摘 要：“細胞有絲分裂”實驗，是現(xiàn)行生物教科書中必做的實驗之一。這個實驗無論對培養(yǎng)基本生物技能，還是加深理解有絲分裂過程的掌握，都是非常重要的，但在實驗過程中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法中有幾點不足需要改進。針對實驗的方法、步驟、選材等環(huán)節(jié)進行了綜合改進。

關鍵詞：有絲分裂；綜合改進；選材；實驗條件；

觀察植物細胞的有絲分裂實驗在生物學實驗中占有重要地位，但實際操作中，成功率較低，在一個300高中生的樣本中，僅有62位學生獲得預期的實驗效果。經過多年的調查觀察，主要原因有：（1）解離、漂洗需要時間較長。（2）細胞染色太深，不易辨認染色體。（3）用拇指壓片，細胞分散不好，重疊而難于分辨。（4）洋蔥，往往處于休眠狀態(tài)，發(fā)根少，或不發(fā)根，無法滿足實驗用。

為此，不同學者針對實驗流程、實驗對象以及實驗環(huán)境進行了改進，一些學者根據實驗的選材進行了分析和改進，提出了針對實驗材料的改進方法，包括：實驗樣本培養(yǎng)和保存的方法。一些學生則針對實驗的流程進行了改進，對制作裝片、染色等實驗環(huán)境進行了改進，在以上研究的基礎上，對實驗進行綜合改進。包括實驗樣本的選擇、樣本的培養(yǎng)、實驗流程的改進，在提高實驗成功率的同時，提高實驗效果。經過實驗證明了該方法的有效性。

一、常見方法局限性分析

1.傳統(tǒng)方法選用洋蔥根尖做實驗材料。首先，洋蔥體積較大，1個廣口瓶只能培養(yǎng)1個洋蔥，在培養(yǎng)時需經常換水，如果人工進行實驗，需要很多洋蔥，無形中增加了工作量與實驗成本；其次，洋蔥根尖雖較粗壯，但細胞中染色體形態(tài)反而不明顯；再次，傳統(tǒng)方法中待根尖長5 cm時再取生長健壯的根尖制片也不妥，根尖只需長到約1 cm時反而更合適。

2.首先，傳統(tǒng)方法使用質量分數(shù)為15%的鹽酸與體積分數(shù)為95%的酒精1∶1的混合液對洋蔥根尖進行解離，這樣容易忽視酒精的固定作用，并且此解離液會引起原生質收縮。根尖的固定這一步驟是將根尖殺死，使根尖分生區(qū)的細胞固定在有絲分裂的不同時期，避免染色體在解離時狀態(tài)的改變。根尖的解離是實驗的關鍵步驟之一，解離可以除去細胞間的果膠，并使細胞壁纖維素軟化，根尖解離是否合適，直接關系到染色的效果和壓片時細胞能否分散。其次，傳統(tǒng)方法中解離時間為3～5 min，實際操作時解離效果并不理想，建議時間改為8～10 min。

3.為了觀察細胞中的染色體的形態(tài)變化，通常用堿性染料對呈酸性的染色體進行染色，傳統(tǒng)方法中使用質量濃度為0.01 mol/mL的龍膽紫溶液染色3～5 min，但在實際使用時發(fā)現(xiàn)濃度偏高，整個細胞都呈紫色，而細胞核呈深紫色，不能直接區(qū)分細胞核中的染色體。

4.按傳統(tǒng)方法中的步驟與方法不能使根尖細胞完全分散開來。

二、實驗方法的綜合改進

1.實驗材料的優(yōu)化對比。經過多年的觀察發(fā)現(xiàn)，當室內溫度在20℃左右時，經過兩到三周的時間后莖盤會發(fā)生較大的變化：開始變得向外突出并且此時面積也會隨之而增大、頂端長出莖葉。在這個溫度下進行培養(yǎng)，平均每個可發(fā)根100條以上，效率提高并且也降低了實驗成本。

培養(yǎng)器皿與培養(yǎng)基質傳統(tǒng)方法中提到培養(yǎng)洋蔥根采用廣口瓶，這樣的器皿并不十分合適。這是由于實驗樣本的特點確定的。洋蔥底部與廣口瓶瓶口吻合，從而會導致氧氣不足而爛根。因此本文建議選用100 mL的燒杯，使洋蔥底部與燒杯口的水接觸，并經常換水，在20℃左右的室內，放置4～5天，在這樣的環(huán)境下，洋蔥的根部長到3 cm以上，就可以成為優(yōu)秀的實驗樣本了。

傳統(tǒng)方法用水作培養(yǎng)基質，但用水做基質細胞分裂較慢，相反如果改用培養(yǎng)液代替清水培養(yǎng)會收到更好的實驗效果?？梢詫⒀笫[放在清水中培養(yǎng)3天，當根部成長1 cm以后，此時更換培養(yǎng)液，再經過2～3天的時間培養(yǎng)。這樣操作的好處在于：（1）洋蔥的根尖生長快，細胞分裂旺盛；（2）制片后通過實驗很容易找到各期的分裂相。本文所提出的培養(yǎng)液的配方是Ca（NO3）2、KH2PO4、0.25 gMgSO4·7H2O、0.125 g KCl、0.125 g FeCl3的混合液體。其具體含量為：1000 mL清水、1.0 gCa（NO3）2 0.25 gKH2PO4、0.25 g MgSO4·7H2O、0.125 gKCl、0.125 gFeCl3。

2.實驗流程優(yōu)化對比分析。天中細胞分裂因時間的不同有快有慢，與上課時間不對應，一般由老師選擇最佳時間將粗壯、雪白的根尖5 mm處剪下，用卡諾固定液（乙醇：冰醋酸二3∶1）固定后，保存于70%酒精溶液中，隨時供實驗人員實驗用。教科書上介紹固定洋蔥根尖時間為上午10時～下午2時為最佳時間。現(xiàn)將2014年3月用清水和培養(yǎng)液為基質的實驗記錄列表如表1

表1為在放大500X顯微鏡下尋找出分裂相細胞最多的一個實驗作出統(tǒng)計所得的數(shù)據通過上表和多年的實踐證明：筆者所用的洋蔥品種，在下午3～4時分裂相最多。

解離過程在玻璃皿中進行為好，采用教科書上介紹的解離液效果較好，但學生做實驗時往往不能因環(huán)境溫度不同而對實驗進行調整，機械地按書本介紹的解離時間去做。這樣可能會出現(xiàn)解離時間不夠，解離不徹底，影響染色和壓片；或解離時間過長，根尖太爛，下一步漂洗和染色不易進行。在筆者的實驗材料和實驗條件下約7 min較合適（注意：10%的鹽酸應理解為10%HCl）。解離的適合程度是學生最難控制的一環(huán)。如何定解離的適合程度，筆者多年的經驗證明，只要根尖色澤變白，略帶透明，并已酥軟即可。上實驗課時老師一定要講清楚，向實驗人員重點強調要觀察根尖解離狀態(tài)，而不是只機械地進行。

漂洗也在玻璃皿中進行，目的是洗去解離殘留液。為了節(jié)省時間，提高效率，筆者采用動態(tài)沖洗的方法，就是用鑷子攪動玻璃皿中的水，使它產生小的水流，或者用吸管鼓氣5～6次，產生小水流，換水3次，前后2次即可達到好的漂洗效果。要告誡實驗人員防止在漂洗時丟失了根尖分生區(qū)。

染色是實驗成敗的一個關鍵。書中介紹的染色是用0.019 mol/L或0.029 mol/L的龍膽紫溶液。教學實踐證明，這種濃度的染色液染色效果不好，此濃度染出的根尖制成裝片在顯微鏡下看到一片深藍色，很難區(qū)分出分裂相的細胞。為了找到理想的染色液濃度，筆者做了不同濃度龍膽紫的染色對比試驗，如表2所示：

從表2看出，龍膽紫濃度從質量分數(shù)0.01%～0.5%范圍都可以分辨出分裂相細胞。其中0.25%龍膽紫濃度染色效果最好。后來一直采用該濃度染色液，實驗效果非常好。這個結果，跟胡壽根老師的結論基本一致。在染色過程中滴上0.25%龍膽紫溶液后，再滴加1滴20%～25%的醋酸溶液，效果會更好。因為適量的醋酸溶液可以使細胞質膨脹，使材質變硬，便于壓片。還可以加強龍膽紫對細胞核的染色體選擇著色，所以經酸化后制出的裝片染色體更清晰。

在漂洗步驟的增加染色結束后，用清水再漂洗1 min，可以洗

去染色體以外部位的染色劑，使染色體特別明顯。壓片根尖作上述處理后，最后是壓片。切取2 mm洋蔥根尖放在載玻片的清水滴中，蓋上蓋玻片，再加一塊載玻片，用拇指輕輕地壓片，由于實驗人員缺乏熟練的技巧，往往出現(xiàn)細胞重疊，影響觀察效果。建議實驗人員用鑷子的鈍端或帶橡皮的鉛筆輕輕敲擊蓋玻片，使根尖細胞均勻地分散成薄薄的一層，在敲擊過程中要用手把蓋玻片固定住，防止蓋玻片移位造成細胞變形。制好的高質量洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片肉眼可見，呈均勻的云霧狀，用吸水紙吸去擠出的藥液，即可在顯微鏡下觀察。

3.實驗觀察順序優(yōu)化。通過上述對解離、漂洗、染色等步驟的改進和優(yōu)化，縮短了所用時間，實驗人員大概在15～20 min完成裝片制作，且裝片內的分裂相較多（通常在1張壓片中可以觀察到各分裂相的細胞），留給實驗人員觀察的時間大概有20～25 min，成功率達到80%。在顯微鏡下可以看到分生區(qū)細胞是正方形的，慢慢移動載玻片，尋找分裂相細胞，其中藍紫色小菊花似的中期和后期的染色體最容易發(fā)現(xiàn)，而前期與間期很難區(qū)別，只能從細胞核部位仔細觀察到一定形態(tài)的染色體一般確定前期：只看到細胞核一片藍紫色，看不到染色體的判為中間期：在細胞中出現(xiàn)2個子細胞核，可判斷屬于末期。

總之，實驗的效果與實驗材料的選擇、培養(yǎng)、實驗細節(jié)操作以及合理的流程安排都息息相關。本文通過實驗和對比，分析了不同實驗樣本的差別，給出了實驗樣本的選擇方法，實驗樣本的培養(yǎng)環(huán)境和條件，并對培養(yǎng)液進行了優(yōu)化。通過以上步驟對細胞分裂實驗進行了綜合優(yōu)化，并對比了改進前后的實驗效果。其結果顯示采用本文提出的綜合改進辦法后實驗效果更佳。

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作者簡介：徐徽，男，漢族，1996年12月生，就讀于常州中學。