实验二 细胞壁的观察及成分鉴定

实验目的

1．观察细胞壁的结构特点，掌握用化学方法鉴定不同性质的细胞壁。

2．观察细胞壁上的纹孔和胞间连丝，以了解多细胞植物的整体性。

实验用品

脱脂棉、夹竹桃叶、马铃薯块茎、苜蓿老茎、辣椒果皮、松茎制片、柿胚乳制片等。

实验器材

显微镜、镊子、刀片、载玻片、盖玻片、解剖针、培养皿。碘—氯化锌溶液、25%盐酸溶液、间苯三酚、苏丹Ⅲ溶液。

实验内容及方法

一、细胞壁结构与成分的观察和鉴定

细胞壁包围在原生质体外方，是由原生质体分泌的产物形成的。细胞壁由果胶层（中层、胞间层）、初生壁和次生壁三层构成（图1-2-1）。

1．胞间层的观察鉴定

胞间层为相邻两个细胞共有的一层，其主要成分为果胶质，具有黏性和弹性。

果胶质在钌红作用下呈红色反应，以此来鉴别之。用镊子撕取洋葱鳞叶内表皮一块，用钌红染5～10min，用水冲去染料，封片观察可见到相邻两个细胞壁中间有一条红线，即含果胶质的胞间层。

2．细胞壁（初生壁、次生壁）主要成分的鉴定

纤维素是细胞壁的主要成分，由它构成初生壁和次生壁的基本框架。纤维素可用碘—氯化锌溶液鉴定。取棉花少许置于载玻片上，加一滴碘—氯化锌溶液染30min，再封片观察，纤维素呈蓝色反应。

3．细胞壁性质变化的观察与鉴定

某些植物细胞在生长过程中，细胞壁纤维素框架内由于不断渗入角质、栓质（脂肪性物质）或木质素（苯基丙烷聚合物）等物质，细胞发生角质化、栓质化或木质化，从而改变了细胞壁原有的性质而具有特殊的功能。

（1）角质化：角质在苏丹Ⅲ作用下呈红色反应。取夹竹桃叶或角质比较厚的草本植物的叶片，做徒手横切片，用苏丹Ⅲ染色15min，再用水洗去多余染料，封片观察可见到在表皮细胞壁的外侧有红色、厚而发亮的一层均匀的物质，即角质层。角质层可增加细胞壁的不透水性。

（2）栓质化：栓质渗入细胞壁内可逐步使细胞壁不透水、不透气，最终使细胞死亡，原生质体消失，仅留栓质细胞壁。

栓质在苏丹Ⅲ作用下呈橙红色反应。取马铃薯块茎作徒手切片，用苏丹Ⅲ染色15～30min，用水洗去多余染料，加水封片，观察可见块茎靠外几层细胞壁被染成橙红色。

（3）木质化：木质素渗入细胞壁内填充于纤维素分子的微纤丝之间。木质化的细胞壁硬度增加，增强了机械支持力量。

木质素在间苯三酚和盐酸的作用下呈玫瑰红色。取苜蓿等草本植物老茎做徒手横切片，选取较薄切片置于载玻片上，先加一滴间苯三酚酒精溶液，然后再加一滴25%盐酸溶液封片，封片时注意擦干切片上溢出的盐酸，以免腐蚀镜头。观察可见木质化的细胞壁被染成玫瑰红色。

二、纹孔与胞间连丝

1．纹孔

在植物的生长过程中，细胞壁（次生壁）并非均匀增厚，而是有许多不加厚的区域，这些不加厚的区域即为纹孔。相邻两个细胞间的纹孔常对应而生，形成一对凹穴，称为纹孔对。

纹孔分单纹孔和具缘纹孔两种（图1-2-2）。

（1）单纹孔：纹孔腔的直径上下一样的纹孔称单纹孔。撕取辣椒果实的表皮一块，从内侧将果肉细胞刮净，制成临时装片，在低倍镜下观察。选择薄而清晰的区域，换高倍镜寻找呈念珠状的两相邻细胞的细胞壁，可见其上有多处发生相对的凹陷，即单纹孔对。在凹陷处有胞间连丝从中穿过。实际上，这种增厚的细胞壁仍属初生壁性质，故称原纹孔更为合适。

（2）具缘纹孔：纹孔腔的直径上下不一致，次生壁在纹孔口向腔内延伸，形成一延伸物，该纹孔为具缘纹孔。取松茎的纵切片，或汲取松茎木质部的离析材料，制成临时的管胞装片，在高倍镜下观察其管胞壁上有显著的同心环状的具缘纹孔正面观。

2．胞间连丝

取柿胚乳制片在低倍镜下观察，可见柿胚乳细胞的壁很厚，因而细胞腔很小，其内的原生质体往往被染成红色或在制片过程中丢失，使细胞腔成为空腔。在两相邻细胞的细胞壁上有许多很细的原生质丝把两个细胞连接起来，这些细丝即为胞间连丝。选择胞间连丝清晰而且较为密集的部位仔细观察（图1-2-3）。须明确的是，一般认为柿胚乳细胞是具有生活原生质体的“厚壁细胞”，实际上这种组织是一种特殊的薄壁组织——贮藏组织，它们与其他贮藏组织的不同之处是将其贮藏的营养物质——半纤维素沉积在细胞壁上，使其细胞壁极大地增厚。当种子萌发时，沉在细胞壁上的半纤维素就会酶解成为其他糖类，供给幼胚发育。