植物组织培养开放实验室的管理与探索

罗敏蓉　张静　丁勤

摘要 介绍了植物组织培养开放实验室在运行管理和保障机制等方面的探索与实践，并就实验室建设与开放运行过程中存在的问题进行了探讨，旨在为实验室后续建设以及相关实验的运行管理提供参考。

关键词 植物组织培养；实验室开放；管理；保障机制

中图分类号 S01；G640.0 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2015）11-374-03

植物组织培养发展于20世纪初，是一项可以通过规模化生产，在短时间内获得大量同品质种苗的快速繁育技术，具有繁育速度快，不受外界气候、地域和时间等条件约束的优点，目前已经成为园艺植物繁育、遗传育种和种质资源保护的重要手段。植物组织培养实验室是培养农林类专业应用型人才的重要场所，其管理是高校管理工作的重要组成部分，是学生实验工作与教师科研工作顺利开展的基本保证[1]。该文以西北农林科技大学园艺学院植物组织培养开放实验室为例，介绍实验室在建设、运行管理以及保障机制等方面的探索与实践经验，并就实验室建设与运行中存在的问题进行探讨，为实验室后续建设以及相关实验室的运行管理提供参考。

1 实验室建设

西北农林科技大学园艺学院植物组织培养实验室组建于20世纪80年代初，2000年进行扩建，隶属于园艺植物育种与生物技术实验室。现有专职实验人员4人，500元以上仪器设备150余台件，主要有高压灭菌锅、超净工作台、药品保存箱、培养架、分析天平、烘箱、恒温摇床、通风厨、人工智能气候箱、光照培养箱、超声波清洗器、移液器、磁力加热搅拌器等，合计价值约300万元。

实验室使用面积为280 m2，配备有：准备室2间（80 m2），供配置培养基、灭菌、清洗等操作；接种室 2间（80 m2）， 超净工作台8台，可进行无菌接种操作；培养室3间（60 m2），可供不同温度、光照条件下的试管苗培养；炼苗室 1间（20 m2），供试管苗移栽前的炼苗使用；储藏室2间（40 m2），供教学和开放生实验用品的存放。

2 实验室开放运行效果

实验室的全面开放是高校实验教学改革的客观趋势，也是国家对高等院校本科教育评估的要求之一。园艺学院于1985年开始探索开放实验室机制，2000年进行了管理体制的改革，构建了实验中心管理模式，在充分保证本科教学实验的情况下，实验室面向全院教职工、硕士生和博士生开放，2006年作为全校开放实验教学试点，深入探索开放式实验教学方法[2]，2012年获批为园艺国家级实验教学示范中心。

该院植物组织培养实验室积极执行实验教学中心的各项开放政策，并在开放运行中不断积累经验，取得了一定成效。实验室每年承担园艺学本科专业植物组织培养实验课程6个班次、累计3 840人时数的实验教学任务。近3年实验室开放累计接纳183人，其中本科生30人，硕士生120人、博士生30人、青年教师3人，累计完成本科毕业论文20余篇，承担大学生科技创新项目3项。实验室的开放使实验教学得到了拓展和延伸，为师生的科研和毕业论文提供了良好平台。借助实验室的开放，使本科教学和科研得以有机结合，本科生可以参与到教师和研究生的课题研究中，这对于培养学生的实践、 创新能力，以及将产学研相结合， 为农业生产和地方经济建设服务具有重意义。

3 实验室开放管理措施

3.1 制度管理 建立健全各项规章制度是实验室正常运行的重要保证。该院实验教学中心在认真贯彻执行学校实验室管理各项规章制度的基础上，结合学院的实际情况，建立了“进入实验室申请制度”、“开放实验室管理办法”、“园艺学院仪器管理使用办法”等制度。为保障植物组培实验室开放能正常运行，严格执行各项规章制度，如学生进入实验室进行实验必须提交“园艺学院开放实验室使用申请表”，并承诺遵守实验室守则；进出实验室、借用和归还仪器必须进行登记，并保证规范、安全地使用仪器。

3.2 日常管理 植物组织培养实验室对无菌条件要求很高，特别是接种室和培养室，应随时保持清洁卫生。实验室全天候开放运行后，进入实验室的人员大大增加，这就加大了实验室受污染的风险。为严防污染源的产生和扩散，实验室定期进行消毒处理，及时清理被污染的组培苗。同时，设置了开放生值日制度，值日生协助参与实验室的清洁和日常管理工作。

3.3 安全管理

确保人身和财产的安全是实验活动的先决条件[3]。植物组织培养实验室作为综合实验室，存放有有毒化学试剂、易爆炸的高压灭菌锅以及锋利的接种工具等，导致实验室存在诸多安全隐患。此外，随着实验室的全面开放，实验室的使用频率显著提高，进出实验室的人员结构也更加复杂，大大增加了实验室的安全风险。因此，加强实验教学及开放运行中的安全管理工作就显得尤为重要。

3.3.1 水电的安全管理。为确保实验室水电安全，笔者从增加硬件投入和加强软件提升两方面入手。硬件方面，2010年6月该校投入20余万元在实验室安装了烟雾自动报警系统，一旦有火情发生，学校保卫处可以第一时间接到报警信号，将在很大程度上减轻财产损失和人员伤亡；在实验室装了空气断路器，只要电路中电流超过额定电流就会自动断开；在各个实验室及走廊配备足够数量的干粉和二氧化碳灭火器；对所有消防设备定期进行检查和更换。软件方面，建立一系列消防安全管理制度，并将各个实验室的水电安全责任落实到个人；定期举办各类安全技能培训会，提高师生的安全素质。

由于植物组织无菌外植体建立过程中材料的预处理经常需要用流水冲洗，一般为1～2 h，培养室内照明系统需要长时间进行光照，一般为12～16 h，无形中增加了组培实验室的水电安全隐患。为此，要求实验管理人员必须对实验室的水电设施及时检查和维修，并经常注意培养间温度平衡，及时检查、更换问题灯管，排除安全隐患。对于进行实验的学生，提出规范化要求，进入实验室必须做到水电随用随开，实验结束后，必须关好水源、切断电源才能离开实验室。

3.3.2 仪器设备的安全管理。植物组织培养实验室的仪器设备种类多、使用率高，如不规范管理容易引发安全事故。为加强仪器设备的安全管理，要求实验管理人员每天仔细检查仪器设备的运行情况，重点检查常用仪器连接线的破损情况，以及是否有仪器外壳带电、仪器上方有无屋顶漏水等不安全因素存在，发现问题及时处理。

高压灭菌锅是影响组培实验室安全最重要的设备，操作不当有可能造成重大安全事故。该院植物组织培养实验室现有全自动灭菌锅3台（TOMss-325），半自动灭菌锅1台（LS-B50L），其中全自动灭菌锅使用最为频繁。为确保安全，实验管理人员和学生必须经过专业培训方可进行操作。在仪器上方张贴有仪器的使用说明和注意事项，并有“注意高温”“禁止吸烟”等警示语。在实验室开放运行中，实验管理人员对学生的操作进行及时地指导和监督。

3.3.3 实验室环境消毒安全管理。保持组培实验室的空气清洁度是减少组培污染的重要条件，用于实验室环境消毒的常规消毒方法包括紫外线照射法、甲醛熏蒸法、新洁尔灭法等。

紫外照射常用于培养室、接种室、超净工作台面等的消毒，可杀灭细菌、病毒、真菌、支原体等各种微生物。该院植物组织培养实验室使用节能型高硼紫外线杀菌灯，为确保消毒效果，实验室每周紫外线照射3次，每次不少于30 min。为避免紫外辐射对人体眼睛和皮肤的损伤，要求工作人员和学生不得停留在正进行紫外消毒的房间内，并在关闭紫外线灯15～20 min后方允许进入室内。紫外照射一般在环境温度20～40 ℃，相对湿度60%，灯管表面比较洁净的情况下，消毒效果才有保障[4]。因此，在使用紫外线灯前，要对室内地面、工作台面、紫外灯管表面等迸行清洁和消毒，保持室内温湿度相对恒定，及时检查并更换问题灯管。紫外照射法是一种传统的消毒方法，具有操作简便、无污染、消毒效果明显等优点，为该院植物组织培养实验室空气消毒的主要手段，但由于其只能消毒物体表面，易受紫外线灯管的质量、辐射强度和剂量、环境温度及湿度、空气中的浮尘、灯管表面的洁净度及电压等诸多因素影响[5-6]，有时不能达到满意的效果。因此，对植物组织培养间每年辅以1～2次甲醛熏蒸以加强消毒效果。

甲醛熏蒸是利用甲醛与高锰酸钾发生氧化还原反应过程中产生的大量的热，使其中的甲醛受热挥发，从而达到杀死病原微生物的目的。在实际操作中，采用甲醛溶液和高锰酸钾按2∶1的比例对培养间进行薰蒸消毒，即甲醛（40%）10 ml/m3，高锰酸钾5 g/m3 [7]。由于甲醛对人体有害，用该法消毒时应做好防护工作。熏蒸结束后 ，开启门窗通风 ，等气味散尽后才可出入。 甲醛熏蒸消毒效果较好，但由于其对人体有毒性作用，笔者正在积极探索替代方法 。

3.3.4 危险化学品的安全管理。对于植物组织培养外植体消毒中使用的升汞、次氯酸钠等危险化学品，由学校实验室管理处统一进行采购、存储和管理。使用时必须经所在单位主管领导签字认可并双人领用。使用后的废液倒入专用回收桶中，由学校定期回收处理。对于未用完的升汞、次氯酸钠等危险化学品，交回学校危险化学品库房。

3.3.5 安全教育与培训。安全教育是安全管理的重要内容之一，是保障高校实验室安全的重要措施和关键所在[8]。该校高度重视实验室的安全教育工作，并将其贯穿于教学和科研活动的全过程。经过多年教学及管理实践，已经形成了一套较为完善的安全教育与培训体系。

3.3.5.1 定期举办各类安全教育培训会。学校每年冬季举行“消防知识培训及灭火演练”活动，邀请陕西省公安厅专职消防人员为该校师生讲解消防安全知识，并进行干粉和二氧化碳灭火演练，为提高师生的安全防范意识和火灾事故的应急处置能力打下基础。该院实验教学中心于每年春、秋学期第二周召开“实验室安全教育与培训会”，向学院实验管理人员、参加实验的学生和教师重点介绍实验室安全基本知识，并进行环保教育、实验室安全技能培训等。

3.3.5.2 将实验室安全教育纳入课程体系。在该院园艺专业本科生的选修课仪器操作技能中，设置了2学时的实验室安全教育内容，由实验室管理经验丰富的教师授课。自开课以来每年有120余名学生选修，涵盖该年级学生人数的70%以上。

此外，为不断提高实验管理人员安全素质，学校和学院积极组织和派遣实验管理人员参加陕西省危化品安全员培训，目前植物组织培养实验室已有2人获得资格证书。

4 保障机制

4.1 经费保障 作为园艺国家级实验教学示范中心，实验室不断加强硬件建设。近三年，西北农林科技大学园艺实验教学中心仪器设备经费投入年均达到200余万元，并设置实验室开放专项资金10万余元，仪器年更新率达到了30%左右，为实验室开放提供了硬件保障。

4.2 激励与竞争机制 实验管理人员的工作积极性直接影响到实验室开放的质量及可持续性，如何使实验管理人员乐于接纳开放生进行实验，需要与之配套的激励机制。对实验技术人员日常不易量化的工作量给予合理计算，并支付其相应的酬金是对其投身实验室开放工作的鼓励[9]。该院采取的措施为将开放生纳入实验室年度工作量统计，每名本科生计5学时，每名硕、博士生计10学时，并与实验管理人员业绩津贴挂钩，提倡多劳多得。

为进一步强化职工岗位意识，激发各类人员内在活力，2014年，该校人事制度改革全力推进，陆续出台了有关人员聘任、考核、津贴发放等一系列改革措施。岗位聘用的改革政策改变了过去考核只升不降的用人办法，今后还将打破终身制，形成“能进能出”、“能上能下”的灵活用人机制。新制度的实施无疑给实验管理人员带来巨大的压力和挑战，同时也将增添爱岗、创新的工作动力和激情。激励与竞争双重机制的开展将使实验管理人员更加积极主动地投入到实验室工作中来，为实验室建设和开放运行管理注入新的活力。

5 结语

经过30余年的努力，该院植物组织培养实验室在建设与管理方面取得了一定的成绩，实验室硬件设施不断完善，实验室管理体制不断健全，实验室开放运行卓有成效，然而在实验室建设和开放过程中存在的问题也不容忽视。

首先，该院植物光照使用的是传统电光源，电光源存在以下不足：对植物的生物效能极低、发热量大[10]，既增加了空调制冷的耗电量，又增加了实验室的安全隐患。由于灯具表面的温度较高，难以近距离照射植物，降低了植物组织培养的空间利用率，灯具散热还会引起组培瓶结露，会对组培苗本身造成不良影响[11]。相关研究表明，在常用的植物光照光源中，LED是最佳的人工照明光源[12-13]。为此，笔者对LED光源在高校植物组织培养实验室中的应用前景及可行性进行了调研和试验，以期对该院植物组织培养实验室硬件设施进一步改造和升级。其次，由于植物组培实验周期较长，多数开放生实验在半年以上，有的甚至是全年进行实验，而某些专业实验室开放生实验大多为几周或几个月，这就使得现行的仅按开放学生人数统计工作量的方法有失公平，需要进一步细化和调整。此外，实验室管理人员岗位待遇较低也是一个现实的问题。为将实验室建设得更加安全、有效、节能，应制定出更加合理的开放生工作量统计方案以及切实提高实验室管理人员的待遇，更好地调动他们的工作积极性。

参考文献

[1] 胡选萍，李丽霞. 植物组织培养实验室管理模式的改革与探索[J]. 安徽农业科学，2012， 40（2）： 1230-1232.

[2] 张静， 王飞，杜慧芳，等. 建立园艺学科开放实验室[J]. 实验室研究与探索，2008， 27（10）： 148-150， 158.

[3] 李争艳，徐智明，钱坤. 省级科研机构开放性实验室管理模式优化探讨[J]. 安徽农业科学，2009， 37（27）： 13287-13288.

[4] 暴海燕，李志平. 紫外线消毒效果的影响因素[J]. 山西中医学院学报，2008， 9（6）： 40-41.

[5] 陈守义，孙汝. 紫外灯辐射强度与电压、温度及距离的关系[J]. 上海预防医学杂志，1999， 11（7）： 309-311.

[6] 谢立新，金玉怀，张永红，等. 影响紫外线杀菌的因素分析[J]. 华北煤炭医学院学报，2005， 7（3）： 372-373.

[7] 孟长军. 组培实验室常见消毒方法优劣比较[J]. 中国园艺文摘，2012（8）： 177-178.

[8] 赵庆双，闻星火，李明. 加强安全教育史保障高校实验室安全的关键[J]. 实验技术与管理，2007， 24（9）： 8-11.

[9] 张林. 实验室开放问题探析及应对策略[J]. 实验室研究与探索，2006， 25（10）： 1289-1292.

[10] STANDAERT-DE METSENAERE R E A. Economic considerations[M]//DEBERGH P C，ZIMMERMAN RH.Micropropagation.Dordrecht：The Netherlands Kluwer Academic Pubishers，1991： 131-140.

[11] 吴兴利，崔世钢，魏鸣，等. LED新光源在铁皮石斛组织培养中的应用[J]. 科学种养，2013（11）： 157-158.

[12] TANAKA M， COI M， HIGASHIORA T. A novel disposable culture-vessel made of flourcarbon polymer films mieropropagaion[J]. Aeta Hort， 1998，426： 663-670.

[13] ANDREW C， SCHUERGER， JEFFREY T， et a1. Effects of artificial lighting on the detection of plant stress with spectral reflectance remote sensing in bioregenerative life support systems[J]. Int J Astrobiol， 2006， 5（2）： 151-169.