渣→盖盖玻片”4 个步骤，即可得到效果良好的装片，细胞数量多，着色均匀，单层铺展无重叠。

每个花药中的细胞分裂基本同步，但并不是非常严格，在一个装片中通常可见3～4 种不同的分裂相，通过小组间资源共享，可保证在一节课内观察到所有时期的图像（图2）。

图2 中国水仙花粉母细胞减数分裂观察

4 课堂实效的保证

实验课的收获不仅是观察现象，而且能进行充分地思考质疑，从而更深刻地理解各种生命现象的意义，形成科学严谨的思维。基于这样的考虑，结合创新班学生有平板电脑的条件，设计了如下方案保证课堂实效（表2）：

表2 实验课流程设计

5 实验结果分析

5.1 减数分裂特征比较 模型与照片的比较：在模型图中通常将有无同源染色体、有无姐妹染色单体作为区分各个时期的重要依据。而在实验图像中，这些特征不易分辨，但可从染色体数目、粗细上发现区别（图3）。

动物与植物的比较：植物减数分裂产生的子细胞全部包在透明的胼胝体内，直到分裂结束，而动物细胞不存在胼胝体，子细胞分散（图3）。

图3 减数分裂各时期像（水仙图像放大倍数10×100）

二倍体与三倍体的比较：水仙花药装片中常见未联会的单价体、落后染色体、染色体桥、断片、微核等异常现象，这些特殊行为的高频出现，是水仙高度不育的主要原因（图4）。

图4 水仙减数分裂过程中的异常现象（10×100）

图5 不同角度的分裂图像（10×100）

5.2 同一时期不同角度的图像分析 细胞是立体的，在显微镜下同一时期的侧面和极面会呈现不同的图像，而学生所熟悉的动画、绘图等模型通常都只展示侧面特征，这一点在实验观察时很有必要引导学生辨明（图5）。

6 临时装片的保存

由于课堂时间有限，常会有一些效果很好的装片没有充分观察、拍照，丢弃可惜，笔者通过多次尝试，发现用以下方法进行临时装片的保存，效果较好。方法为：将指甲油轻涂在盖玻片四周封边，晾干后置于盛有清水的染色缸内，常温放置即可。1周内观察效果基本不变，之后染色体形态清晰度会有所下降。目前笔者实验室内用该方法保存的装片已有2 个月之久，仍可见各时期基本特征（图6）。

图6 临时装片的保存及观察效果（10×40）

7 总结

用水仙花药进行减数分裂的观察，制片方法简单，成像效果好，既能观察典型图像，又能观察到大量染色体变异行为，有效帮助学生理解相关知识。“检一存五”的预存方法有效提高课堂效率；雕刻培养取材有效提高材料利用率； 指甲油封片配合染色缸水封使得临时装片能较长时间保留；利用平板电脑进行拍摄和资源共享增强了学生的合作探究意识。不足之处在于，前期材料预存工作量较大，可在学生社团或兴趣小组协助下完成。