觀察植物細胞的有絲分裂實驗拓展“觀察植物細胞的有絲分裂”實驗是學(xué)習(xí)遺傳學(xué)、植物學(xué)及普通生物學(xué)時所做的經(jīng)典實驗之一。該實驗要求觀察細胞周期各個時期的主要特征，尤其是染色體的行為變化，要達到此目的，前期的臨時裝片制作是非常關(guān)鍵的。由于種種原因，實驗中所制作的裝片往往達不到預(yù)期的效果。事實上，有絲分裂實驗還會受許多因素影響，如取材的時間，有時做實驗時可能不是最佳時間，這時可以用固定液進行固定，這樣的效果肯定會好一些。也就是說，在制作臨時裝片時應(yīng)對傳統(tǒng)的一些步驟加以改進后，方能達到較為理想的效果。典例解析試題1：下列關(guān)于“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”活動的敘述，錯誤的是（

）A．鹽酸使植物細胞間的果膠質(zhì)層松散B．實驗選用的醋酸洋紅屬于堿性染色劑C．裝片制作的步驟是解離→漂洗→染色→制片D．顯微鏡下觀察中期細胞可看到完整的染色體組型答案：D解析：染色體組型是觀察后再經(jīng)過排列后形成的，不是可以直接看到的。試題2：下列關(guān)于“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”活動的敘述，正確的是（

）A．解離是為了促進染色體分離B．染色時間過長將抑制細胞的分裂C．漂洗是為了洗去不利于染色的物質(zhì)D．可觀察到部分細胞在中央的“赤道”上向內(nèi)凹陷答案：C解析：解離的目的是使組織中的細胞相互分離，A錯誤；解離時細胞已經(jīng)死亡，不再進行細胞分裂，B錯誤；漂洗是為了洗去不利于染色的物質(zhì)，便于染色，C正確；在動物細胞中，可觀察到部分細胞在中央的“赤道”上向內(nèi)凹陷，而在植物細胞中，可觀察到部分細胞在中央的“赤道”上出現(xiàn)了細胞板，D錯誤。實驗改進1．解離用10％鹽酸解離時間只需8分鐘就可以了。這個時間解離的根尖既不太軟，又不易被夾碎。操作時，鑷子要夾在伸長區(qū)部分，所以根開始要剪長一點，由于學(xué)生的顯微鏡觀察不熟練，我在上課之前就開始讓根解離，然后學(xué)生來了直接做漂洗。2．漂洗根尖酥軟后，用鑷子取出，只需放入盛有清水的玻璃皿中漂洗一下就可以了，無需10分鐘，而且一邊漂洗就給學(xué)生講有關(guān)的實驗內(nèi)容，如原理步驟等，這樣就有足夠的時間觀察。3．染色本實驗根據(jù)教學(xué)進度，常安排11月上旬，氣溫可能偏低，所以盡量選在氣溫高的幾天做，氣溫約在20℃～25℃，在這個溫度下染色時間只需3分鐘，染液改用0.2％的龍膽紫溶液染色更為清晰。顯微鏡下既能看清細胞壁、細胞核，又能清晰地辨認染色體，而且久置也不影響染色效果。4．制片在載玻片上不要加一滴清水，擠壓時就不會擠出水來而污染蓋玻片和顯微鏡鏡頭。用鑷子把洋蔥根尖取出來，放在載玻片上，蓋上蓋玻片，左手拿載玻片，右手的拇指在上，食指在下，一起向一個方向擠壓載玻片和蓋在載玻片上的蓋玻片，可使細胞迅速散開，擠壓時必須一次成功，如覺得細胞沒有散開，再擠壓就很難了。擠壓要向一個方向擠壓的，分生區(qū)細胞沒有弄亂，這樣在觀察時可有目的、有方向的觀察，很快就可找到分生區(qū)細胞。另外，材料選擇也是很重要的，在市場上購買的洋蔥，經(jīng)培養(yǎng)后有時會長不出根來，即使長出根來也是數(shù)量很少，無法滿足學(xué)生實驗用。洋蔥最好是隔年的，并且上面已發(fā)出綠色幼苗，這種洋蔥說明新陳代謝比較旺盛，發(fā)根率也最高。當(dāng)根長到3～4厘米長時，根尖生長最旺盛，觀察效果最好。細胞觀察圖其他的實驗改進1．材料的選取應(yīng)該靈活，不是必須用洋蔥洋蔥是較為典型的用于觀察植物細胞有絲分裂的材料，效果也較為理想。但由于受季節(jié)及學(xué)生人數(shù)等條件的限制，培養(yǎng)的洋蔥根尖往往不能滿足學(xué)生實驗的需要，影響了實驗的正常進行。針對上述情況，筆者近年來試著用大蒜、小麥、蠶豆、蒜苗、車前草等代替洋蔥作為實驗材料，發(fā)現(xiàn)蠶豆、小麥、大蒜等均達到較為理想的效果。這些不同的材料來源方便，培養(yǎng)期短，易生根，根尖數(shù)目多，且可在不同的季節(jié)選用不同的材料。因此，可以用這些材料代替洋蔥完成實驗，達到實驗?zāi)康摹?．洋蔥根尖的培養(yǎng)應(yīng)根據(jù)實際情況采用不同的方法洋蔥的生根與周圍環(huán)境的溫度關(guān)系密切。在室溫20～25℃范圍內(nèi)洋蔥鱗莖易生根，且數(shù)目多、生長速度快;在較低或較高溫度條件下，則生根少、生長較慢且易老化，尤其是經(jīng)冷藏或輻射處理而處于休眠期的洋蔥鱗莖更不易生根(在市場上買到的洋蔥則多是經(jīng)過冷藏或輻射處理過的)。對于這樣的材料，培養(yǎng)前先用刀片切去處于休眠狀態(tài)的陳根，讓它們在20～25℃溫度下放幾周時間，待根部周圍長出許多白色突起后再培養(yǎng)，就可以提高生根率。在室溫20～25℃條件下，于實驗前5～7d選取底部鱗莖盤面積較大的洋蔥，用刀片切去底部陳根或切去一薄層，放在盛滿水的燒杯或廣口瓶上，使其底部接觸水面，置于溫暖向陽處，注意每天換水，以免因氧氣不足等而造成根尖生長緩慢或腐爛。3．根尖的取材時機教科書上沒有要求取材時機，但是實踐證明，用作觀察細胞分裂的植物根尖的取材時間非常重要。各種不同植物的根尖細胞在一天24小時內(nèi)進行分裂的時刻不同，分裂的高峰期也不盡相同。所以根尖的取材時間應(yīng)根據(jù)不同植物種類培養(yǎng)的溫度條件選取最佳的時機。洋蔥的根尖細胞在常溫20℃左右時，10時至16時根尖細胞分裂較旺盛，尤以11時左右為最佳，在其他時間剪取根尖，則不易觀察到不同分裂期的細胞。因此，當(dāng)根長到2～3cm時在11時左右可以取材，取材長度以5mm左右為宜。4．根尖的固定與解離，用15%的鹽酸代替10%的鹽酸固定的目的是迅速殺死細胞并能使細胞核及細胞器在形態(tài)結(jié)構(gòu)上盡可能保持生活時的完整和真實狀態(tài)。解離的目的是使細胞的胞間層物質(zhì)溶解，在壓片時細胞易于分散。傳統(tǒng)的做法是固定與離析同時進行，即把取的材料放在由等量的濃鹽酸和95%的酒精所配制的固定離析液中進行固定與解離。實踐證明這樣做不如把固定與解離分開進行效果好。即把取下的材料先放在固定液中，固定時間為3～5h。固定劑可選用常用的FFA固定劑即福爾馬林-醋酸-酒精固定劑，固定好的材料可放在70%的酒精溶液中保存。根尖的解離要掌握正確的解離時間。若解離時間太短，細胞不易完全分散開，解離時間太長根尖完全酥軟，無法進行觀察。解離液以15%的鹽酸溶液為好，用15%的鹽酸代替10%的鹽酸可縮短解離時間。把固定好的根尖取出用清水沖洗干凈后放入盛有15%鹽酸離析液的培養(yǎng)皿中，解離時間5min左右，只要根尖色澤變白略帶透明即可，此時根尖壓片效果較好。5．根尖的染液中加少量10%醋酸更好染色是制作根尖臨時裝片的另一個關(guān)鍵步驟，其目的是使細胞的細胞質(zhì)和細胞核及核中的染色體分別染上深淺不一的顏色，以便清晰地觀察細胞分裂各個時期的特征。洋蔥根尖的染色劑常用的是龍膽紫和醋酸洋紅。醋酸洋紅因價格較貴，配制復(fù)雜且染色效果又不如龍膽紫好，故目前多用龍膽紫作染色劑。而僅用1%的龍膽紫溶液對根尖進行染色，細胞核內(nèi)都被染成深紫色，染色體不突出，在顯微鏡下難以清晰地觀察到有絲分裂各個時期核內(nèi)染色體行為的變化。根據(jù)筆者多次比較體會，發(fā)現(xiàn)在1%龍膽紫溶液中滴加少量10%醋酸至溶液呈鮮亮的紫色，這樣配制的染色劑，醋酸起到一定的分色作用，可加強細胞核和染色體的選擇性著色，以避免核內(nèi)都染成一片深紫色，從而達到良好的觀察效果且用這種方法配制的染色劑可長久保存，溶液不易產(chǎn)生沉淀。用清水洗凈解離根尖，用鑷子將洋蔥根尖放在載玻片上。為了使其染色均勻，可用鑷子將圓柱狀的根尖輕輕壓扁，加2滴染色液進行染色，染色時間3～5min。染色時若用酒精加熱，效果更好。但注意加熱時不可使染色液蒸發(fā)，只需使載玻片在酒精燈火焰上來回移動幾次即可。染色完畢，蓋上蓋玻片，再蓋以2層吸水紙，用拇指輕壓一下(也可用鉛筆的橡皮頭在蓋玻片上輕輕敲幾下)，即可使根尖細胞均勻地擴散成云霧狀，四周多余的水分可用吸水紙吸掉，這樣就可在顯微鏡下進行觀察了。至此，一個較為理想的用于觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片即告制成。6．學(xué)生實驗內(nèi)容的調(diào)整中學(xué)生物課一般為每節(jié)課45分鐘，而完整地完成這個實驗，大概需2節(jié)課。2節(jié)課連排在中學(xué)中一般不可能，那么教師就必須對實驗內(nèi)容作些調(diào)整。裝片制作過程中，解離→漂洗→染色→制片是一個完整的實驗程序。為了節(jié)省時間，使學(xué)生有充足的時間觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂各個時期，教師可在上課前將解離和漂洗這兩步驟做好。這樣，可節(jié)省20～25分鐘（min）。（摘自小強大生物的博客）取材的時間參考植物體細胞跟其它生物體細胞一樣，其繁殖過程有其自身的規(guī)律性，這種規(guī)律性對于洋蔥根尖來說，就是分生區(qū)內(nèi)的細胞進行周期性的分裂。從上表可看出，處在相對“靜止”的間期分裂相較多，白天時間（包括早、中午、下午）占絕對多數(shù)。這大概是植物體在這個時期進行光合作用為細胞增殖作物質(zhì)準(zhǔn)備，而到晚上細胞分裂（包括前期、中期、后期、末期）開始，切片中看到的分裂相較多，特別是在午夜時分，這種“增殖”活動達到了高峰，洋蔥根尖細胞的這種分裂規(guī)律為人們制作分裂相多的根尖切片提供了最佳取材時間。根尖有絲分裂的影響因至少還有溫度、光照及生長季節(jié)等因素影響，這二位老師的研究沒有注明溫度等因素，取材的時間應(yīng)該上午11時或晚上12時左右。拓展：解離能不能用果膠酶？有學(xué)生提出問題：高中生物中，有絲分裂實驗為什么要用鹽酸解離，不用果膠酶解離？參考了藍偉偵《火焰干燥法在觀察植物有絲分裂實驗中的改進》文章，也參考了大學(xué)教材中的實驗，如果用于高中學(xué)生實驗就不必采用酶處理法，因為該實驗步驟較為繁瑣，根尖酶解時間較長，不適合高中生物實驗。高中實驗的方法－壓片法制備洋蔥根尖細胞染色體標(biāo)本該實驗的缺點：在指導(dǎo)學(xué)生實驗過程中發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在制作臨時裝片時，因細胞壁堆積而使染色體很難分散開，故在壓片時蓋玻片易打滑和移動，導(dǎo)致光鏡下觀察的染色體不清晰，且染色體容易變形和斷裂。高校和研究所實驗方法－火焰干燥法制備植物染色體標(biāo)本利用火焰干燥法制備植物染色體標(biāo)本，不但克服了壓片法中存在的染色體分散不開等不足，獲得的裝片可以長期保存，而且該裝片能直接觀察或染色觀察，用于核型分析、染色體顯帶等研究。該技術(shù)目前主要應(yīng)用于一部分高校和研究所，該法將根尖先用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，得到原生質(zhì)體，再將細胞進行低滲處理，使細胞充分吸水膨脹，染色體分散，平整地鋪展在載玻片上，再用火焰干燥法使染色體緊貼在載玻片上。附：低滲火焰干燥法進行植物有絲分裂染色體制片一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)去壁低滲火焰干燥法進行植物有絲分裂染色體制片的基本原理和方法。二、實驗原理在各種生長旺盛的植物組織中，如莖尖、根尖、幼葉基部、幼嫩的愈傷組織都進行著細胞的有絲分裂，采取前處理、固定、酶解去壁、后低滲、涂片、火焰干燥、染色等方法，就可以觀察到分散良好的中期分裂相。三、實驗材料洋蔥鱗莖或蠶豆種子。四、器具及藥品恒溫培養(yǎng)箱，顯微鏡，解剖器，白瓷盤，酒精燈，載玻片，秋水仙素，甲醇，冰醋酸，乙醇，纖維素酶，果膠酶，磷酸緩沖液，改良石炭酸品紅或吉姆薩（Giemsa）。五、實驗步驟1．取材將洋蔥的鱗基，置于盛水的小燒杯上，放在25℃溫箱中，待根長到2cm

左右時，在上午九時取根尖。

或?qū)⑿Q豆種子洗凈，加入50℃的溫水浸泡一天，然后轉(zhuǎn)入墊有濕潤吸水紙的白瓷盤中，置25℃溫箱中發(fā)芽，種子幼根長至1－2cm時，上午9時取根尖。2．預(yù)處理將取下的根尖置于0.01％－0.1％的秋水仙素溶液的青霉素瓶中，浸泡處理2－5小時。3．固定經(jīng)過預(yù)處理的根尖，用水洗凈，投入甲醇－冰醋酸（3：1）固定液固定2－24h。其間更換一次固定液。4．酶解去壁從固定液中取出洋蔥或蠶豆根尖，用

蒸餾

水漂洗干凈，切掉多余部分，留下分生區(qū)，放入2.5％果膠酶和2.5％的纖維素酶混合液中于27℃溫箱處理2－5小時，直至材料軟化。5．后低滲酶液倒在另一瓶中，材料用

蒸餾

水漂洗干凈，洗5次，最后一次在蒸餾水中浸泡30分鐘。6