在中學(xué)建立植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)想

摘 要：近年來植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，已滲透到生物學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，成為生物學(xué)科中的重要研究手段之一，并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)等諸領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為當(dāng)代生物科學(xué)中最有生命力的一門學(xué)科。在中學(xué)建立植物組織培養(yǎng)室在客觀上有了需求。試圖從一個(gè)中學(xué)一線教師的角度就中學(xué)建立組培室的可行性、現(xiàn)實(shí)需求性、建立的意義等方面做一點(diǎn)有益的思考，就實(shí)驗(yàn)室的功能室構(gòu)成與建立提供一些粗淺的建議。

關(guān)鍵詞：中學(xué);植物組織培養(yǎng);組培實(shí)驗(yàn)室;設(shè)想;分布圖

植物組織培養(yǎng)（Plant tissue culture）是指在無菌條件下，將離體的植物器官（根、莖、葉、花等）、組織（如形成層、花粉或花藥等）、細(xì)胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適當(dāng)?shù)臏囟?、光照等培養(yǎng)條件，使其長成完整的植株的一門技術(shù)。1958年，美國植物學(xué)家斯圖爾德（F. C. Steward）等人，用胡蘿卜韌皮部的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，終于得到了完整植株，并且這一植株能夠開花結(jié)果，證實(shí)了細(xì)胞全能性的預(yù)言，這是植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)踐的開端。60多年來，植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到迅速發(fā)展，植物快速繁殖、無病毒種苗生產(chǎn)獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益;同時(shí)為挽救珍稀瀕危物種提供可能;可以解決藥用野生植物資源短缺問題。這一技術(shù)被日益廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥業(yè)，在產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也成為最具生命力的一門新型學(xué)科。

隨著中國教育改革的不斷深入和新課改全面實(shí)施，國家逐步加大了對(duì)基礎(chǔ)教育的財(cái)政支持力度，由此在中學(xué)建立植物組織培養(yǎng)室在客觀上有了依據(jù)。本文試圖從一個(gè)中學(xué)一線教師的角度就中學(xué)建立組培室的基礎(chǔ)、可行性、需求性以及建立的意義諸方面做一個(gè)初步的探討，以拋磚引玉，并為組培室最終進(jìn)入中學(xué)校園做一點(diǎn)微薄的貢獻(xiàn)。

一、在中學(xué)建立組培實(shí)驗(yàn)室的意義

（一）為了適應(yīng)新課改的需求——教學(xué)實(shí)施

1.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《生物（選修1）生物技術(shù)實(shí)踐》專題3 “植物的組織培養(yǎng)技術(shù)”中有兩個(gè)課題：課題1，菊花的組織培養(yǎng)（P31-36）;課題2，月季的花藥培養(yǎng)（P37-40）。這都涉及植物組織培養(yǎng)技術(shù)的實(shí)踐，必須在組培實(shí)驗(yàn)室中完成。

2.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《生物（選修3）現(xiàn)代生物科技專題》專題2 細(xì)胞工程2.1 植物細(xì)胞工程2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)“實(shí)驗(yàn)? 胡蘿卜的組織培養(yǎng)”，也要在組培實(shí)驗(yàn)室中完成。

（二）學(xué)校通用技術(shù)選修課的要求——學(xué)科滲透

《高中通用技術(shù)選修4：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)》專題3“無土栽培”可以和組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室共用化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和溫室。

（三）滿足生物興趣小組的要求——課外研究

讓少部分學(xué)有所長、學(xué)有所專的學(xué)生能夠直接參與到科學(xué)探究實(shí)踐中，不僅為其進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更讓素質(zhì)教育全面落到實(shí)處。如果今后能夠良性發(fā)展（若能與本地大學(xué)的相關(guān)學(xué)院和學(xué)科建立聯(lián)系），則非常有利于學(xué)生的后續(xù)發(fā)展。

二、組培室建立的條件即可行性

（一）原有實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備器材的有效利用

1.原有實(shí)驗(yàn)室的改造：在現(xiàn)有條件下，為節(jié)約成本，可以將生物實(shí)驗(yàn)室改造為適應(yīng)植物組織培養(yǎng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，面積較大，可以容納更多的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也非常便于原有實(shí)驗(yàn)臺(tái)、水池、照明系統(tǒng)等的再利用。

2.實(shí)驗(yàn)室中已有設(shè)備與儀器工具的利用。如溫箱、玻璃器皿（試管、三角瓶、培養(yǎng)皿等）、操作工具（解剖刀——?jiǎng)游飳?shí)驗(yàn)已經(jīng)不再廣泛開展、接種針）。

（二）新教學(xué)樓頂樓教室的改造以及樓頂建立溫室。這一方面充分利用了學(xué)校現(xiàn)有場地和資源，另一方面充分利用自然光源，節(jié)省成本。

（三）應(yīng)該是可以核算出一個(gè)小型組培室的成本的，但由于自己所占有的資料有限，對(duì)相關(guān)建筑材料和儀器設(shè)備的價(jià)格了解有限，就個(gè)人而言很難給出確切的核算，可以聘請(qǐng)相關(guān)的專業(yè)人士或與相關(guān)的商家取得聯(lián)系。

三、組培實(shí)驗(yàn)室的建立

（一）分布圖設(shè)計(jì)（自己繪圖）

組培室最好選擇在空氣清新、光線充足、通風(fēng)良好、環(huán)境清潔、水電齊備、交通便利的地方。盡量避開各種污染源，以利于組培的順利進(jìn)行，降低培養(yǎng)過程的污染率。對(duì)于中學(xué)而言，最好因地制宜地利用現(xiàn)有房舍，進(jìn)行改造，做到因陋就簡，既能開展研究，也不會(huì)花費(fèi)過多。

1.為減少污染，組織培養(yǎng)室要設(shè)走道，人員從外邊進(jìn)入，先經(jīng)過一個(gè)緩沖區(qū)（f）;

2.培養(yǎng)室最好建在南面，兩面采光，加大窗戶，盡量考慮到利用自然光。

3.接種室應(yīng)盡量小一點(diǎn)，但要考慮超凈工作臺(tái)的寬度，故門應(yīng)該設(shè)計(jì)成雙扇滑門。

4.培養(yǎng)室也不宜過大，門應(yīng)該設(shè)計(jì)為滑門，便于保溫，節(jié)省能源。

（二）實(shí)驗(yàn)室組成

1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

藥品的貯備、稱量、溶解;培養(yǎng)基的配制、分裝、包扎;植物材料的預(yù)處理等。要求寬敞明亮，便于多放置實(shí)驗(yàn)臺(tái)和相關(guān)設(shè)備，可使多人同時(shí)工作——學(xué)生實(shí)驗(yàn)室。通風(fēng)條件要好，地面應(yīng)進(jìn)行防滑處理。應(yīng)具備工作臺(tái)、藥品柜（存放藥品）、防塵櫥（放置培養(yǎng)容器）、水池、冰箱（貯藏母液）、天平（稱量：分析天平、扭力天平、托盤天平）、加熱器（溶解瓊脂，一般選用電爐）、蒸餾水器、酸度計(jì)等。

可在房間的角落設(shè)置換氣窗和水槽，用于器具的洗滌、干燥、保存;培養(yǎng)基和培養(yǎng)器皿的滅菌。

2.緩沖間（準(zhǔn)備室）

在無菌室外留出一過道或走廊，應(yīng)該設(shè)置鞋架、衣帽掛鉤，用于放置實(shí)驗(yàn)用拖鞋（也可用一次性鞋套代替）、工作服、工作帽。

3.接種室

這是植物組織培養(yǎng)最重要的功能室，用于材料的消毒、接種、培養(yǎng)物的轉(zhuǎn)移、試管苗的繼代等無菌操作。一般面積相對(duì)要小一些，10平方米以內(nèi)為宜。

（1）無菌操作間

強(qiáng)調(diào)密封性，環(huán)境干燥，光照充足;墻面與地面材料要能防腐蝕，易于消毒;配置推拉門，安裝紫外滅菌燈，要安裝空調(diào)等溫控設(shè)備;還需要超凈工作臺(tái)（或接種箱）、接種器械（鑷子、剪刀、解剖刀、接種針、接種環(huán)、酒精燈、試管架等）、整套滅菌接種玻璃器皿、藥品等。

（2）超凈工作臺(tái)

超凈工作臺(tái)可基本滿足植物組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)局部工作區(qū)域潔凈度的需求，其工作原理是通過風(fēng)機(jī)將空氣吸入預(yù)過濾器，經(jīng)由靜壓箱進(jìn)入高效過濾器過濾，將過濾后的空氣以垂直或水平氣流的狀態(tài)送出，使操作區(qū)域達(dá)到百級(jí)潔凈度，保證生產(chǎn)對(duì)環(huán)境潔凈度的要求。

超凈工作臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便舒適、工作效率高、預(yù)備時(shí)間短;在組織培養(yǎng)等工廠化生產(chǎn)中，接種工作量很大，需經(jīng)常長久地工作，超凈工作臺(tái)是理想的選擇。為減少成本，可用接種箱代替超凈工作臺(tái)，但效率較低，污染率會(huì)增高。

4.溫控光培養(yǎng)室

培養(yǎng)接種物及試管苗的場所，應(yīng)滿足必需的溫度、濕度和通風(fēng)等條件。可分為光培養(yǎng)室和暗培養(yǎng)室。

光培養(yǎng)室首先要有照明設(shè)施，可在屋頂安裝日光燈，但為節(jié)省成本、提倡環(huán)保，最好要設(shè)計(jì)為塑料大棚或玻璃溫室，可以將溫室建在教學(xué)樓頂。其次需要培養(yǎng)架（能控制溫度、光照、濕度）、溫度計(jì)、濕度計(jì)、室內(nèi)控溫設(shè)備等。

暗培養(yǎng)室可參照光培養(yǎng)室設(shè)置，用于組織的脫分化等無光

培養(yǎng)。

5.輔助實(shí)驗(yàn)室（中學(xué)目前可能很難設(shè)立）

細(xì)胞培養(yǎng)室、顯微鏡室等。

四、組培室的管理與使用

（一）建立專人管理制度——實(shí)驗(yàn)員

實(shí)驗(yàn)室的日常管理（衛(wèi)生清理、設(shè)備維護(hù)、日常消毒等）;學(xué)生實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備（藥品提供、儀器用具的配給、實(shí)驗(yàn)小組的統(tǒng)籌安排等）;與其他相關(guān)單位的聯(lián)絡(luò)與交流等。在條件成熟后組培室可向社會(huì)開放：與一些本地大學(xué)的組培室建立長期合作關(guān)系，既可以獲得技術(shù)上的指導(dǎo)（可以不設(shè)一些實(shí)驗(yàn)室，如輔助實(shí)驗(yàn)室中的細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室和生化分析實(shí)驗(yàn)室，直接利用大學(xué)內(nèi)先進(jìn)的高價(jià)儀器，節(jié)省成本），也可以適當(dāng)進(jìn)行業(yè)務(wù)合作（讓中學(xué)生興趣小組進(jìn)入大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中參與真正的科學(xué)研究），這樣一旦形成良性互動(dòng)，不僅有利于學(xué)生的培養(yǎng)，更重要的是，也可以讓實(shí)驗(yàn)室的利用效率最大化，更可能打開另一扇中學(xué)生走向社會(huì)的大門。

（二）積極開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)室

如前所述，植物組培是新課改的主要內(nèi)容之一，所以中學(xué)所建立的組培室主要為新課程服務(wù)，為學(xué)生展開自主性實(shí)驗(yàn)服務(wù)，應(yīng)該盡量讓每個(gè)孩子都有機(jī)會(huì)親自參與組織培養(yǎng)的全過程，在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中思考，并最終可以看到自己的成果。但要給學(xué)生交代清楚實(shí)驗(yàn)室守則和安全意識(shí)，主要是要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自身安全;另外也要顧及實(shí)驗(yàn)室儀器、裝備、器皿等的安全，同時(shí)要強(qiáng)調(diào)避免造成實(shí)驗(yàn)室大面積污染。

（三）教師進(jìn)行實(shí)踐的場所——研究室

完備的設(shè)施和先進(jìn)的儀器，為教師進(jìn)行研究性教學(xué)提供了有力支持，可為教師向研究型、學(xué)者型轉(zhuǎn)化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并成為師生研究性學(xué)習(xí)的前沿陣地。

心有多遠(yuǎn)，夢想就有多遠(yuǎn)。讓我們迎改革開放之春風(fēng)，挾教育改革之利劍，為組培室早日進(jìn)入中學(xué)課堂而努力奮斗！

參考文獻(xiàn)：

曹孜義，劉國民.實(shí)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)教程[M].甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

作者簡介：袁偉民（1976—），男，漢族，甘肅榆中人，中學(xué)一級(jí)教師，蘭州第五中學(xué)學(xué)生處副主任，本科，研究方向：高中生物教學(xué)工作;關(guān)注高中生物新課程改革、全國初高中新課改、中學(xué)生思想道德建設(shè)等的動(dòng)向。

編輯 郭小琴