“探究水质污染程度与生物细胞微核率高低的关系”是苏教版生物必修2《遗传与进化》中的一个探究课题，上海《生命科学》教材高中试用本第3册中也有类似的实验。中学阶段开设该实验可以让学生更好地理解环境因子对细胞变异的影响，并能紧密联系环境问题，具有现实意义。但由于种种原因，目前在中学开展本实验的还很少。本文针对该实验进行了初步探索，以期为中学开展该实验提供一些借鉴。
1.实验原理
微核是指独立于细胞核外的圆形、椭圆形或无规则的小核，其直径小于细胞核的1/3，可以是染色体断片，也可以是整条染色体。自然状态下，生物体产生微核的概率很小，在某些有害理化因素的影响下，微核的产生率会大大增加。当这些有害因素损伤真核细胞的遗传物质时细胞核中的染色体会发生断裂时，这些染色体片段不能随有丝分裂进入子细胞，留在细胞质中，就构成了微核。
微核是常见的遗传毒理学指标之一，指示染色体或纺锤体的损伤。由于这种损伤会因细胞受到的外界诱变因子作用的加剧而加剧，而微核产生的数量又可与诱变因子剂量的多少有关系，因此可用微核出现的频率来评价环境诱变因子对生物遗传物质的损伤程度。通常计算微核数目的多少用微核千分率MCN(平均每千个细胞出现微核的细胞个数)来表示。蚕豆根尖微核实验具有准确、快速、操作简便、有明显剂量一效应关系、适合大批量样品检测等优点，在环境监测中应用广泛。
2.实验材料
微核实验通常使用蚕豆做实验材料，采用市售本地青皮豆。实验选大小均匀、饱满、表面光滑的个体。
3.实验过程
①蚕豆萌发。蚕豆用24℃用自来水浸泡36小时，湿纱布包裹催芽36小时。选已发芽的蚕豆放入垫有湿脱脂棉的培养皿中培养36小时。其间每12小时用水冲洗1次，换水培养。在发芽良好的种子中选择根长整齐一致，根长约1.5—2.0 cm的蚕豆随机分组。
②诱变剂配制。用蒸馏水将四氯乙烯(污水中常见的一种持久性有机污染物)分别配制成0.1mg／L、1mg／L、10mg／L、100mg／L的溶液。
③蚕豆根尖细胞微核试验。把选好的蚕豆幼苗根部插入打孔的塑料板孔中，置25℃下用四氯乙烯溶液培养48小时后取下幼苗，随后倒去试剂，于25℃用蒸馏水修复培养22小时。切取蚕豆根尖，解离、染色、压片方法参照植物细胞有丝分裂观察实验，镜检，每组观察4000左右细胞，统计微核千分率MCN‰。整个实验过程以蒸馏水作对照。
4.实验结果与分析
如表1显示，蚕豆根尖微核数、微核率均随试剂浓度的升高而增加，蚕豆根尖微核率和四氯乙烯浓度之间均呈明显的剂量效应关系。显著性检验显示，处理组微核数、微核率与对照组差异显著(P<0.5)，部分处理组显著性差异为极显著(P<0.01)。微核实验结果表明：一定浓度的四氯乙烯能够诱发根尖微核细胞数增加，且呈现剂量效应关系，说明在一定的浓度范围内，用蚕豆根尖细胞微核实验技术，能够监测环境中的四氯乙烯污染。
表1四氯乙烯对蚕豆根尖微核诱变效应显著性分析P<0.01 P<0.01
5.教学建议
本实验作为一个探究性实验，时间跨度相对较长，建议教师实验前先将学生分为若干组，教师可提供一些背景资料或由学生搜集一些资料，进行分组讨论，结合本地区情况，尝试提出自己感兴趣的问题并作出合理假设，每组研究的角度、控制的变量可以不同。例如，可以从处理时间、换用不同实验材料(如洋葱、吊兰)、换用其它理化因子(如洗洁精、肥皂、硫酸铜、造纸厂废水、废电池、烟丝浸出液)等角度指导学生进行探究。这样，一方面可以提高学生的探究能力，另一方面也可以拓宽学生的视野，同时实验的结果和现象可以向学生展示保护环境的紧迫性和重要性，使学生得到潜移默化的教育。
(责任编辑 付淑霞)
