# 根尖里的有丝分裂

拉普拉斯的迷你世界 · 图版 61 · 生命与医疗 · 生命

> 根尖后面的一小段里，细胞一直在分裂：复制染色体，排齐，拉开，一分为二。压扁、染色后，每个阶段都定格着；数一数，就知道每段多长。

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- 更新于：2026-10-30

## 01 根尖的四段

根的尖端罩着一顶根冠。它护住后面正在分裂的细胞；中间柱细胞里的淀粉体沉在细胞下侧，帮根感受重力；最外层的细胞不断脱落，里面又补上新的。

根冠后面是分生区，细胞小，近乎方形，核大而居中，在这里分裂。再往后是伸长区，细胞很快拉长，把根尖往前推；然后是成熟区，表皮细胞长出根毛，第一批根毛隆起的地方就是它的起点。

这几段之间不是一条整齐的线：不同的细胞列在离尖端不同的地方停止分裂。

*根冠 · 分生区 · 伸长区 · 成熟区（根毛）*

## 02 细胞在这里分裂

分生区的细胞排成一列列，顺着根的长轴往后延伸。一个细胞分裂时，中间长出一道横壁，这一列就多了一个细胞；最后面的细胞被推进伸长区。每过一个周期，约一半的分生区细胞进入伸长区，又新生出同样多的细胞。

分生区最尖端是静止中心，周围是干细胞：向前补出根冠，向后补出一列列细胞。

分裂的细胞集中在根尖最前面的一小段里，学校做压片时只留尖端两三毫米。

*一列列的细胞 · 静止中心和干细胞 · 压片只取尖端 2⁠–⁠3 毫⁠米*

## 03 先复制，再分开

一个细胞从这次分裂到下次分裂，叫一个细胞周期。大部分时间是间期：G1 期，细胞长大；S 期，复制 DNA；G2 期，准备分裂。然后是有丝分裂，最后细胞质一分为二。

在 21 °C 的洋葱根尖里测得，一个细胞周期约 23 小⁠时；其中 S 期最长，约 12 小⁠时，有丝分裂约 4 小⁠时。温度不同、方法不同，别的研究测到约 17⁠–⁠24 小⁠时。

S 期复制之后，每条染色体都由两条一样的姐妹染色单体组成，在着丝粒处紧紧连着。

*21 °C 的洋葱根尖：一个周期约 23 小⁠时 · S 期约占一半 · 有丝分裂约 4 小⁠时*

## 04 染色体凝缩

前期，每条染色体一圈圈盘绕起来，变粗变短，在光学显微镜下看得见了；核仁散去。

植物细胞还有一步动物细胞没有的准备：G2 期到前期，细胞贴着细胞膜围出一圈微管和微丝，叫早前期带。它标出将来新细胞壁接上老细胞壁的位置；核膜破裂时它就解体了，那个位置却一直被记着。

洋葱的染色体大、数目少：体细胞里只有 16 条（2n = 16），一套 8 条约有 164 亿个碱基对，约是人的 5 倍。所以洋葱根尖是看分裂的常用材料。

*染色体凝缩 · 核仁散去 · 早前期带（示意）*

## 05 十六条排成一面

前中期，核膜消失，纺锤体的微管伸进来。每条染色单体在着丝粒处有一个动粒；微管连上动粒，直到每对姐妹染色单体分别连向相反的两极。

中期，16 条染色体都排在两极正中的一个平面上，叫中期板。它只是一个位置，不是一个结构。

洋葱这样的种子植物细胞没有中心体：前期微管先在核膜周围聚起来，核膜破裂后成了纺锤体的来源。中期的纺锤体像一只桶，两极不聚成一点。细胞要等每个动粒都连上，才进入后期。

*16 条染色体 · 每条两条染色单体 · 纺锤体（示意）*

## 06 两份各走一边

后期一开始，把姐妹染色单体连在一起的黏连蛋白被一种酶切断，两条染色单体分开，各成一条染色体。

连着动粒的微管缩短，染色体随之移向两极；两极之间的微管把两极推开，纺锤体变长。两极各得 16 条，和原来的一模一样。

*黏连蛋白被切断 · 微管缩短 · 每极 16 条*

## 07 中间长出一堵墙

末期，两组染色体到了两极，松开变细，外面重新长出核膜，成了两个核。

植物细胞有坚硬的细胞壁，不能像动物细胞那样从外向里缢开，而是在两个核中间造一块细胞板。成膜体是一组微管和微丝；高尔基体送来的小泡带着造壁的材料，沿着它到达中线，融合成细胞板。成膜体从圆柱变成圆环，向外扩展，细胞板跟着从中间向外长，最后在早前期带标过的位置接上原来的细胞壁。

细胞板长成新的细胞壁，一个细胞成了两个，每个都有同样的 16 条染色体。

*核膜重现 · 成膜体（示意）· 细胞板从中间向外长*

## 08 压扁，染色

学校实验里，剪下根尖，先用乙醇和乙酸的混合液固定，细胞就停在各自的阶段；再用温热的稀盐酸处理，溶开把细胞壁粘在一起的胞间层；只留尖端两三毫米，染色，盖上盖玻片，压成一层细胞，在 400 倍下看。

常用的染料是乙酸地衣红和甲苯胺蓝，它们把染色体染深，分裂中的细胞一眼就能认出来。

压片是固定那一刻的快照：每个细胞停在当时所在的阶段。分裂的先后，是从许多细胞拼出来的，不是看着一个细胞一步步走。

*固定 · 盐酸软化 · 染色 · 压成一层细胞 · 400 倍下看*

## 09 数出每一段多长

分裂中的细胞占全部细胞的比例，叫有丝分裂指数。洋葱根尖的对照组里，测得约 6%–11%。

细胞各自分裂、彼此不同步时，哪个阶段持续得久，压片里停在这个阶段的细胞就多。所以，一个阶段的时长约等于这一阶段的细胞比例乘以周期的长度。

本页的模型用 21 °C 时测得的周期，一个周期 23 小⁠时，有丝分裂占 4 小⁠时；再按 15 °C 时测得的比例，把这 4 小⁠时分给各期：前期约 99 分⁠钟；中期连同前中期约 33 分⁠钟；后期约 25 分⁠钟；末期约 83 分⁠钟。

这只是近似。照这个模型，应有约 17% 的细胞在分裂；实际数到的少，按 23 小⁠时换算，有丝分裂只有约 1.3⁠–⁠2.6 小⁠时。根尖里也有不再分裂的细胞，各实验室认阶段的标准也不一样：有的数到前期最多，有的数到中期最多。

*对照组的有丝分裂指数约 6%–11% · 本页模型：前期约 99 分⁠钟，后期约 25 分⁠钟*

## 10 分错的时候

偶尔，一对姐妹染色单体没有分开，一起去了同一极，叫不分离。一个子细胞多一条染色体，另一个少一条。

纺锤体组装检查点让后期等到每个动粒都连上；但有的错误连接，比如一个动粒同时连向两极，它查不出来。

秋水仙碱和组成微管的蛋白结合，微管长不起来，细胞停在中期；没有纺锤体，染色体不排成一面，而是散在细胞里。染色体走不到两极，细胞的染色体数就可能加倍：1937 年，人们第一次用它让植物的染色体数加倍，得到多倍体。秋水仙碱有剧毒。

*不分离 · 检查点 · 秋水仙碱让纺锤体长不起来*

## 11 拆开这个细胞

这个正在分裂的细胞拆成五部分：周围的细胞、它自己的细胞壁和细胞质、正在散开的核膜、16 条染色体、纺锤体。

拆开时，它停在前中期：核膜正在散开，纺锤体的微管伸进来。周围的细胞往后退，它就单独立在前面。指针停在哪一部分上，那一部分就被单独托出来，标出名字。

*周围的细胞 · 细胞壁和细胞质 · 核膜 · 染色体 · 纺锤体*

## 12 数一片视野

这是本页的模型：载玻片上的压片按上面的周期随机生成，每个细胞停在某一期的机会，等于这一期占周期时间的比例；每个细胞都在分裂周期里。页面数出视野里每一期有几个细胞，算出有丝分裂指数和各期时长。

只数一片视野，算出的时长跳得厉害；数的视野越多，越接近模型本来的值（图上的细线）。拉杆调数几片视野；每按一次“换一批视野”，从头取样、从头数。

*本页的模型 · 周期 23 小⁠时 · 每片视野约 140 个细胞*

**试一试**：只数 1 片视野，按 5 次“换一批视野”，前期的时长在多少分钟之间跳？数 20 片视野时呢？

## 模型省略了什么

台上的根尖放大了约八十倍，不按比例：细胞画得少而大，一列列排得比真实整齐；纵切面和横切面上的细胞是按位置画的示意，不是哪一条根的切片。后面那块细胞放大得更多，前面的细胞壁切掉了；细胞器只画成几颗颗粒。染色体按洋葱的 16 条做，长短是示意；纺锤体、早前期带和成膜体是示意的细线，真实的微管细得多、多得多。压片和实验台的视野按模型随机生成：各期的时长取 21 °C 下 23 小⁠时的周期和 4 小⁠时有丝分裂（Matagne 1968），有丝分裂内部按 15 °C 时测得的比例（Utrilla 等 1993）分配，前中期并入中期；这是两组测量拼起来的模型，不是一次实验的结果。

## 几个容易误会的地方

大部分时间细胞并不在分裂，而是在间期，所以压片里多数细胞都在间期。压片里看不到一个细胞一步步分裂：每个细胞停在被固定的那一刻。植物细胞没有中心粒，也不从外面缢开，而是从中间长出细胞板。中期板是一个位置，细胞板才是真正长出来的东西。“染色体被纺锤丝拉走”是简化的说法：是连着它的微管在缩短。用计数估时长有前提：细胞不同步、都在分裂周期里、各人认阶段的标准一致；所以不同实验数出来的比例差别很大，不能说“前期一定最多”。有的学校练习题里假设一个周期只有 80 分⁠钟，那只是练习用的数；常温下洋葱根尖的周期是十几到二十几小时。

## 常见问题

### 根尖分哪几个区？

根冠后面是分生区，细胞小，近乎方形，核大而居中，在这里分裂。

见：[01 根尖的四段](https://world.lapla.si/zh/mitosis/#zones)

### 什么是细胞周期？

一个细胞从这次分裂到下次分裂，叫一个细胞周期。

见：[03 先复制，再分开](https://world.lapla.si/zh/mitosis/#cycle)

### 植物细胞有中心粒吗？

洋葱这样的种子植物细胞没有中心体：前期微管先在核膜周围聚起来，核膜破裂后成了纺锤体的来源。

见：[05 十六条排成一面](https://world.lapla.si/zh/mitosis/#metaphase)

### 植物细胞怎样分成两个？

植物细胞有坚硬的细胞壁，不能像动物细胞那样从外向里缢开，而是在两个核中间造一块细胞板。

见：[07 中间长出一堵墙](https://world.lapla.si/zh/mitosis/#telophase)

### 怎样从压片计数算出各期的时长？

细胞各自分裂、彼此不同步时，哪个阶段持续得久，压片里停在这个阶段的细胞就多。

见：[09 数出每一段多长](https://world.lapla.si/zh/mitosis/#count)

## 资料来源

1. [OpenStax：Biology 2e，10.2 细胞周期（Rice University，2018）](https://openstax.org/books/biology-2e/pages/10-2-the-cell-cycle)
2. [R. Matagne（1968）：Duration of mitotic cycle and patterns of DNA replication in chromosomes of Allium cepa，Caryologia 21, 209（21 °C 下一个周期 23 小⁠时）](https://doi.org/10.1080/00087114.1968.10796300)
3. [L. Utrilla、M. I. Giménez-⁠Abián、C. De la Torre（1993）：Biology of the Cell 78, 235（15 °C 下各期的时长）](https://doi.org/10.1016/0248-4900(93)90135-2)
4. [M. I. Giménez-⁠Abián 等（2004）：Protoplasma 223, 191（洋葱根尖的周期，冷处理下各期均匀延长）](https://doi.org/10.1007/s00709-003-0022-6)
5. [M.-E. Ristea、O. Zarnescu（2024）：Toxics 12, 194（洋葱 2n = 16；根尖四区；对照组的有丝分裂指数）](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10974144/)
6. [P. Ghosh、S. Roy、S. Ray（2025）：Scientific Reports 15, 38837（对照组各期的计数）](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12592337/)
7. [T. Goh 等（2022）：Development 149, dev200593（根冠、柱细胞、淀粉体、边缘细胞）](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9245187/)
8. [M. A. Pacheco-⁠Escobedo 等（2016）：Annals of Botany 118, 763（根尖分区、静止中心）](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5055628/)
9. [D. Francis、M. S. Davies、P. W. Barlow（2008）：Annals of Botany 101, 747（每个周期约一半分生细胞进入伸长区）](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2710215/)
10. [英国皇家生物学会 Practical Biology：Investigating mitosis in allium root tip squash](https://practicalbiology.org/cells-to-systems/cell-division/investigating-mitosis-in-a-root-tip-squash.html)
11. [SAPS：Root Tip Mitosis，教师说明（2019）](https://s3.eu-west-1.amazonaws.com/assets.saps.org.uk/content/uploads/2022/03/SAPS-Root-Tip-Mitosis-for-A-level-set-practicals-Technical-Teaching-Notes.doc)
12. [H. H. Laughlin（1919）：Carnegie Institution of Washington Publication 265（压片是固定那一刻的快照）](https://archive.org/details/carnegieinstitut265carn)
13. [T. Potapova、G. J. Gorbsky（2017）：The consequences of chromosome segregation errors in mitosis and meiosis，Biology 6, 12](https://doi.org/10.3390/biology6010012)
14. [C. L. Asbury（2017）：Anaphase A，Biology 6, 15](https://doi.org/10.3390/biology6010015)
15. [M. Yamada、G. Goshima（2017）：Mitotic spindle assembly in land plants，Biology 6, 6（没有中心体，桶形的纺锤体，早前期带）](https://doi.org/10.3390/biology6010006)
16. [J. Choi、G. De Jaeger、H. S. Chung（2026）：Cellular dynamics and molecular signaling networks of plant cytokinesis，Molecules and Cells 49, 100302（早前期带、成膜体、细胞板）](https://doi.org/10.1016/j.mocell.2025.100302)
17. [R. Finkers 等（2021）：Insights from the first genome assembly of onion，G3 11, jkab243（2n = 16，每套约 16 400 Mb）](https://doi.org/10.1093/g3journal/jkab243)
18. [美国国家人类基因组研究所：Talking Glossary，Base Pair（人的一套基因组约 30 亿碱基对）](https://www.genome.gov/genetics-glossary/Base-Pair)
19. [Y. Y. Leung、L. L. Yao Hui、V. B. Kraus（2015）：Colchicine, update on mechanisms of action and therapeutic uses，Seminars in Arthritis and Rheumatism 45, 341](https://doi.org/10.1016/j.semarthrit.2015.06.013)
20. [W. F. Grant（1978）：Environmental Health Perspectives 27, 37（Levan 1938 年在洋葱根尖里描述的秋水仙碱有丝分裂）](https://doi.org/10.1289/ehp.782737)
21. [D. H. Touchell、I. E. Palmer、T. G. Ranney（2020）：In vitro ploidy manipulation for crop improvement，Frontiers in Plant Science 11, 722（1937 年首次用秋水仙碱加倍染色体）](https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00722)
22. [P. Lara-⁠Gonzalez、J. Pines、A. Desai（2021）：Spindle assembly checkpoint activation and silencing at kinetochores，Seminars in Cell & Developmental Biology 117, 86](https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2021.06.009)

## 数据

The cell cycle of the onion root tip after R. Matagne (1968, 21 °C) and the timing of the stages of mitosis after L. Utrilla, M. I. Giménez-⁠Abián and C. De la Torre (1993, 15 °C); the page’s model scales the one to the other (docs/plates/mitosis/computed-⁠counts.py). Mitotic indices of onion root tips from M.-E. Ristea and O. Zarnescu (2024) and P. Ghosh, S. Roy and S. Ray (2025). The stages of the cell cycle after OpenStax Biology 2e and the reviews listed below; the school squash after the Royal Society of Biology’s Practical Biology and SAPS. Root zones after T. Goh et al. (2022) and M. A. Pacheco-⁠Escobedo et al. (2016). The root, the block of cells, the squash and the lab are this page’s own model, not a photograph of any one root. Material presets and the model kit as on the site’s other model plates (public/looks/CREDITS.md).

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## 引用这幅图版

拉普拉斯的迷你世界，图版 61《根尖里的有丝分裂》，https://world.lapla.si/zh/mitosis/，CC BY-NC 4.0，2026-10-30 更新。