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低温诱导植物染色体数目的变化实验的再设计
《低温诱导植物染色体数目的变化实验的再设计》
新疆石河子第一中学& 梁富春&& 邮编： 832000& 电话：
《低温诱导植物染色体数目的变化》实验是高中生物教学的重点，也是难点，笔者从根尖诱导的处理，剪取根尖的方法，解离、漂洗的方法，寻找合适的龙胆紫溶液的浓度，制片的方法等方面进行了研究，得到了非常好的实验效果。
《低温诱导植物染色体数目的变化》实验是高中生物教学的重点，也是难点，笔者从根尖诱导的处理，剪取根尖的方法，解离、漂洗的方法，寻找合适的龙胆紫溶液的浓度，制片的方法等方面进行了研究，得到了非常好的实验效果。
1、方法步骤的改进：
1．1、人教版必修二P88教科书中介绍的方法：将洋葱（或大葱、蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约1厘米左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室内（4℃），诱导培养36小时。
改进方法：由于必修二讲到第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异时，大约在5月下旬，这时我们新疆这里去年的洋葱已经没有，新洋葱已经上市，这时候，我们用新洋葱不容易培养出根尖，即便是个别长出来的也是极少的不定根，难以满足全高一年级26个班学生分组实验的需要。这是因为新洋葱、大蒜等植物从成熟后到第二茬种子萌发要经过一段时间的休眠期，需要气温低于10℃以下才能解除休眠期，所以难以生根。我们可以把新洋葱放在干燥、通风、阳光下晒10天左右，再放入冰箱中低温室内（4℃左右均可）3---5天左右，可以解除休眠，就很容易发根了。具体的操作方法是：将洋葱的干皮去掉放到方盘中，方盘底部需要放置1厘米左右高度的清水，将整个装置放置在见光处培养，大约需要4天左右的时间即可培养出大量的不定根。待根长长约1厘米左右时，将整个装置放入冰箱低温室内（4℃）诱导培养36小时。同时对照组放在15℃---20℃常温下培养，注意要经常换水。也可以用0.1%----0.2%秋水仙素处理根尖3小时左右，可以看到较多处于分裂期的细胞。
1.2、教科书中介绍的方法：剪取诱导处理的根尖0.5—1厘米，放入放入卡诺试剂中浸泡0.5---1小时，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95％的酒精冲洗2次。
在做这一步骤实验时，常常出现下一个班或是旁边一组的同学所剪取的根尖已经被上一个班的同学剪掉过了，没有根尖部分了（因为用肉眼很难观察到），到了实验的最后一步，在显微镜下观察时才发现。学生重新做实验时间是不够的。
改进的方法是：我们每次剪取根尖时先把根从基部剪掉，然后剪取上面的根尖，这样，就可以避免以上问题的出现。
1.3、制作装片：
1.3.1、解离：剪取根尖2--3厘米，立即放入解离液[15﹪的盐酸和体积分数为95﹪的酒精混合液（1:1）]在室温下解离3—5分钟。我们经过多次实验，用5分钟解离效果最好。我们在实验过程中发现：时间少于5分钟解离效果不太好，在制作装片时细胞分散效果不好。我们在解离时将根尖放在培养皿的边上，倾斜放置培养皿，滴加1毫升的解离液解离即可，这样用量少，既节约又更加安全。或者在酒精灯火焰上稍微加热，可以节省解离的时间。解离后的根尖非常酥软，用镊子夹取，很容易将根尖夹碎，这时可以用镊子挑取或用毛笔蘸取。
1.3.2、漂洗：将用玻璃皿漂洗改为用50---100毫升的小烧杯漂洗，这样在漂洗时清水不容易洒出。易操作，更易保持实验桌的清洁。
1.3.3、染色：把根尖放置在盛有质量浓度为0.01克/毫升或0.02克/毫升的龙胆紫溶液中的玻璃皿中染色3—5分钟。
改进的方法：将上述染液再稀释10倍，并且染色时间为3分钟，效果最好。我们在实验时发现如果染色液不稀释，就会把染色体染色太深，以至于我们在显微镜下观察时，看到的是深蓝的一片，很难分辨一条条的染色体。将染液稀释10倍，并且染色时间减少为3分钟，染色清晰、而且时间长也不影响染色效果。我们可以用镊子将根尖放在载玻片上，在根尖上滴2—3滴的染色液，3分钟后用吸水纸将染色液吸掉即可。这样操作即简单方便，又节约染色液，而且不用清洗培养皿，节约用水。
1.3.4、制片：用镊子将这段根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并且用镊子尖把根尖弄碎盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片盖玻片，然后用拇指轻轻按压载玻片。
我们在实验时发现，用镊子把根尖弄碎，就无法区分根尖各部分的位置，支离破碎，在观察时很难找到根尖各部分的位置。&& 改进的方法：
我们该用另一干净的载玻片呈“十”形挤压根尖,直接把根尖压平,根尖粘在哪一个载玻片上，就用哪一个载玻片滴加一滴清水，盖上盖玻片。这样操作可以使我们清晰的观察到根尖的各部分结构，而且更容易使细胞分散开了来。在盖盖玻片的时候，如果盖上盖玻片再加一个载玻片，然后用拇指轻轻挤压载玻片，这样往往导致盖玻片被粘到了这一个载玻片上。可以改为：将载玻片放在书本上或桌面上，直接用橡皮轻轻敲砸盖玻片，使细胞进一步分散开，效果更好，再用吸水纸把周围多余的水吸掉，即可观察。
2、对照实验：先用低倍镜找到染色体形态较好的分裂相，视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。在做以上实验的同时，同步做对照组放在15℃---20℃常温下培养的根尖临时装片，方法相同，进行对比，遵循对照原则。
3、合理的分配时间：学生在解离3分钟、漂洗10分钟、染色3分钟的过程中，让学生观察洋葱根尖有丝分裂永久装片，这样既可以复习巩固又可以和自制的染色体数目变化的洋葱实验装片作对照，更容易区分和找到染色体数目加倍的细胞。
4、结语：实验经过改进后，减少了实验用具，节约了药品用量，明显减少了用水量，节约了时间，减少了污染。而且改进后的实验教学效果明显、成功率明显提高。
参考文献：
“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进与思考&& 杨洁&&& 《生物学教学》杂志社 &&&2012年第8 期& P69&
附：观察视野图
无附件资源“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进 - 高中生物颖韬工作室
你好，游客
“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进
来源：中学生物学 2012年1期&
作者：林荔 肖义军 詹晓梅
　　&低温诱导植物染色体数目的变化&是高中生物课程中重要的实验之一。其原理是低温破坏微管的装配，因此用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，使染色体分裂加倍后停留在赤道板上而不向两极移动，也不形成新的隔膜，而结合在同一个细胞内形成染色体加倍的细胞，因此植物染色体数目发生变化。但按教材步骤进行实验操作，实验效果往往不理想，主要存在两方面的问题：(1)视野中染色体数目发生变化的细胞较少，不易找到；(2)染色体分散不好，很难看清染色体的具体数目。笔者对实验进行一些改进，改善了实验效果。现将改进的实验方法报告如下。 　　1　取材及处理 　　建议实验材料采用大蒜(2n=16)。大蒜不仅根萌发量大，根尖细胞分裂旺盛，分裂指数高，而且大蒜细胞染色体长度相差不大，为中部或亚中部着丝粒染色体，便于计数。因此选用大蒜作为实验材料，除便于染色体计数外，还节约实验成本。 　　大蒜有休眠期，因此在发根前，可先把其放入4℃冰箱1d以打破休眠期，这样可增加大蒜的出根数目而且根生长较为整齐。具体做法是：选取健壮的蒜瓣，剥去枯皮，将3～4个蒜瓣用牙签并排穿起，放入盛有清水的烧杯中，以水浸没大蒜根部为宜，室温培养，如果室温较低，可放入恒温培养箱(温度25℃左右)，3～4d即可得到合适长度的蒜根。待根生长到2～3cm时，把整个装置转入4℃的冰箱中，低温处理36h。移入室温培养24h左右，再剪取根尖用于实验。低温处理后再转入室温培养一段时间，这一步骤对改善观察效果非常重要。因为低温处理破坏纺锤体的形成后，导致大部分分裂期细胞停滞于中期，这时候的染色单体尚未分开，只有极少量在低温处理前处于后期的细胞这时候才有染色体数目的变化，能看到染色体数目变化的细胞是非常少的。由于低温处理时间较长，滞留在分裂中期的细胞可直接进入间期，这时细胞染色体的数目加倍。通过再转入室温培养，这些染色体数目加倍的细胞从间期进入分裂期，染色体数目发生变化的细胞增多，视野中能看到染色体数目变化的细胞数大大增加。 　　2　固定 　　固定的作用是将根尖细胞杀死，使根尖分生组织的细胞固定在有丝分裂的不同时期。但在实验中发现，用卡诺氏液(无水酒精：冰醋酸=3：1)固定根尖24h(教材中是固定0.5～1h)，根尖细胞分散程度较好，有利于染色体数目的观察。 　　3　制作装片 　　3.1解离 　　解离是实验成功的关键步骤之一。解离可以除去细胞间的果胶，使细胞壁纤维素软化，从而使得细胞在压片时容易分散，适当延长解离时间有助于细胞分开。解离中，关键是时间的把握。教材中提到常温下在解离液中解离3～5min，时间太短，观察时细胞重叠在一起，可以适当延长为8～10min，效果较好。为了缩短时间，也可将盛有解离液和根尖的小烧杯放在60℃左右的温水中3～5min，同样可以观察到较好的实验结果。 　　3.2漂洗 　　漂洗最好用蒸馏水，除了洗去解离液防止解离过度外，也可起到低渗作用，使细胞体积有一定的膨胀，便于以后染色体形态的观察。 　　3.3染色 　　用改良苯酚品红溶液进行制片染色，结果可使其染色体部分染色较深，而细胞质部分基本不染色，色差很明显，利于观察。为了提高染色效果，可先将根尖用镊子捣碎后再染色。充分捣烂后，细胞完全分散，细胞核内的染色体容易被碱性染液染色，又缩短了染色时间，为8～10min左右。 　　3.4制片 　　染色后，盖上盖玻片。在盖玻片上面铺上吸水纸，用拇指垂直压片，稍用力。用力不可太轻，否则细胞分散不好。压片后，拿走吸水纸，用左手把盖玻片固定住，右手持镊子，用钝端轻轻倾斜敲击盖玻片(操作时要防止盖玻片与载玻片间发生滑动)，促使材料呈雾状均匀分散。教科书上采用盖玻片上再加载玻片的方法容易滑动，操作不方便，效果也不好。 　　4　总结 　　通过增加低温处理后恢复常温短时间培养这一步骤，大大增加了染色体数目发生变化的细胞数量，方便观察。通过增加解离时间或提高解离温度，使细胞分散更好。而在漂洗、制片过程中采用蒸馏水处理使得细胞体积膨胀，有利于染色体的分散。通过这三个方面对原实验的改进，使得染色体数目变化的细胞数增多，细胞中染色体形态更加清晰，分散程度更好，能清楚地计算染色体数目。
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