大蔥是觀察葉綠體和線粒體的好材料*

張云等

摘 要：本文嘗試以大蔥（長蔥白品種）為實驗材料，探討其作為觀察葉綠體、線粒體材料的可行性。結(jié)果表明：大蔥的蔥葉可用于觀察葉綠體，鱗莖的鱗片葉可用于線粒體觀察，且具有實驗材料供應充足、撕取表皮操作難度低、觀察效果好等優(yōu)點。因此大蔥也是觀察葉綠體和線粒體的理想材料。

關鍵詞：大蔥；葉綠體；線粒體；健那綠

“用高倍鏡觀察葉綠體和線粒體”是人教版普通高中《生物·必修1·分子與細胞》第三章第二節(jié)中設置的一個觀察類實驗 [1 ]，本實驗的目的是使用高倍鏡觀察葉綠體、線粒體的形態(tài)和分布，并讓學生了解所觀察到的現(xiàn)象與科學事實之間的差距，樹立良好科學態(tài)度 [2 ]，其中“制作人的口腔上皮細胞臨時裝片，觀察線粒體”是本章節(jié)教學難點。但以口腔上皮細胞為實驗材料觀察線粒體時存在以下不足：①離體后的口腔上皮細胞，胞內(nèi)線粒體活性下降或散失，高倍鏡視野下很難觀察到處于運動狀態(tài)的線粒體，且活性低的線粒體，其內(nèi)的細胞色素氧化酶系也很難使健那綠B分子保持氧化狀態(tài)，染色效果差，影響觀察；②在刮取口腔上皮細胞時，會帶入大量的口腔細菌，而細菌細胞膜上存在的氧化酶也能使細菌在健那綠染液呈現(xiàn)藍綠色 [3 ]，由于一般細菌的長度約0.5～5 μm，形態(tài)也多呈球形、桿形，因此在光學顯微鏡下通常無法將其與線粒體區(qū)分開，停留于口腔上皮細胞表面或附近的細菌，無疑會對線粒體的觀察產(chǎn)生干擾。因此，在實驗教學實踐中，多數(shù)學生在高倍鏡下觀察不到線粒體，無法從形態(tài)和分布上生成對線粒體的感性認知。為克服上述缺點，有必要尋找更為理想的實驗替代材料。

肖義軍等 [3 ]用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞觀察線粒體，但撕取下的洋蔥內(nèi)表皮往往粘附有死細胞殘留物，顯微鏡下的觀察效果并不理想。而洋蔥外表皮不易撕取，且容易卷曲，一貫是學生實驗操作的難點。王勤軍等 [4 ]報道用蔥表皮來觀察線粒體的效果好，但我國種植的蔥種種類繁多，其未指明所用實驗材料的種類以及具體的取材部位。

大蔥是我國廣泛栽培的蔬菜品種，其鱗莖的鱗片葉表皮細胞無葉綠體，細胞無色，具備了染色觀察的基本條件；而鱗莖上端為綠色管狀蔥葉，細胞內(nèi)含有葉綠體。因此本文嘗試以大蔥（長蔥白品種）為實驗材料，以探討其作為觀察葉綠體、線粒體材料的可行性。

1 材料

大蔥（Allium fistulosum）。

2 用具及試劑

2.1 用具

數(shù)碼顯微鏡（麥克奧迪實業(yè)集團有限公司）；載玻片與蓋玻片；尖嘴鑷子；剪刀；刀片；膠頭滴管；吸水紙。

2.2 試劑

0.01%健那綠染液 [3 ]（蒸餾水配制）。

3 方法

3.1 葉綠體的觀察

用潔凈的紗布將載玻片和蓋玻片擦拭干凈，置于實驗臺上，在載玻片中央滴加1～2滴清水，用鑷子撕取一小塊蔥葉外表皮，制成臨時裝片，顯微鏡下觀察。

3.2 線粒體的觀察

用潔凈的紗布將載玻片和蓋玻片擦拭干凈，置于實驗臺上，在載玻片中央滴加1～2滴0.01%健那綠染液；分別撕取一小塊（約0.5 cm2）大蔥鱗莖鱗片葉內(nèi)、外表皮，將表皮置于染色液中，染色2～3 min，染色結(jié)束后，用吸水紙吸去多余染液，制成臨時裝片，顯微鏡下觀察。

4 實驗現(xiàn)象及分析

以大蔥蔥葉外表皮制備臨時裝片，觀察到如下現(xiàn)象：表皮細胞不含葉綠體，但半月型的保衛(wèi)細胞中含有少量的葉綠體。如果學生在此之前已經(jīng)觀察了黑藻等植物葉肉細胞中的葉綠體，此時再與蔥葉外表皮的保衛(wèi)細胞進行對比，引導學生分析二者葉綠體數(shù)量差異的原因，學生很容易就能與“細胞功能”聯(lián)系起來，從而加深對“生物體不同的細胞具有不同的功能，最能體現(xiàn)細胞特殊功能的是細胞器的種類和數(shù)量”的理解。

在大蔥鱗莖鱗片葉內(nèi)、外表皮細胞中，均可觀察到散布于細胞質(zhì)中的藍綠色線粒體顆粒，圓球狀，數(shù)量較多，處于運動狀態(tài)，表明在離體條件下，大蔥表皮細胞的線粒體活性高于口腔細胞線粒體，且表皮細胞中沒有細菌的干擾，更有利于學生對線粒體的正確識別；但與洋蔥內(nèi)表皮細胞類似，大蔥內(nèi)表皮細胞中也粘附有死細胞殘留物，會在一定程度上影響對線粒體的觀察，因此選擇以外表皮為取材部位，實驗效果更為理想。

對于學生實驗用材，取材的便利性十分關鍵。大蔥在我國種植廣泛，且已經(jīng)實現(xiàn)了四季栽培，為全年上市蔬菜，這有力保證了各個地區(qū)不同學校實驗材料的供應。此外，在實驗取材操作中發(fā)現(xiàn)，大蔥還具備以下優(yōu)點：①鱗莖粗壯，便于操作時取握，特別是所選取的為長蔥白品種，1～2根大蔥即可滿足一個教學班（以60人計）的材料需求；②內(nèi)、外表皮與葉肉細胞的結(jié)合均不緊密，因此表皮極易被撕取，學生操作難度低，且內(nèi)外表皮稍厚，因此不容易發(fā)生卷曲而影響染色和觀察效果，實驗成功率高。

綜上所述，大蔥蔥葉可用于觀察葉綠體，鱗莖的鱗片葉可用于線粒體觀察，且具有實驗材料供應充足、撕取表皮操作難度低、觀察效果好等優(yōu)點。因此，大蔥是觀察葉綠體和線粒體的理想材料。

參考文獻：

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書：生物·必修1·分子與細胞（第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：47.

[2]劉原平，王亞.用高倍鏡觀察線粒體和葉綠體實驗方案的改進[J].生物學教學，2010，35（12）：54.

[3]肖義軍，俞如旺.用高倍鏡觀察線粒體實驗的建議[J].生物學教學， 2011，36（2）：60.

[4]王勤軍，韋迪興.用蔥及其他植物做“觀察線粒體”實驗的材料[J].實驗教學與儀器，2010，3：35.