“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验设计

胡丽丽 郑 涛

(山东省淄博第一中学 淄博 255200)

“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”是人教版高中生物学必修1第6章的重要实验。教材上对该实验的方法和过程有简单描述，但在实际教学中，效果不理想。学生制作的临时装片，在显微镜下观察时大多是一片紫色，无法清晰辨出染色体形态。且制片耗时多，导致显微观察的时间不足而致使观察不充分。经过反复的摸索，再结合前人的工作，笔者对实验材料、方法、流程、结果观察等方面进行了优化。

1 实验材料选择

教材中采用洋葱作为实验材料，但因市售洋葱经过冷藏或辐射处理，生根率低且分裂相不明显。本实验选择大蒜为实验材料。大蒜的优点： 材料易得；染色体数目2n=16条，数目不多好观察；生根快且多，一个蒜瓣的生根量约相当于一个洋葱的生根量；用龙胆紫染色时，洋葱根尖组织会变硬，分生区细胞不易分散，核浓缩着色深，难以找到分裂相。而大蒜根尖纤细，解离和染色快，根尖细胞易被压散，且细胞排列整齐，界限明显，分裂相多，染色体清晰，便于观察[1]。

2 实验方法和过程

2.1 材料生根处理 将大蒜置于冰箱内(4℃～5℃)冷藏1d，低温起春化作用，能促进大蒜的生根，缩短培养时间[2]。

2.2 水培法培养根尖 取一块硬纸板，剪成比培养容器口面直径略大的形状，用剪刀掏出与蒜瓣大小相似的孔，将蒜瓣塞入孔中，放置于装满自来水的烧杯上，使其根部刚正好接触水面(图1)。室温下(20℃左右)进行生根培养。每个蒜瓣1d就可生根，通常2d就能长到1～3cm。

图1 水培法培养根尖

2.3 取材 取材时间一般在上午10∶00～11∶00，下午14∶00～15∶00，此时间段的分裂相比较明显。剪取根尖以5～7mm为宜(最后在制片时切去多取的部位)。

2.4 解离时间 大蒜根尖纤细，解离较快，所以需要控制时间以防解离过度而破坏细胞结构。经过多次实验摸索，大蒜的解离时间控制在2～3min为宜。

2.5 漂洗时间 漂洗是实验过程时间最长的一步，教材上要求10min。为了节省时间，可把静态的浸泡改为动态的冲洗。把解离后的根尖放在纱布上，用橡皮筋扎住口或者用手捏住口，放在培养皿一端，用流水从培养皿中间冲洗，注意水流不要直接冲在纱布包上，3min即可。

2.6 染色 染色的目的是将染色体与细胞质区分开，染色效果的好坏直接决定观察的效果。实践发现，用0.01g/mL的龙胆紫溶液染色3～5min，然后接着制片，在显微镜下将看到整个细胞都着色很深，视野中一团紫色，无法看清有丝分裂各时期。为此，借鉴了“退回染色法”[3]，具体做法是： 用滴管吸取20%的醋酸溶液，加入培养皿中，将已经染色的根尖放入其中浸泡1min左右，可以看到根尖中有龙胆紫逸出，再用吸管吸走呈紫色的醋酸溶液，加入新的溶液，重复上述操作2次，可以使细胞壁、细胞质中过多的龙胆紫重新溶解在醋酸中被除掉，而细胞核中染色体的着色度保持不变。显微镜下看到的结果是染色体着色较深，而细胞质着色较浅，能清楚地分辨各分裂相。

2.7 制片 把根尖放在载玻片上，用小刀去除取材时多余的部分，留下2～3mm长度的根尖，并用刀刃进行纵剖。盖上盖玻片，用手将其固定在载玻片上，然后用带有橡皮头的铅笔(橡皮头的一端)稍微用力敲击盖玻片，反复多次，直到肉眼看到将根尖均匀地压成薄薄的雾状细胞层为止。

3 观察技巧的改进

3.1 观察 先在100倍下低倍观察，找到分生区细胞，它的特点是： 细胞呈正方形，排列紧密。然后换成400倍(或640倍，16×40)观察，此时大致能根据染色体形态区分不同分裂期，若要细致地观察染色体形态，则要换成1000倍。图2是同一个中期的细胞在400倍、640倍、1000倍下的显微照片。小圆圈内是同一个处在中期的细胞。

图2 同一中期分裂相细胞依次(从左到右)在400倍、640倍、1000倍下的显微照片

各分裂相的观察顺序： 显微镜下最容易观察的是后期和末期，这些细胞的染色体特征明显，学生往往能一眼捕捉到。中期的染色体虽说形态和数目最清晰，但是典型的中期分裂相十分难寻。因为只有从细胞的正面视角观察，才能看到染色体整齐地排在赤道板上。但是在制片时，细胞未必把正面对准压片的方向，它可能是倾斜的。例如，制片时恰好从某一细胞的顶视角压片，那么即便它处于中期，学生在显微镜下也看不到典型特征，此时染色体形态反而更像前期，所以在显微镜下我们能找到的典型中期细胞是非常少的。

3.2 分裂期计数 由于制片时细胞角度的问题，导致中期和前期分裂相计数有误差，解决这个问题的最好办法是观察切片。故此，需要通过指导学生观察洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片，来进行各分裂相细胞数目的统计。

4 教学反思

4.1 成功之处 通过对实验材料、实验过程和方法的改进，特别是退回染色法、新制片技术和观察技巧的运用，帮助学生顺利地制作了高质量的装片，比较清晰地看到了有丝分裂各时期的分裂相。同时还缩短了装片制作的时间，特别是漂洗方法的创新，比教材实验方法节约7min，为后续的观察留下充足的时间，教学效果显著提高。

4.2 不足之处 实验中最大的遗憾是中期分裂相少。故此，如何增加中期分裂相的比例，是下一步实验改进中有待探索的问题。