“观察根尖分生组织细胞有丝分裂”的实验改进

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【摘要】本文对人教版普通高中《生物・必修1・分子与细胞》中的“观察根尖分生组织细胞有丝分裂”实验的材料和方法进行了如下改进：实验材料由洋葱改为大蒜；用卡诺氏液和对二氯苯对根尖预处理；解离液改为用1mol/L的稀盐酸，在63℃的水浴中解离；染液由龙胆紫改为改良的苯酚品红染液；将玻璃皿改为EP管。

【关键词】观察根尖分生组织细胞有丝分裂 实验改进 大蒜

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0184-02

生物学是一门以观察和实践为基本研究方法的实验科学。通过实验能使学生直接接触生物，观察生命现象，从而调动学生的学习积极性，培养学生的动手操作能力、实事求是的科学态度以及团队协作的精神。可见，生物学实验是中学生物教学的重要组成部分，也是实施素质教育的重要途径。但在实际教学中，实验经常会受到多方面条件的限制。因此，我们有必要结合教学的实际情况进行实验改进与创新的研究，从而提高生物教师的实验教学水平、解决教学中存在的一些问题、充分发挥实验教学的生动性和趣味性以及在学生能力培养中的作用。

各地在实施人教版普通高中《生物・必修1・分子与细胞》中的“观察根尖分生组织细胞有丝分裂”实验教学时通常已进入秋冬季节，因天气寒冷实验材料生根困难而导致实验很难成功。同时，教材中提出把洋葱放在装满水的广口瓶上，放在温暖处培养。用此培养法需要大量广口瓶，所得的根较少，效率较低，无法满足年级较多的学校。因此，笔者对该实验的材料、实验步骤等进行了适当的改进，获得了较好的教学效果。

1.课前理论知识的准备

“观察根尖分生组织细胞有丝分裂”实验中，能否正确选取根的分生区是实验成功的关键。因此，在实验课前对学生再次讲授根的结构是必要的。同时，利用多媒体技术对实验进行演示，通过生动的动画效果让学生更容易的接受和掌握分生组织细胞有丝分裂各个时期的特点，从而有利于实验的顺利开展。

2.实验材料的调整和处理

人教版生物教科书中提供了洋葱、葱、蒜三种实验材料。林亮[1]和防春妮[2]等采用蒜，柯达珊[3]等采用水仙。笔者经过对取材方便程度、培养难易、生根数量等指标进行仔细的对比，最终决定使用大蒜为实验材料。大蒜根尖细胞分裂旺盛，是观察根尖分生组织细胞有丝分裂的好材料。

蒜，洋葱等植物存在休眠现象，打破这种休眠现象可以用低浓度的赤霉素溶液浸泡蒜的鳞茎座。将大蒜放在4℃冰箱中处理3-5天也可以取得同样效果。经上述处理后，将最外层干枯表皮剥掉，用牙签将蒜瓣串起，将其架在100毫升烧杯边缘。使蒜瓣下部浸入水中，置于温暖处。注意每天换水（防止烂根），经3-5天后即可长出嫩芽。

3.实验步骤的调整

3.1 预处理

教材中指出，待根长约5cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片。笔者在总结其他学者研究结果并实验尝试后发现，取材0.5cm-1cm细胞分裂相更多，效果更好。由于教学安排时间不一定处于根尖细胞分裂高峰期，所以现取现用可能导致细胞分裂相太少，实验效果不理想。为解决时间上的矛盾，同时节约课堂上的时间，可选择在上午10∶30-11∶30时取生长健壮的根尖置于EP管中并用卡诺氏液（乙醇：冰醋酸=3：1）固定，此时大蒜细胞分裂比较旺盛。将大蒜固定2小时以上后再用对二氯苯处理（秋水仙素较贵，用对二氯苯替代也能达到实验要求）3小时。若需保存，可将对二氯苯吸出加入70%酒精，而后置于冰箱中保存。保存时间最好不超过两个月；如需长期保存，可以定期更换酒精。

3.2 解离和漂洗

教材中“解离”的实验步骤是：将根尖放入盛有盐酸和酒精混合液（1：1）的玻璃皿中，在室温下解离。其中解离液是质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精的混合液，容易挥发，对呼吸道的刺激性很强。如果班级实验分组多，解离液用量大，再加上如果生物实验室通风不良，会对学生的身体健康构成威胁。因此，解离液可改用1mol/L的稀盐酸，在63℃的水浴中水解2min，效果会更好。具体操作为：取根尖置于EP管中，加入1mol/L的稀盐酸至EP管的3/4。解离液的量不能太少，由于根尖中的水分会将解离液稀释从而影响解离效果。然后将EP管插入带孔的泡沫塑料板上置于63℃的水浴中水解2min。解离这一步是最关键的一步，只有充分解离，在制片时细胞才容易分散开来。但解离过度则可能破坏细胞核的结构。所以解离时的温度和时间很重要。解离好后用吸管将解离液吸出，并用蒸馏水将根尖反复清洗2～3次，即可进行染色。

3.3 染色

教材中的步骤是：把根尖放入盛有质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液的玻璃皿中染色。然而，染色后显微镜视野下往往只见紫色一片，实验效果不理想。改用2%的醋酸洋红或改良的苯酚品红染液染色，相较于龙胆紫有更好的染色效果。其中改良过的苯酚品红染液可长期保存，且染色效果会随存放时间的延长越来越好。

本实验采用改良的苯酚品红染液进行染色。实验发现，染色时间小于5小时，细胞质着色不明显，6小时左右观察效果较好。由于染色时间较长但解离时间较短，教师可以让学生早晨对根尖解离染色，下午进行观察。

3.4 制片

教材要求：用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片，然后用拇指轻轻地按压载玻片；但在实际操作中，“轻压”的程度学生很难把握。太轻了，细胞分散不开；太重了，盖玻片容易碎。在轻压过程中盖玻片和载玻片容易发生移动，在取掉上面载玻片时还容易将下面的盖玻片带起，影响观察。鉴于此，可改为直接盖上盖玻片，并用吸水纸包绕在盖玻片和载玻片处。然后用铅笔带橡皮的那头垂直向下轻敲载玻片，压至根尖成云雾状即可上镜观察。

4.效果分析

本文将实验材料改用大蒜比洋葱更容易培养，更符合教学实际需要，实验效果好；对大蒜的预处理，节省了课堂时间，且便于储存，可以满足于班级较多的学校需求；解离液和染液的改进使实验更安全，效果更好。总之，学生实验的成败与老师提供的实验材料、实验方法步骤的设计密切相关。这就需要教师在进行预实验的同时，借鉴他人的经验并与本校的教学实际相结合。对实验材料、方法和步骤进行适当的改进，可以大大提高课堂教学效果。

参考文献：

[1]林亮. “观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验方法的改进. 中学生物教学，2012，7：47

[2]方春妮. “观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验细节补充. 生物学教学，2012，37（9）：30

[3]柯达珊. 水仙根尖是观察细胞有丝分裂的好材料. 实验教学与仪器，2012，12：31-32

[4]陈小清. 关于“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”. 生物学教学，2013，38（6）：51