金鱼藻作为植物学实验材料的探讨

李春妹 周仁超 凡 强 黄椰林 刘 莹

（中山大学生命科学学院 广东广州 510275）

植物学实验是高等院校生物类专业的一门必修课程，是学习植物形态结构、分类和进化的实践型课程，是植物学课程体系的重要组成部分，为学生后续的专业课程学习和科研工作奠定基础。在传统植物学实验课程中，验证性实验占主体，设计性实验占比率较低，甚至没有[1]。对低年级的本科生而言，验证性实验在巩固植物学理论知识和培养基础的实验技能方面不可或缺，但在培养学生创新思维和分析解决问题能力等方面存在不足[2]。如何在验证性实验中培养学生的科学思维和创新能力是每一位教师都需要探索的课题。

实验材料的选择是提升植物学实验课程教学效果的重要因素之一[3]。尤其是在植物形态解剖部分，用一种实验材料观察多个解剖结构，可减少制片的次数，节省时间，且有利于学生理解知识点之间的相互联系。本文结合植物学实验的教学特点，对金鱼藻（Ceratophyllum demersum）进行解剖观察，详细说明选其作为植物学实验材料的优点，以及在实验课程中所涉及的实验内容和设计性实验项目。

1 金鱼藻作为植物学实验材料的优点

1.1 分类位置特殊 金鱼藻属于金鱼藻科金鱼藻属。在APGⅣ被子植物分类系统中，金鱼藻科演化枝与真双子叶植物演化枝为姐妹关系，二者共同组成单子叶植物演化枝的姐妹群，系统发育位置特殊，可与植物学实验的分类部分内容相联系。

1.2 材料易获得 金鱼藻是世界性分布的沉水植物，生于池塘、湖泊和沟渠的静水中，我国南、北各地均有分布[4]，是一种优良的动物饲料和食草鱼类饵料，也是一种极具观赏价值的水草，可通过购买获取，且价格低廉，在野外也容易采集。

1.3 软硬程度适中 植物学实验中，观察新鲜的植物材料的形态特征和内部结构等，一般需要通过徒手切片法制作水藏玻片进行镜检。金鱼藻的茎和叶的软硬程度适中，无需使用额外的支撑物即可进行徒手切片。

1.4 具有典型的水生植物的特征 金鱼藻是多年生的沉水植物，其茎平滑，具有分枝。叶轮生，1～2次二叉状分裂，裂片丝状条形，边缘仅一侧有数细齿[4]（图1a）。详细结构特征见金鱼藻的解剖图（图1）。

2 金鱼藻在植物学实验中的应用

2.1 植物组织的观察

1）储藏薄壁组织：徒手对茎和叶制作横切片，镜检发现茎皮层薄壁细胞及叶肉内含有大量的储藏颗粒（图1c、1g）；使用碘液进行染色，镜检验证颗粒被染成蓝色，为淀粉粒。由此可见，金鱼藻的茎和叶均具有储藏功能。

图1 金鱼藻的解剖图

2）通气薄壁组织：肉眼可见金鱼藻叶内具有大量气腔（图1b）。镜检叶的纵横切片发现，叶的皮层薄壁细胞内具有1～2列气腔，在同一列的相邻气腔之间具有由小型细胞组成的分隔端壁，端壁上具有通气通道，使叶内的气腔连成一体（图1c、1e、1f）。茎的皮层细胞在靠近维管束的周围有一圈排列整齐、大小不等的气腔（图1g）。由此可见，金鱼藻具有发达的通气组织，有利于增加植株的浮力，捕获更多的阳光。

2.2 植物叶结构的观察 植物的生长受到水分和光照等因子的影响。在不同的生境下生长，可表现出结构上的差异，特别是叶的变化最为显著。金鱼藻具有典型的水生植物的叶结构特征。其叶丝状，镜检叶横切片，可见表皮细胞壁薄，无角质层或角质层很薄，无气孔和表皮毛，表皮细胞含有叶绿体；叶肉不分化为栅栏组织和海绵组织，具有发达的通气组织；机械组织和维管组织退化，特别是木质部不发达（图1d）。

金鱼藻可用于不同生境下植物叶片结构的比较观察。夹竹桃是典型的旱生植物。在实验课中设计将金鱼藻和夹竹桃的叶片结构进行解剖比较观察，学生能更直接观察到水生植物与旱生植物的叶片结构的差异。引导学生根据解剖观察结果，与植物的习性、生存环境等加以联系，分析讨论差异的原因，让学生了解植物解剖结构、功能及生境之间的相关性，充分理解植物是如何适应不同的生境从而获得生存所需的空间和资源。

3 总结

在实验教学的过程中，可通过适当增加新的实验材料，鼓励学生自带植物材料，或设计合理的实验项目以提升实验教学效果。如此，学生可用更为多样化且感兴趣的材料进行学习，观察到教材中并未提及的实验结果，感受到探索的乐趣，激发学生的学习积极性，在加深植物学知识学习的同时，也可有效锻炼学生科学推理能力，培养学生的科学思维和创新能力。