植物细胞的基本结构及后含物观察

细胞是构成生命体的基本单位。植物细胞与动物细胞相比，有自己特殊的细胞组分，如细胞壁及质体。通常情况下，由外至内，细胞壁可分为 3 层：胞间层、初生壁及次生壁。胞间层的主要成分是果胶质，是早期相邻两个原生质体向外分泌的物质。果胶质能被钉红染成红色。初生壁主要由纤维素、半纤维素及果胶质等构成。用氯化锌-碘液可以将含纤维素的初生壁染成蓝紫色。用这个方法可以显示初生壁。

次生壁是原生质体停止生长后分泌在初生壁内侧形成的壁物质，常包含有木质素。木质素能被间苯三酚染成红色，因此，用这个方法可以显示次生壁的存在。质体是植物细胞中特有的细胞器，可分化形成叶绿体、有色体等。叶绿体与有色体都属于大型的细胞器，在光学显微镜下能被观察到。叶绿体主要存在于叶肉细胞中，包含的色素主要是叶绿素 a、叶绿素 b。由于这两种色素对绿光的吸收较弱，从而导致叶绿体反射大量绿光而呈现绿色。有色体缺乏叶绿素而含有类胡萝卜素等。

根据这些色素的含量及成分，有色体呈现红色、黄色等颜色，如红辣椒果实的红色是由于含有大量有色体的缘故。后含物是细胞在生长分化过程中，以及成熟后由于代谢活动产生的贮藏物质或废物。有的后含物存在于液泡中，有的存在于细胞器内。

器材：

洋葱鳞茎，红色的辣椒果实，烟草叶片，鸭跖草叶片，马铃薯块茎及木质茎，植物幼根或幼茎，花生种子，浸泡的小麦、玉米种子，篦麻种子，柿胚乳永久制片，松茎三断面切片。

器具：

① 显微镜

② 载玻片

③ 盖玻片

④ 镊子

⑤ 解剖针

⑥ 吸水纸

⑦ 纱布

试剂：

① 蒸馏水

② 氯化锌-碘液

③ 66.5% 的硫酸钉红水溶液

④ 盐酸间苯三酚溶液

⑤ 碘-碘化钾溶液

⑥ 盐酸

⑦ 硫酸

⑧ 苏丹Ⅲ

植物细胞的基本结构及后含物观察的基本过程可分为如下几步：

（一）植物细胞壁的次生变化及化学组成

1. 纤维素

纤维素是细胞壁中最主要的成分，是由许多葡萄糖分子脱水缩合而形成的长链化学物质。取一片干净的载玻片，用滴管在其中央滴一滴水，取新鲜洋葱叶片，用刀片或镣子撕取洋葱鳞茎内一小块表皮（5 mm），迅速将其置于载玻片中央的水滴中。若发生卷曲，应细心用解剖针将其展开，盖上盖玻片。注意盖盖玻片时，应用綴子夹住盖玻片一侧，使另一侧与水滴边缘相接触，慢慢放下，直至放平（空气被挤出，以免产生气泡）。在显微镜下观察自然状态下洋葱鳞茎内表皮细胞壁特征。然后，在载玻片上进行碘-碘化钾溶液染色处理：取 1% 的碘-碘化钾溶液滴加在材料上，再加 1 滴 66.5% 的硫酸，细胞壁中的纤维素与碘和硫酸作用呈现蓝色。在显微镜下可观察到含纤维素的初生壁呈蓝紫色。细胞壁中的纤维素的成分越多，则蓝色越明显；在次生壁中，纤维已被木质素等覆盖，不变为蓝色。也可以用 I₂-ZnCl₂ 试剂滴在植物材料上，含纤维素的细胞壁呈现出蓝紫色。

2. 果胶质

果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质，是胞间层和双子叶植物初生壁的主要化学成分，在单子叶植物细胞壁中含量少。用上述方法对洋葱鳞茎表皮进行钉红溶液染色（时间 30 min）。在显微镜下，可见两初生壁间的胞间层呈现红色。

3. 木质素

木质素是芳香族化合物的多聚物。实验时，先将切好的木质茎薄片置于载玻片上，然后进行盐酸间苯三酚溶液染色，切片先滴加盐酸浸透 3~5mim 然后再加 5%~10% 的间苯三酚乙醇溶液，显微镜下可见红色的木质化细胞壁。根据颜色的深浅可显示细胞壁中木质化的程度。

（二）质体的观察

1. 叶绿体

在解剖镜下撕取一块烟草叶片表皮，放于载玻片上，进行观察。显微镜下，可以看见表皮处带有一些绿色的细胞，这些为撕表皮时带下来的叶肉细胞。仔细观察叶肉细胞中叶绿体的形态。

2. 有色体

用刀片切一薄片红色辣椒。在显微镜下可观察到橘红色的有色体颗粒。

3. 白色体

撕取鸭跖草叶片表皮，做临时装片观察。先在低倍镜下找到表皮细胞和保卫细胞、副卫细胞，然后转换高倍镜，在副卫细胞核周围有一些无色透明的圆球状颗粒即白色体。

（三）后含物的观察

后含物主要是贮藏物质，以淀粉粒、脂类、糊粉粒为主。

1. 淀粉粒

淀粉是植物细胞中最常见的后含物，主要以淀粉粒形式贮藏。取马铃薯块茎一小块，用刀片切去表面氧化层，刮取少许汁液，制成临时水装片，置低倍镜下观察，可见许多大小不等的颗粒，即淀粉粒。选择颗粒不稠密而且互不重叠处，用高倍镜观察。由于淀粉粒未经染色，需要调节光圈大小和细调焦才能观察清楚。椭圆形淀粉粒上有明暗交替的同心圆轮纹围绕着 1 个核心（脐点）呈偏心排列（图 11-1A）。视野中的淀粉粒大部分是具有一个脐点的单粒，还有少量有两个或两个以上脐点的复粒和半复粒。半复粒中央部分每个脐点有各自轮纹，外围有共同的同心圆；复粒脐点只有自己的轮纹而没有共同的同心圆。从盖玻片一侧滴加少量碘-碘化钾溶液，从另一侧吸水，使碘-碘化钾溶液逐渐进入盖玻片下，由于淀粉遇碘能显蓝色或紫色，因此，淀粉粒被染成蓝色或紫色（图 11-1B）。

对比小麦、玉米等植物胚乳细胞的淀粉粒。取已浸泡过的小麦、玉米籽粒，徒手切取部分胚乳细胞，挑选最薄一片，置于载玻片上，制成临时装片，方法同上，比较它们在形状、大小、结构上与马铃薯淀粉粒有何不同。

2. 糊粉粒

糊粉粒是植物细胞中贮藏蛋白质的场所，常以无定形或结晶状态存在于细胞中。取小麦或玉米种子切片，在胚乳最外部找到糊粉层，糊粉层细胞近于方形，排列较整齐，细胞中有许多染色或无色的小圆形颗粒即糊粉粒。还有一类是大型的复合糊粉粒，取菌麻种子，剥去具有花纹的种皮，用肥厚的胚乳做徒手切片，将较薄的一片放在载玻片上，先滴儿滴 95% 乙醇以溶去脂肪，再滴加碘-碘化钾溶液染色，封片后，用低倍物镜观察，可见薄壁细胞中充满被染成黄色的椭圆形的大型复合糊粉粒。换高倍物镜观察一个糊粉粒结构：外蛋白质膜，内包 1 至几个多边形的拟晶体，即蛋白质分子，被染成暗黄色，还有一个无色的，不被染色的球晶体，它不是蛋白质分子，而是无机磷酸化合物与钙、镁结合的盐类。另外，还可以用氯化汞・漠酚蓝法检测，在切片上滴加氯化汞-漠酚蓝 1 滴，5 min 后用 0.5% 的乙酸冲洗去切片上多余的染料，再放在培养皿中水洗 5 min，然后用甘油封藏，细胞中的糊粉粒被染成鲜蓝色。

3. 油滴

植物细胞贮藏的脂肪，常以油滴形式存在。取一粒花生种子，剥去红色种皮，用刀片切取极薄的切片，放在载玻片上，滴加苏丹 Ⅲ（或苏丹红 Ⅳ）乙醇溶液染色 15 min 以上，制成临时装片，放显微镜下观察，可见花生子叶细胞内有圆球形的油滴被染成橙红色（图 11-2），栓质和角质也同样被染色。脂肪遇紫草试剂显紫红色，遇四氧化饿变黑色。

4.3 种后含物的综合鉴定

以观察油滴的花生切片为材料，在苏丹 Ⅲ 染色的基础上，加碘-碘化钾溶液，吸去溢出的液体，观察染色后的切片，同时可以看到蓝紫色的淀粉粒、浅黄色的蛋白质核和橙红色的油滴，用此方法可以研究 3 种不同贮藏物质在细胞中的含量和分布情况。