观察植物细胞的有丝分裂实验改进

观察植物细胞的有丝分裂实验改进

丁文婷

南京市中华中学

【摘要】以往选择洋葱、大蒜、蚕豆根尖较多，但因为培养需要时间，特别是冬天培养周期较长，考虑可否就地取材，使用校园内当季的植物幼嫩叶片做实验。另外，漂洗时间过长，考虑是否可以缩短时间，保证实验课堂紧凑，提高教学效率。染色按书本操作时长，经常染色过深，考虑是否可以缩短染色时长。

【关键词】实验材料改进   实验步骤改进探究  有丝分裂

笔者参考苏教版必修一2020版第四章第一节实验《观察植物根尖细胞有丝分裂》，对该实验的实验材料和实验步骤进行了改进，并对高一年级部分学生以实验活动课的形式开展相关实验。设计对照组，制作临时装片并观察分生组织细胞的有丝分裂过程培养科学思维和科学探究能力。

一、实验改进思路

因为开展该实验时候天气一般较冷，以往选择洋葱、大蒜、蚕豆根尖较多，但因为培养需要时间，特别是冬天培养周期较长，很影响实验课时的安排和进度，针对该问题，我们考虑更换材料，可否就地取材，改为当季的或者校园内大面积种植的，随手可取的实验材料，植物幼嫩叶片做实验？这样取材方便且成本较低，不影响实验课时的安排和进度，带学生去校园里获取女贞幼嫩叶片及嫩芽、迎春花嫩叶及嫩芽，几乎随处可见，取材方便且充满乐趣，充分体现“做中学”基本教育理念。

另外，实验过程中发现课本中该实验漂洗时间10min过长，影响实验整体进度，考虑可否缩短漂洗时间至2-5min？这样可以保证实验课程紧凑。

很多组同学按书本染色时长3-5min，发现染色过深，无法观察染色体的行为，无法判断所处的分裂时期，对此考虑可否缩短染色时长至1-3min？观察染色效果。

二、实验改进及探究

（一）实验材料改进

  以往选择洋葱、大蒜、蚕豆根尖较多，但因为培养需要时间，特别是冬天培养周期较长，考虑可否就地取材，使用校园内当季的植物幼嫩叶片做实验？

（二）实验步骤改进探究

    探究1：漂洗这一步骤在课本中书本约10min，时间略长，是否可以缩短至2-5min？请做探究实验并记录时间。（请同学分享）

    探究2：染色在书本中是3-5min，但经常出现染色过深而观察不到染色体的情况，是否可以缩短至1-3min？请做探究实验并记录时间（请同学分享）。

三、实验教学过程的改进

（一）改进后的实验步骤

  （1）取材：女贞叶片或嫩芽、迎春花嫩叶及嫩芽①。

（2）制片步骤：

1）解离：解离目的：使组织中的细胞相互分离开来；解离时间：3-5 min；解离程度：根尖酥软。

2）漂洗：漂洗液：清水；漂洗时间：书本是约10min（可设置漂洗2min，5min，10min对照实验）；漂洗目的：洗去组织中的解离液，有利于染色。

3）染色：染色液:本实验用龙胆紫染液②；染色：书本是3-5 min（可设置染色1min，3min，5min对照实验）；染色目的：使染色体(或染色质)着色。

4）制片：用镊子取出叶片或嫩芽放在载玻片上，加一滴清水，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片。然后，拇指轻轻按压载玻片，这样可以使细胞相互分散开来,再把盖玻片上的载玻片取下观察。

（3）观察：先低倍镜后高倍镜观察，使用低倍镜观察的目的是找到分生区细胞，分生区细胞的特点是正方形，排列紧密而整齐，无大液泡,具有有丝分裂能力，细胞分裂旺盛。

（二）实验改进及探究

  探究1：漂洗这一步骤在课本中书本约10分钟，时间略长，是否可以缩短至2-5分钟？请做探究实验并记录时间。

请第一组同学分享实验材料和实验步骤以及实验结果：

女贞幼嫩叶片分别在漂洗2min，漂洗5min，漂洗10min，设置三个对照组的临时装片，迎春花叶片分别在漂洗2min，漂洗5min，漂洗10min，设置三个对照组的临时装片，共六个对照组，并记录在光学显微镜40x物镜下观察到的实验现象，通过对照实验分析并得出实验结论。

该组同学认为漂洗时间对于实验结果并没有明显影响，所以可将漂洗时间缩短至2-5min。女贞嫩叶比迎春花嫩叶更有利于制作装片，且更易观察各时期，因为在相同的解离时间和压片操作下，迎春花叶片较厚且表面较粗糙，不利于分散成单层细胞。（部分实验照片如下：）

图1：女贞幼嫩叶片分别在漂洗2min，漂洗5min，漂洗10min，设置三个对照组的临时装片，迎春花叶片分别在漂洗2min，漂洗5min，漂洗10min，设置三个对照组的临时装片，共六个对照组的临时装片

图2：女贞幼嫩叶片分别漂洗2min的临时装片，圈出的是处于分裂期的细胞图像

图3：女贞幼嫩叶片分别漂洗5min的临时装片，圈出的是处于分裂期的细胞图像

图4：女贞幼嫩叶片分别漂洗10min的临时装片，圈出的是处于分裂期的细胞图像

图5：迎春花幼嫩叶片分别漂洗2min的临时装片，圈出的是处于分裂期的细胞图像

图6：迎春花幼嫩叶片分别漂洗5min的临时装片，圈出的是处于分裂期的细胞图像

图7：迎春花幼嫩叶片分别漂洗10min的临时装片  

探究2：染色在书本中是3-5min，但经常出现染色过深而观察不到染色体的情况，是否可以缩短至1-3min？请做探究实验并记录时间。

请第二组同学分享实验材料和实验步骤以及实验结果：

女贞幼嫩叶片分别在染色1min，染色3min，染色5min，设置三个对照组的临时装片，并记录在光学显微镜40x物镜下观察到的实验现象，通过对照实验分析并得出实验结论。

女贞幼嫩叶片在染色1min的情况下，染色略浅，染色体不易着色，5min染色太深，看不清细胞核以及染色体行为，染色3min比较合适，染色1-3min最佳。（部分实验照片如下：）

图8：女贞幼嫩叶片分别在染色1min，染色3min，染色5min，设置三个对照组的临时装片

图9：女贞幼嫩叶片染色1min的对照组在显微镜下观察到的现象，大部分区域染色着色较浅

图10：这两张都是女贞幼嫩叶片染色3min的对照组在显微镜下不同视野中观察到的现象，圈出的是处于分裂期的细胞图像，染色体着色比较清楚

图11：女贞幼嫩叶片染色5min的对照组在显微镜下观察到的现象，大部分区域染色太深，几乎无法分辨细胞核和细胞质，圈出的是处于分裂期的细胞图像

请第三组同学分享实验材料和实验步骤以及实验结果：

女贞叶片嫩芽做实验材料，解离4min，漂洗5min，染色2min，并制作成临时装片。实验效果非常好，能清晰看到分裂间期和分裂期的图像，部分实验照片如下：

图12：女贞叶片嫩芽做实验材料，解离4min，漂洗5min，染色2min，并制作成临时装片,圈出的是处于分裂期的细胞图像

四、改进后的实验效果评价

选材的改进：可以就地取材，使用校园内当季的植物幼嫩叶片做实验，如：女贞叶片或嫩芽实验效果较好。取材方便且成本较低，不影响实验课时的安排和进度。

实验步骤的改进：

漂洗时间可以缩短到2-5min，保证实验课程紧凑，提高教学效率。

染色时间可以缩短到1-3min，实验效果一样甚至更好。

注：

①女贞叶片或嫩芽、迎春花嫩叶及嫩芽，取材时候用徒手刀片切下最尖端嫩绿的叶片，或者嫩芽最尖端，分裂旺盛部位，在光学显微镜下容易观察到处于分裂期的细胞。                                             

②苏教版必修一2020版第四章第一节实验《观察植物根尖细胞有丝分裂》中用的是苯酚品红溶液，龙胆紫染液（甲紫溶液）也可以，都是碱性染料，本实验用龙胆紫染液。