典型试题解析

关于减数分裂实验的方法和操作步骤以及减数分裂图像的识别有众多的文献研究和报道，这其中包括动物精母细胞（主要是蝗虫精母细胞）和植物花粉母细胞减数分裂的观察。这些实验操作步骤、方法及分裂相的解说皆是中学减数分裂观察实验课堂教学的参考基础。

1.实验材料的选择

中学生物教材中选取蝗虫作实验材料，其原因在于蝗虫染色体数目较少，染色体较大，且雄性蝗虫在繁殖期处于分裂相的细胞多，易于学生观察。且当前减数分裂实验的动物取材也主要是蝗虫。

相比于动物精母细胞减数分裂观察研究材料选择的单一性，植物取材则种类较多，有玉米、芹菜、龙眼、澳洲坚果、荔枝等。

2.减数分裂实验操作步骤

减数分裂观察实验的主要操作步骤有：材料固定→取材→软化→染色→压片→镜检。因植物细胞具有细胞壁，其伸缩性弱，在植物花粉母细胞减数分裂的实验中多用酶或酸软化细胞壁。实验观察效果的好坏主要在于染色体制片，涉及到材料选取、染色液的选用和染色时间、压片方法等。

（1）蝗虫精母细胞减数分裂实验的制片与观察

材料固定：

蝗虫（雄性）精巢的固定：沿蝗虫胸腹部中间从头部向尾部端剪开，用小镊子将体壁外深黄色的精巢夹出放入低渗液或蒸馏水中5～10min，转入卡诺氏固定液固定8～12h。

针对低渗液、固定液以及固定时间，不同的研究各有差异，如选用质量分数0.25%的KCl溶液则低渗30min即可；用卡诺氏固定液固定时间在10～24h；选用甲醇：冰乙醇=3：1的比例固定液固定时间在8～12h。材料固定后，转至体积分数为75%酒精中置于4℃冰箱保存。

在教学中，教学时间的限制不可能让学生完成固定操作；因此，材料固定多由教师进行。取出精巢固定亦或是使用秋水仙素、离心等实验操作后期存在不易分发材料、操作费时、设备条件不足等问题。因此，教学实践中，教师在材料处理中，自己捕捉或购买的蝗虫可直接放于卡诺氏固定液中固定10～24h后，移至体积分数为75%的酒精中，再放于4℃冰箱保存。

取材及染色：

蝗虫曲细精管存在3个不同区域，分为分裂区、转化区、精巢管柄。对此，在取材制片中切去转化区以增加精母细胞的密度，避免成熟精子对精母细胞的稀释作用。染色液的选择主要有Giemca（姬姆萨）染液（pH为6.8）、醋酸洋红染色液、醋酸地衣红染色液等。醋酸地衣红染色15min左右效果最好。

压片：

压片是通过施加压力使细胞在染色液中铺展开来，有利于染色体的分散和观察，较成熟实用的操作是：左手拇指或食指压住盖玻片左侧予以固定，防止盖玻片滑动，用铅笔头等对准材料处轻敲，材料标本呈雾状即可。

镜检及分裂相的识别：

蝗虫精母细胞减数分裂过程的观察属操作简单但观察十分复杂的实验，正确有效地判断显微镜下染色体的形态、结构是检验试验是否成功的标准。

减数分裂过程中，各分裂期（前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ、末期Ⅰ、间期Ⅱ、前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ）图像的判断仅依靠教材的模式图像远远不够。因此，新教材中已经插入了模式图和直观图的对比。

（2）植物花粉母细胞减数分裂的制片与观察

材料固定：

植物花粉母细胞减数分裂观察实验操作中，材料固定通常是将植株整个花序置于卡诺氏固定液中，固定时间常在24～48h；固定后的花序置于体积分数为70%的酒精中，保存于4℃冰箱中备用。

软化：

软化操作是为除去或软化细胞壁，利于压片中细胞的分散、铺展。软化方法有：①混合酶液（5%纤维素酶：5%果胶酶=1：1）于28～30%酶解5h；②体积分数为50%的乙酸溶液中软化1～2d。软化如同植物根尖细胞有丝分裂观察实验中的解离，在实验教学中可尝试选用体积分数为8%的HCl溶液解离5～10min，以缩短操作等待的时间。

染色与压片：

植物花序或小花（3～5个）在载玻片上软化后即可滴加染液进行染色、压片。植物花粉母细胞位于花药中部，外围包裹数层药壁细胞，若不将花药捣碎，则不利于观察到单个花粉母细胞的分裂状态。因此，染色压片前必须将花药捣碎，使花粉母细胞充分染色及铺展分散开。

对染色液的选择，有改良卡宝染色液、Giemsa（姬姆萨）染色液、醋酸洋红染色液、乙酸一铁矾苏木精染色液等。依据中学实验条件，中学课堂教学实践以选用配置简单的醋酸洋红、醋酸地衣红染色液为佳。

结合教学实践经验和文献资料描述，建议中学课堂可采用的“染色、压片”操作为：向软化后的花药（或小花）处滴加1～2滴醋酸洋红或地衣红染色液，并用镊子或解剖针将花药压碎，染色5～10min，盖上盖玻片；用左手拇指或食指压住盖玻片左侧，用铅笔头等轻敲予以压片；用吸水纸吸去多余染色液后即可镜检观察。

镜检观察和分裂相的识别：

植物花粉母细胞减数分裂过程划分为：前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ、末期Ⅰ、间期Ⅱ、前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ、四分体时期。

减数分裂的动物取材主要是蝗虫，利用蝗虫精母细胞进行减数分裂实验的观察已形成较成熟的操作方法和图像解说；除正确取材、压片等操作要求外，减数分裂实践教学的重难点在于分裂图像的识别。（上述资源来源于网络《减数分裂观察实验的研究综述及教学建议》）