陳甜甜 王 星 王 穎 陳秉初 陳文榮

（浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 浙江金華 321004）

在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中， 洋蔥鱗葉是教材普遍選用的實(shí)驗(yàn)材料，具有取材方便、液泡較大、顏色較深和便于觀察等優(yōu)點(diǎn)［1］。 但在實(shí)際操作中，洋蔥的紫色液泡容易撕破， 導(dǎo)致植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象無(wú)法觀察［2］；同時(shí)，由于洋蔥內(nèi)層鱗片顏色較淺，質(zhì)壁分離及其復(fù)原所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，阻礙了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度， 且洋蔥強(qiáng)烈的刺激性氣味也會(huì)影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。 針對(duì)洋蔥這種實(shí)驗(yàn)材料存在的缺陷，以及現(xiàn)階段高中生物學(xué)教學(xué)中“質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)”選材過(guò)于單一的情況，本文選取了校園中常見(jiàn)的茶花（Camellia japonica）和紫玉蘭（Magnolia liliiflora）作為質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的拓展性材料，并進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)，以期為“觀察植物質(zhì)壁分離”實(shí)驗(yàn)挑選更加適合的實(shí)驗(yàn)材料。

1 材料與方法

1.1 材料篩選 通過(guò)查閱文獻(xiàn)，選擇木蘭科的紫玉蘭花瓣和山茶科的茶花花瓣作為質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)材料，直接撕取花瓣表皮進(jìn)行制片、鏡檢。 對(duì)比40 倍物鏡下2 種花瓣表皮細(xì)胞的液泡大小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的清晰程度及質(zhì)壁分離程度。

1.2 方法

1.2.1 裝片制作 用鑷子夾取花瓣表皮，放置在滴有清水的載玻片上， 蓋上蓋玻片， 制成臨時(shí)裝片，并在低倍鏡下觀察花瓣表皮細(xì)胞。

1.2.2 蔗糖溶液處理 用天平分別稱量蔗糖并用蒸餾水配制成質(zhì)量濃度為0.30 g/mL、0.35 g/mL、0.40 g/mL、0.45 g/mL 的蔗糖溶液。 分別用不同濃度的蔗糖溶液處理花瓣表皮臨時(shí)裝片；每個(gè)濃度梯度各制作3 個(gè)裝片，即3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)裝片選取6個(gè)視野，約150 個(gè)細(xì)胞，先在低倍鏡下找到視野，再在40 倍物鏡下觀察花瓣表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離， 并導(dǎo)入至DP Controller 拍照，記錄質(zhì)壁分離的情況。

1.2.3 花瓣含水量測(cè)定 采用稱重法測(cè)量花瓣的含水量，每種材料的花瓣各取3 朵，每朵取花瓣10 片，用賽多利斯（ESA2234S）萬(wàn)分之一精度的天平測(cè)量其鮮重，以105℃殺菌1 h，之后放入75℃恒溫培養(yǎng)箱烘干至恒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理 用AutoCAD 軟件分別計(jì)算花瓣表皮細(xì)胞和液泡的面積，計(jì)算S（液泡）／S（細(xì)胞）即B／A 值，用Excel 軟件計(jì)算不同濃度處理下B／A的平均值和方差。

采用SPSS 軟件進(jìn)行Duncan 檢驗(yàn)和單因素方差分析比較不同濃度蔗糖溶液處理下的差異（P＜0.05），最后利用SigmaPlot 制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 系列濃度蔗糖處理下茶花花瓣質(zhì)壁分離情況比較40 倍物鏡下的茶花花瓣在不同濃度蔗糖溶液中表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象（圖1，本文附圖見(jiàn)封二）， 茶花花瓣表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁清晰可見(jiàn)，形狀為多邊形， 液泡呈橢圓狀或近橢圓狀， 顏色鮮紅，結(jié)構(gòu)明顯；除對(duì)照組以外，其他4 組細(xì)胞的原生質(zhì)層和細(xì)胞壁均發(fā)生分離，且現(xiàn)象明顯。 不同濃度的蔗糖溶液對(duì)茶花花瓣表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離的影響也差異顯著，呈現(xiàn)隨蔗糖溶液濃度的升高，S（液泡）/S（細(xì)胞）即B／A 值下降的趨勢(shì)，當(dāng)蔗糖溶液濃度升高至0.45 g／mL 時(shí)，B／A 達(dá)到最低值22.60%。

2.2 系列濃度蔗糖處理下紫玉蘭花瓣質(zhì)壁分離情況 系列濃度蔗糖處理后紫玉蘭花瓣表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離情況與茶花相似，在0.30~0.45 g／mL 的濃度范圍內(nèi)，均能引起細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，且現(xiàn)象明顯（圖2），但相較于茶花細(xì)胞體積更小，呈現(xiàn)紫色,且結(jié)構(gòu)也不如茶花清晰。用不同濃度的蔗糖溶液處理，細(xì)胞質(zhì)壁分離程度差異顯著，0.30~0.45 g／mL的濃度范圍內(nèi)，B/A 值范圍在34.70～26.87%之間。

3 討論與結(jié)論

理想實(shí)驗(yàn)材料的選擇是實(shí)驗(yàn)成功的重要一步。 根據(jù)質(zhì)壁分離的原理選擇具有以下特點(diǎn)的材料能取得較好的實(shí)驗(yàn)效果：1）必須是活細(xì)胞組織；2）必須是成熟細(xì)胞，且具有中央大液泡；3）植物組織應(yīng)容易撕取，以便獲得單層細(xì)胞；4）液泡具有色澤鮮艷的天然色素， 以便于觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象［3］。茶花和紫玉蘭的花瓣具有以上特點(diǎn)，是質(zhì)壁分離的好材料。與洋蔥表皮相比，茶花和紫玉蘭的表皮更容易撕取，且擁有有色液泡，可清楚觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 同時(shí)，茶花和紫玉蘭是常見(jiàn)植物，分布廣泛，取材方便。 雖然對(duì)于某一種植物來(lái)說(shuō)，開(kāi)花受地理、季節(jié)等因素的制約，但一年四季有不同的植物開(kāi)花，所以也可選擇其他的植物花瓣，進(jìn)一步拓展質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)材料［3］。

從實(shí)驗(yàn)效果分析，不同濃度的蔗糖溶液均能引起茶花花瓣表皮細(xì)胞和紫玉蘭花瓣表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，且現(xiàn)象明顯（圖1、圖2），溶液濃度越高，B/A 值越小，細(xì)胞質(zhì)壁分離程度越大［4］（圖1、圖2）。 茶花花瓣的B/A 值隨濃度變化較大，紫玉蘭的變化則相對(duì)較小， 這表明茶花花瓣細(xì)胞更易受蔗糖溶液濃度的影響。

茶花因其表皮容易撕取， 細(xì)胞和液泡大而清晰，質(zhì)壁分離速度快，更適合研究系列濃度梯度下細(xì)胞質(zhì)壁分離的變化情況， 是優(yōu)于紫玉蘭的實(shí)驗(yàn)材料。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可適當(dāng)進(jìn)行耐旱生理方面的拓展，以強(qiáng)化結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生命觀念。