黑藻的多用途實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)

◆浙江省寧波市效實(shí)中學(xué) 邵江樵

黑藻是單子葉多年生沉水植物，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和富集能力，作為凈化污水的理想植物廣布于池塘、湖泊中。黑藻在高中生物教學(xué)中可用于觀察葉綠體和胞質(zhì)環(huán)流、探究光合作用、觀察質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原，還能有效觀察到原生質(zhì)層。制作臨時(shí)裝片時(shí)，黑藻取材比撕取洋蔥表皮更簡(jiǎn)便。

以黑藻為實(shí)驗(yàn)材料還能開(kāi)展哪些實(shí)驗(yàn)？我對(duì)此進(jìn)行了探究。

一、光合作用系列實(shí)驗(yàn)

（一）光合作用的定性實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

利用黑藻的特點(diǎn)，依據(jù)氧氣不易溶于水且具有助燃性的性質(zhì)，可設(shè)計(jì)如圖1（b）所示的裝置，將該裝置放在陽(yáng)光下運(yùn)用排水法收集氣體再檢驗(yàn)氣體的性質(zhì)，為綠色植物通過(guò)葉綠體利用光能將二氧化碳和水制造成有機(jī)物并釋放氧氣提供依據(jù)。

圖1 （a）為黑藻，（b）為黑藻光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置

2.拓展實(shí)驗(yàn)1

利用圖1（b）裝置進(jìn)一步驗(yàn)證光合作用需要光照。

3.拓展實(shí)驗(yàn)2

氧氣的釋放速率可作為光合作用因變量的檢測(cè)指標(biāo)。在圖1（b）裝置的基礎(chǔ)上，借助氧氣傳感器可進(jìn)一步探究NaHCO3、光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)黑藻光合作用的影響。

（二）觀察光合作用場(chǎng)所——葉綠體

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將黑藻葉片制成臨時(shí)裝片，先用低倍鏡再使用高倍鏡觀察，就能清晰觀察到細(xì)胞溶膠中綠色顆粒狀的葉綠體。

2.拓展實(shí)驗(yàn)

觀察黑藻葉綠體可結(jié)合碘液的染色原理，驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物為淀粉。

二、細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)

（一）觀察胞質(zhì)環(huán)流

胞質(zhì)環(huán)流是直觀動(dòng)態(tài)的現(xiàn)象，能為細(xì)胞的活性提供有力證據(jù)。

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

以黑藻細(xì)胞溶膠中的葉綠體的運(yùn)動(dòng)為標(biāo)志，觀察前先對(duì)葉綠體進(jìn)行適宜光照處理后制作成臨時(shí)裝片，在數(shù)碼顯微鏡高倍鏡下可觀察到葉綠體圍繞透明液泡按一定方向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還可鼓勵(lì)學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡錄制視頻，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

2.拓展實(shí)驗(yàn)

原生質(zhì)體是除去細(xì)胞壁后的植物細(xì)胞，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因植物的培育和植物體細(xì)胞雜交。由于黑藻葉肉細(xì)胞制備的原生質(zhì)體含有葉綠體，可通過(guò)觀察原生質(zhì)體的胞質(zhì)環(huán)流判斷原生質(zhì)體的活性。

（二）觀察質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在臨時(shí)裝片一側(cè)滴入1~2滴0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水紙進(jìn)行對(duì)側(cè)引流，讓蓋玻片下的黑藻葉片浸潤(rùn)在蔗糖溶液中，數(shù)分鐘后可觀察到如圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 黑藻葉片浸潤(rùn)在蔗糖溶液中的現(xiàn)象

2.拓展實(shí)驗(yàn)1

觀察黑藻的原生質(zhì)體的滲透吸水或失水現(xiàn)象，判斷原生質(zhì)體的活性。

3.拓展實(shí)驗(yàn)2

觀察黑藻的原生質(zhì)層，驗(yàn)證原生質(zhì)層具有選擇透性的特征。將紅墨水與0.3 g/mL的蔗糖溶液按1∶1均勻混合，在混合溶液中重復(fù)黑藻葉片質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)，圖3中的邊框線為黑藻的細(xì)胞壁，原生質(zhì)層呈綠色，液泡為無(wú)色，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間為紅色。通過(guò)觀察可知，紅墨水不能滲透到原生質(zhì)層，直觀佐證了原生質(zhì)層具有選擇透性這一特征。

圖3 觀察黑藻葉片在紅墨水和蔗糖溶液的混合溶液中的質(zhì)壁分離