植物組織培養實驗體系的教學實踐*

黃遠新 林 吶 呂 俊

（西南大學農學與生物科技學院重慶400716）

根據普通高中生物學課程標準、大學生物科學類專業課程改革目標，開設植物組織培養實驗課程對于大、中學生來說無疑存在難度大、實驗成功率不高等問題。植物組織培養實驗教學，不是簡單地完成幾個獨立實驗項目內容的操作，而是讓學生能全面理解培養基與愈傷組織類型、培養基與繼代分化培養、培養基與成苗培養之間的一一對應關系。每次課堂實驗操作，若能在可控的課程實驗體系中獲得可預見性的結果，必然驅使學生高度專注地完成一系列實驗操作，必將極大激發學生的求知欲，從而造就學生探究性和自主學習的良好習慣。筆者多年的教學實踐體會到，對于具有生命的植物組織和細胞，開展實驗教學是需要一個時間長度培養和等待的過程，因此走實驗體系之路無疑是提升課堂實驗教學質量的最佳途徑之一。

1 設計好實驗項目，方便課堂教學

植物組織培養實驗教學，應凸顯“過程”教學階段性的實驗項目所具有的特點，制訂的實驗教學項目，就必須按照實驗項目內容在一個可控的體系中進行，從完成外植體到再生植株的培養過程一般要經歷3個階段。例如愈傷組織途徑再生植株的獲得，第1階段可分別設計胚性和非胚性愈傷組織誘導培養的實驗項目，再經過繼代和分化培養的第2階段，胚狀體萌發長大成為具有根、莖、葉的再生植株，不定芽長大形成具有莖、葉的再生植株。為保持課堂實驗的連續性，在第2階段之前引入莖段莖尖培養的實驗項目，這樣即可快速獲得試管植株，以便進入第3階段的植物種苗工廠化快繁技術實驗。各階段實驗項目之間的關系如圖1所示。

圖1 實驗項目關聯圖

2 完善實驗體系，注重培養物特征的觀察

植物組織培養實驗教學，操作技術貫穿于整個實驗體系中，即培養基配制、無菌操作與接種技術方法如出一轍，但實驗項目內容則是承上啟下、分階段性的，處于一種變化發展狀態之中。如基礎型實驗，驗證培養基與外植體之間的一種對應關系；設計與綜合型實驗通過相同培養基不同外植體設計或相同外植體不同培養基設計，第1階段中以培養基設計及其配制、愈傷組織誘導培養作為基礎實驗項目，強化學生組織培養基礎技術的訓練，學生在已經掌握無菌操作技術、接種方法后，就能根據所學的理論知識進行莖段莖尖綜合型實驗，再進入到第2～3階段的繼代、分化培養及其試管苗的快速繁殖實驗。由此可見，植物組織培養體系中，需經歷誘導與初代、繼代與分化和快繁與壯苗3個階段的連續操作與培養過程。具體實施方案如下：

第1階段選用紫花苜蓿（Medicago sativaL.）葉片培養誘導胚狀體，煙草（Nicotiana tabacumL.）葉片培養誘導不定芽，分別接種在MB（MS基本培養基無機物成分+B5基本培養基有機物成分）+5.0 mg/L 2,4-D+3.0 mg/L KT+1 000 mg/L CH，3%蔗糖，0.65%瓊脂，pH6.0和MS+1.5 mg/L NAA+0.3 mg/L 6-BAP，3%蔗糖，0.65%瓊脂，pH5.8的培養基上誘導形成胚狀體和不定芽，其誘導過程需經歷4～8周，這種誘導培養需要“漫長”的等待。在此過程培養中，為保持課堂實驗教學的延續，依次在課堂實驗的第3～5周引入馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）莖段培養和莖尖培養。之后進入第2階段，即第6～9周分別對煙草葉片愈傷組織發生的不定芽進行繼代或分化培養，紫花苜蓿葉片誘導形成的胚狀體進行繼代或分化培養進一步成熟至可見完整的再生植株；莖段莖尖培養相繼建立其無菌試管苗或單個莖尖的試管苗株系，進而進入試管苗快速繁殖的第3階段。這3個培養階段具有各自特有的階段性培養物特征（表1）。

表1 植物組織培養階段性培養物特征的觀察

3 討論

植物組織培養技術廣泛應用于植物生產、草業科學、森林資源、生命科學、環境生態等方面，開展植物組織培養實驗教學是訓練學生掌握現代生物技術最好的課程之一。例如植物組織培養中最常見的污染問題，只有讓學生自己設計方案，從外植體預處理、無菌操作、培養環境等方面綜合考慮，充分領悟“輕拿輕放，不許說話；瓶口傾斜，不離火焰；揭膜蓋膜，順其自然”的接種理念。在實驗實施中，由于植物生長周期的不同，實驗項目材料的選擇上應該滿足課堂實驗教學的要求。教學實驗體系中確定以紫花苜蓿、煙草和馬鈴薯3種材料互為補充，極好地解決了因實驗教學學時數少、培養周期長而難以完整地觀察到愈傷組織誘導培養、繼代與分化培養、試管苗快速繁殖及壯苗培養3個階段培養物特征的實際問題。此外，有條件時結合參觀植物種苗科研所室與工廠化生產企業，引領學生更好、更快地步入到植物組織培養體系中，這不僅有助于加深學生對理論知識理解的完整性，而且也極好地培養了學生的思維能力和觀察能力，從而提高植物組織培養實驗教學水平。

［1］蔣文清.普通高中《植物組織培養》校本課程開發的現狀及對策研究：以江蘇省木瀆高級中學為例.蘇州:蘇州大學碩士學位論文,2014.

［2］馬躍,王豐.植物組織培養課程教學中培養大學生創造性思維的實踐探索.高等農業教育,2014(11):68.

［3］黃遠新,王曉雯,林吶.植物莖尖培養實驗的教學實踐.生物學通報,2013,48(9):56.

［4］許遠.《植物組織培養》全實驗教學研究.安慶師范學院學報(自然科學版),2015,21(2):137.