實驗教學中觀察植物細胞的好材料

張秀玲　王婷婷　馬藝菡　李倩　王真真　王銳　楊文帥

觀察植物細胞的基本結構，最理想的材料是洋蔥鱗葉的表皮細胞。該材料取材方便，制片容易，可以使學生了解到更多的知識點。

1 儀器和材料

1.1 器材

光學顯微鏡、解剖器、載玻片、蓋玻片、吸水紙、培養(yǎng)皿、雙面刀片、蒸餾水、滴管、質量分數(shù)為0.1%的中性紅溶液、質量分數(shù)為30%的甘油、物質量濃度為0.5 mol/L的NaCl溶液、紫皮洋蔥。

1.2 方法和步驟

制片過程——撕取表皮。取一紫色洋蔥鱗莖，用水果刀分成4份，剝下外層新鮮的肉質鱗葉，分別撕取鱗葉內外表皮，撕開的一面朝上，迅速放在載玻片的水滴中。用鑷子將洋蔥表皮展平，先使蓋玻片的邊緣與水平面呈45°接觸水滴。然后再慢慢地降低蓋玻片，當水漫過蓋玻片的1/2并超過洋蔥表皮的位置時，慢慢放平蓋玻片。將制作好的裝片放在顯微鏡下觀察。并用中性紅染液染色。

先用低倍物鏡觀察，洋蔥表皮細胞像一層網眼，細胞排列緊密，沒有胞間隙，呈長方形，選擇最清晰的幾個細胞放在視野的中央，換高倍物鏡觀察。使用高倍鏡時要注意：① 用細聚焦器（限于高倍物鏡下用）調好焦距，細聚焦器可以使厚度上不同部位分別成像，使細胞具有立體感；② 調節(jié)光圈，使進入物鏡的光線適當。仔細觀察細胞結構。

細胞壁是無色透明的，上下兩層不能看出來，只能看到細胞的側壁，看到的細胞壁為相鄰兩個細胞共有，調節(jié)細聚焦器和后虹彩光圈，可發(fā)現(xiàn)兩個相鄰的細胞壁上有相對凹陷的紋孔對（圖1，圖2）。

細胞質是緊貼細胞膜的一層無色透明的膠狀物，光學顯微鏡下不易看到，因為被擠到四周成為一薄層，僅在細胞兩端比較明顯（圖1）。把視野調暗，可見細胞質中有細小的白色體和線粒體顆粒。光學顯微鏡分辨能力有限，只能看到這些結構的輪廓。

細胞核是沉沒在細胞質中的折光性強的卵圓形或圓形小球體，在成熟的細胞中總是位于細胞的邊緣，緊貼細胞壁（圖3）。如果細胞核貼近細胞的側壁，只能見到核的側面觀；如果緊貼細胞的上壁或下壁，可見細胞核的正面觀。細胞核中發(fā)亮的小顆粒是核仁，如果細胞破裂，核和質均外流，則觀察不到細胞核；如果鱗葉取材靠外，原生質體解體，也找不到細胞核。

成熟的表皮細胞中，常有一個或幾個大的液泡，占據(jù)細胞90%以上的體積，細胞質被擠成一個薄層，細胞核被擠到細胞的邊緣。用0.1%的中性紅染液（水溶液）染色，可以把液泡染成紅色（圖4），并可鑒定細胞的死活。由于洋蔥鱗葉內表皮容易與肉質分離，有的表皮細胞已經死亡，因此可以看到視野中著色程度不同的細胞（圖5）。

花青素是溶解在細胞液中的色素，是細胞常見的代謝物質，成均勻分布的溶解狀態(tài)，用紫皮洋蔥鱗葉外層表皮做成臨時裝片，可見花青素溶解在細胞液中，不同于有色體的顆粒狀結構（圖6，圖7）。

質壁分離觀察：將洋蔥表皮臨時裝片用物質的量濃度為0.5 mol/L的NaCl溶液進行?？梢娂毎诎l(fā)生質壁發(fā)離時，質膜和細胞壁還是聯(lián)系的（圖6）。這可以使得質壁分離的細胞在吸水時還能質壁分離復原。

用中性紅染液染色的裝片，再加上NaCl溶液處理，可以使得細胞膜和液泡膜輪廓更清晰（圖8）。

晶體：取洋蔥外部膜質的鱗葉剪成3～5 mm2小塊，用30%的甘油浸泡軟化15～20 min，制成臨時裝片，放在顯微鏡下觀察，可見表皮細胞內有柱狀的單晶（圖9、圖10）。換高倍鏡，調節(jié)光圈和細聚焦器，可以看到細胞壁上的紋孔。

2 討論

植物學實驗中，觀察植物細胞的結構是必做實驗項目。在實驗教學中存在諸多問題，如找到典型的細胞是有些困難的，使得許多學生對細胞的基本結構難以形成清晰的認識，對細胞結構的標注時常出現(xiàn)錯誤，特別是液泡和細胞質的標注。本實驗用中性紅染液將液泡染色，用NaCl溶液進行質壁分離，可以清晰地觀察液泡膜和質膜，實驗教學效果得到顯著提高。

中性紅是一種低毒性染料，可以鑒定細胞的死活，可以把活細胞的液泡染成紅色，細胞質和細胞核不被著色；而死細胞的液泡不被染色，細胞核和細胞質被染成紅色。中性紅是一種弱堿性pH指示劑，變色范圍為pH6.4～8.0（由紅變黃）。在中性或微堿性環(huán)境中，植物的活細胞能大量吸收中性紅并排向液泡中，由于液泡在一般情況下呈酸性反應，因此，進入液泡的中性紅便解離出大量陽離子而呈現(xiàn)櫻桃紅色，原生質和細胞壁一般不著色。死細胞由于原生質變性凝固，細胞液不能維持在液泡內，因此，用中性紅染色后，不產生液泡著色現(xiàn)象；相反，中性紅的陽離子，卻與帶有一定負電荷的原生質及細胞核結合，而使原生質與細胞核染色（圖3）。

用洋蔥膜質鱗葉觀察晶體的結構，取材方便，效果明顯，并且充分利用實驗材料，充實豐富了實驗內容，取得事半功倍的教學效果。

參考文獻：

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[4] 阮維斌.石雪芹.王義杰等.利用洋蔥鱗葉表皮細胞觀察植物細胞結構實驗的改進[J].生物學通報，2011，46（8）：56-58.