植物组织培养实验体系的教学实践*

黄远新 林 呐 吕 俊

（西南大学农学与生物科技学院重庆400716）

根据普通高中生物学课程标准、大学生物科学类专业课程改革目标，开设植物组织培养实验课程对于大、中学生来说无疑存在难度大、实验成功率不高等问题。植物组织培养实验教学，不是简单地完成几个独立实验项目内容的操作，而是让学生能全面理解培养基与愈伤组织类型、培养基与继代分化培养、培养基与成苗培养之间的一一对应关系。每次课堂实验操作，若能在可控的课程实验体系中获得可预见性的结果，必然驱使学生高度专注地完成一系列实验操作，必将极大激发学生的求知欲，从而造就学生探究性和自主学习的良好习惯。笔者多年的教学实践体会到，对于具有生命的植物组织和细胞，开展实验教学是需要一个时间长度培养和等待的过程，因此走实验体系之路无疑是提升课堂实验教学质量的最佳途径之一。

1 设计好实验项目，方便课堂教学

植物组织培养实验教学，应凸显“过程”教学阶段性的实验项目所具有的特点，制订的实验教学项目，就必须按照实验项目内容在一个可控的体系中进行，从完成外植体到再生植株的培养过程一般要经历3个阶段。例如愈伤组织途径再生植株的获得，第1阶段可分别设计胚性和非胚性愈伤组织诱导培养的实验项目，再经过继代和分化培养的第2阶段，胚状体萌发长大成为具有根、茎、叶的再生植株，不定芽长大形成具有茎、叶的再生植株。为保持课堂实验的连续性，在第2阶段之前引入茎段茎尖培养的实验项目，这样即可快速获得试管植株，以便进入第3阶段的植物种苗工厂化快繁技术实验。各阶段实验项目之间的关系如图1所示。

图1 实验项目关联图

2 完善实验体系，注重培养物特征的观察

植物组织培养实验教学，操作技术贯穿于整个实验体系中，即培养基配制、无菌操作与接种技术方法如出一辙，但实验项目内容则是承上启下、分阶段性的，处于一种变化发展状态之中。如基础型实验，验证培养基与外植体之间的一种对应关系；设计与综合型实验通过相同培养基不同外植体设计或相同外植体不同培养基设计，第1阶段中以培养基设计及其配制、愈伤组织诱导培养作为基础实验项目，强化学生组织培养基础技术的训练，学生在已经掌握无菌操作技术、接种方法后，就能根据所学的理论知识进行茎段茎尖综合型实验，再进入到第2～3阶段的继代、分化培养及其试管苗的快速繁殖实验。由此可见，植物组织培养体系中，需经历诱导与初代、继代与分化和快繁与壮苗3个阶段的连续操作与培养过程。具体实施方案如下：

第1阶段选用紫花苜蓿（Medicago sativaL.）叶片培养诱导胚状体，烟草（Nicotiana tabacumL.）叶片培养诱导不定芽，分别接种在MB（MS基本培养基无机物成分+B5基本培养基有机物成分）+5.0 mg/L 2,4-D+3.0 mg/L KT+1 000 mg/L CH，3%蔗糖，0.65%琼脂，pH6.0和MS+1.5 mg/L NAA+0.3 mg/L 6-BAP，3%蔗糖，0.65%琼脂，pH5.8的培养基上诱导形成胚状体和不定芽，其诱导过程需经历4～8周，这种诱导培养需要“漫长”的等待。在此过程培养中，为保持课堂实验教学的延续，依次在课堂实验的第3～5周引入马铃薯（Solanum tuberosumL.）茎段培养和茎尖培养。之后进入第2阶段，即第6～9周分别对烟草叶片愈伤组织发生的不定芽进行继代或分化培养，紫花苜蓿叶片诱导形成的胚状体进行继代或分化培养进一步成熟至可见完整的再生植株；茎段茎尖培养相继建立其无菌试管苗或单个茎尖的试管苗株系，进而进入试管苗快速繁殖的第3阶段。这3个培养阶段具有各自特有的阶段性培养物特征（表1）。

表1 植物组织培养阶段性培养物特征的观察

3 讨论

植物组织培养技术广泛应用于植物生产、草业科学、森林资源、生命科学、环境生态等方面，开展植物组织培养实验教学是训练学生掌握现代生物技术最好的课程之一。例如植物组织培养中最常见的污染问题，只有让学生自己设计方案，从外植体预处理、无菌操作、培养环境等方面综合考虑，充分领悟“轻拿轻放，不许说话；瓶口倾斜，不离火焰；揭膜盖膜，顺其自然”的接种理念。在实验实施中，由于植物生长周期的不同，实验项目材料的选择上应该满足课堂实验教学的要求。教学实验体系中确定以紫花苜蓿、烟草和马铃薯3种材料互为补充，极好地解决了因实验教学学时数少、培养周期长而难以完整地观察到愈伤组织诱导培养、继代与分化培养、试管苗快速繁殖及壮苗培养3个阶段培养物特征的实际问题。此外，有条件时结合参观植物种苗科研所室与工厂化生产企业，引领学生更好、更快地步入到植物组织培养体系中，这不仅有助于加深学生对理论知识理解的完整性，而且也极好地培养了学生的思维能力和观察能力，从而提高植物组织培养实验教学水平。

［1］蒋文清.普通高中《植物组织培养》校本课程开发的现状及对策研究：以江苏省木渎高级中学为例.苏州:苏州大学硕士学位论文,2014.

［2］马跃,王丰.植物组织培养课程教学中培养大学生创造性思维的实践探索.高等农业教育,2014(11):68.

［3］黄远新,王晓雯,林呐.植物茎尖培养实验的教学实践.生物学通报,2013,48(9):56.

［4］许远.《植物组织培养》全实验教学研究.安庆师范学院学报(自然科学版),2015,21(2):137.