馮大領(lǐng) 鄭亞坤 李 明 張巍巍 魏 健 趙 錦 司賀龍

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 保定 071000； 2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 保定 071000)

實(shí)驗(yàn)材料的選擇與準(zhǔn)備是提升實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的重要因素之一。植物學(xué)實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)該具備實(shí)驗(yàn)效果明顯、易于觀察和操作、安全性高、成本較低、容易獲得等特點(diǎn)，因此實(shí)驗(yàn)材料的選材至關(guān)重要。在短時(shí)間內(nèi)，用少量的材料觀察到多個實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其是植物形態(tài)解剖部分的內(nèi)容，選擇一種植物為對象，同時(shí)觀察植物細(xì)胞、組織、根、莖、葉、花果等多個器官的結(jié)構(gòu)，有利于發(fā)揮學(xué)生對理論知識的相互聯(lián)系。本文結(jié)合植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，以大蔥為實(shí)驗(yàn)材料，展示了大蔥作為植物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)材料的可行性。

1 以大蔥為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)例演示

1.1 植物細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的觀察 用鑷子撕取大蔥蔥白葉的內(nèi)表皮細(xì)胞，可以清楚地觀察到植物細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核，還能觀察到細(xì)胞核內(nèi)的核仁、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的質(zhì)體——白色體及透明的區(qū)域——液泡。如果橫切取綠色幼嫩蔥葉，可以明顯看到葉綠體。撕取大蔥的葉肉細(xì)胞，可以觀察到后含物——單晶。在光學(xué)顯微鏡下，只能看到以上植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)(細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核)及部分亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)(白色體、葉綠體和液泡)，細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的其他細(xì)胞器不能在光學(xué)顯微鏡下看到。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與洋蔥材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同(?圖1)。

通過蔥葉中葉肉細(xì)胞葉綠體的觀察和蔥白中白色體的觀察，可以讓學(xué)生充分理解質(zhì)體之間的相互轉(zhuǎn)化，大蔥的蔥白中含有白色體，當(dāng)蔥白見光后，該部位變綠，說明白色體轉(zhuǎn)化成了葉綠體。如果將該部位用土掩埋，葉綠體就會逐步轉(zhuǎn)化成白色體。

1.2 植物組織的觀察 植物組織通常包括分生組織、保護(hù)組織、薄壁組織、輸導(dǎo)組織、機(jī)械組織、分泌結(jié)構(gòu)，高等植物各器官的組織分化明顯。利用大蔥葉可以觀察到多個組織類型。

1.2.1 成熟組織 橫切取綠色管狀葉，挨著綠色組織的為保護(hù)組織——上表皮。上表皮由近方形或長方形的表皮細(xì)胞和兩個保衛(wèi)細(xì)胞組成的氣孔器組成，并能明顯看到表皮細(xì)胞外有角質(zhì)層；緊挨著表皮細(xì)胞的是含有葉綠體的同化組織，同化組織以內(nèi)是貯藏組織。因?yàn)橥M織和貯藏組織均為細(xì)胞璧薄的組織，因此均屬于薄璧組織的類型。橫切的幼嫩管狀葉結(jié)構(gòu)中還能看到維管束，維管束內(nèi)有木質(zhì)部和韌皮部，木質(zhì)部中有導(dǎo)管，韌皮部中有篩管，在木質(zhì)部和韌皮部中還有機(jī)械組織，維管束周圍有薄壁組織。由于大蔥葉為管狀結(jié)構(gòu)，因此，其葉片結(jié)構(gòu)沒有表現(xiàn)出單子葉植物的葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，挨著上(外)表皮的為綠色的柵欄組織，其內(nèi)側(cè)無下(內(nèi))表皮及海綿組織，僅為無葉綠體的薄壁組織；對管狀葉的維管束用解離液解離，并用番紅染色，能看到環(huán)紋導(dǎo)管和螺紋導(dǎo)管(?圖2)。

1.2.2 分生組織及有絲分裂的觀察 分生組織是能夠進(jìn)行細(xì)胞分裂的一群細(xì)胞組成的。大蔥根尖的結(jié)構(gòu)包括根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)和成熟區(qū),其分生區(qū)內(nèi)即為分生組織。

取大蔥新生根(根尖2～3mm)若干，在解離液(HCl稀釋液： 按照1HCl∶11H2O比例混合配制稀釋液，然后鹽酸稀釋液與95%乙醇1∶1混合，即為解離液)中解離30min，取出后置于清水中5min進(jìn)行清洗，洗去解離液后移至蘇木精染液中染色10min。用壓片法將染色后的根尖制成臨時(shí)裝片，顯微鏡下觀察有絲分裂的各個時(shí)期。觀察發(fā)現(xiàn)，分生組織的細(xì)胞近方形，細(xì)胞核大，經(jīng)蘇木精染色后，間期細(xì)胞核、分裂期的核內(nèi)染色體被染成藍(lán)黑色。將分裂期的細(xì)胞放大，可以清楚看到有絲分裂的前期、中期、后期、末期細(xì)胞。前期： 核膜完全解體，染色質(zhì)縮短變粗為染色體，并散亂分布于細(xì)胞的中部；中期： 染色體的著絲點(diǎn)整齊的排在細(xì)胞中央的赤道板上；后期： 在紡錘絲的牽引下，成對的染色單體分離并分別向細(xì)胞的兩極移動；末期： 子染色體開始逐漸解螺旋，赤道板上開始出現(xiàn)細(xì)胞板(?圖3)。

2 選擇大蔥作為實(shí)驗(yàn)材料的可行性分析

大蔥幾乎是廚房不可缺少的蔬菜和調(diào)味料之一，生命力強(qiáng)，耐寒、耐旱、抗熱，在我國廣泛種植。從生物學(xué)教學(xué)選材來說，一年四季皆可在市場上買到，且價(jià)格低廉。

大蔥的細(xì)胞、組織特征明顯，可同時(shí)觀察多個結(jié)構(gòu)特征。主要體現(xiàn)在： ①大蔥的葉綠體大且明顯，可以代替菠菜或黑藻等植物觀察葉綠體；②大蔥葉分為兩部分，一部分是形成假莖的蔥白部分，另一部分是綠色的管狀蔥葉部分；蔥白的外表皮細(xì)胞類似于洋蔥鱗葉，可以觀察細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)。還可以觀察蔥白細(xì)胞內(nèi)的白色體及綠色蔥葉葉肉細(xì)胞的葉綠體，并能驗(yàn)證白色體和葉綠體之間的相互轉(zhuǎn)化；③大蔥為單子葉植物，不管是蔥白還是管狀葉，均能明顯觀察到平行脈，取其組織，很容易觀察到維管束內(nèi)的導(dǎo)管；④大蔥葉片厚，易徒手制作葉片橫切裝片，用來觀察葉片橫切結(jié)構(gòu)；⑤大蔥細(xì)胞內(nèi)的染色體類似于經(jīng)典材料洋蔥，染色體大，數(shù)量少。根系為須根系，通過培養(yǎng)大蔥的幼根，利用根尖可以觀察細(xì)胞的有絲分裂。

用人們熟悉的食材作為實(shí)驗(yàn)材料，會大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情，不僅會加深對書本知識的認(rèn)識，也會提高學(xué)生創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的能力，更會把“植物學(xué)這門學(xué)科和日常生活息息相關(guān)”的學(xué)習(xí)理念潛移默化地傳授給學(xué)生。

(基金項(xiàng)目： 河北省教育廳“生物技術(shù)”品牌特色專業(yè)建設(shè)研究，No.2012GJJG054；河北省教育廳2012專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目,No.201202；河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教改項(xiàng)目,No.2016GL02；河北農(nóng)業(yè)大學(xué)基于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的SPOC課程建設(shè)項(xiàng)目,No.2016-4-17；第一作者為河北省蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、河北省蔬菜產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心主要成員)