高中生物學(xué)STEAM校本課程教學(xué)實(shí)踐研究（四）

摘 要：菊花是我國(guó)的名花，近年來(lái)隨著園藝事業(yè)和菊花文化的發(fā)展，為菊花的栽培、應(yīng)用開拓了廣闊的市場(chǎng)。本論文借助課題研究和師生的課外實(shí)驗(yàn)開展，探究了光照時(shí)間對(duì)組織培養(yǎng)菊花開花率的影響，實(shí)驗(yàn)中利用人工控制光周期，控制組培培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)菊花的開花時(shí)間和開花率。通過(guò)大量實(shí)踐操作，獲得初步成果。

關(guān)鍵詞：組織培養(yǎng);光周期;開花率

菊花是我國(guó)的名花，近年來(lái)隨著園藝事業(yè)和菊花文化的發(fā)展，為菊花的栽培、應(yīng)用開拓了廣闊的市場(chǎng)。目前菊花的栽培和繁殖，不光運(yùn)用了誘變、嫁接、組織培養(yǎng)等新技術(shù)，還開始通過(guò)人工控制培養(yǎng)條件，如光照、溫度、營(yíng)養(yǎng)等控制菊花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和花芽分化，控制菊花的開花時(shí)間和花頭數(shù)量。本論文借助課題研究和師生的課外實(shí)驗(yàn)開展，探究了光照時(shí)間對(duì)組織培養(yǎng)菊花開花率的影響，實(shí)驗(yàn)中利用人工控制光周期，控制組織培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)菊花開花時(shí)間和開花率。通過(guò)大量實(shí)踐操作，獲得初步成果。

一、理論基礎(chǔ)

（一）植物組織培養(yǎng)概述

植物組織培養(yǎng)是利用植物細(xì)胞的全能性，在人工控制條件下將植物組織、器官、細(xì)胞等再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的其他產(chǎn)品的技術(shù)[1]。在近幾十年的時(shí)間里，植物組織培養(yǎng)技術(shù)成為生物工程技術(shù)應(yīng)用最廣和最具發(fā)展前景的分支之一，已經(jīng)滲透到了農(nóng)業(yè)、林業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域[2]。

（二）光周期與光周期現(xiàn)象

光周期現(xiàn)象是植物對(duì)周期性的、特別是晝夜間的光暗變化及光暗時(shí)間長(zhǎng)短的生理響應(yīng)特點(diǎn)，清楚植物開花與日照長(zhǎng)度的關(guān)系，對(duì)于植物種植、引種、控制開花、提高產(chǎn)量等實(shí)踐生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。

依據(jù)植物對(duì)光周期的反應(yīng)，菊花是典型的短日照植物，即日照長(zhǎng)度只有短于其所要求的臨界日長(zhǎng)（一般在12—14小時(shí)以下），或者說(shuō)暗期超過(guò)一定時(shí)數(shù)才能開花。如果在發(fā)育期每天只有8～12小時(shí)的日照時(shí)數(shù)，就能加快它們的發(fā)育，提前開花;如果處于長(zhǎng)日照條件下，則只能進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)而不能開花[3]，借助這個(gè)理論基礎(chǔ)，我們對(duì)組織培養(yǎng)中的菊花苗進(jìn)行光周期控制，以探究光照時(shí)間、溫度等條件對(duì)菊花花芽的分化和組織培養(yǎng)菊花開花率的影響。

二、實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器

（一）實(shí)驗(yàn)材料：無(wú)菌菊花苗

（二）實(shí)驗(yàn)試劑：植物組織培養(yǎng)試劑盒、70%酒精 、1摩爾/升 NaOH

（三）實(shí)驗(yàn)儀器：剪刀、鑷子、消毒棉、酒精燈、火柴、培養(yǎng)皿、pH試紙、組培瓶、玻璃棒、量筒、塑料燒杯、電磁爐、不銹鋼鍋、高壓滅菌鍋、微量移液器、全光譜光照培養(yǎng)架，定時(shí)器，超凈工作臺(tái)，人工氣候培養(yǎng)箱。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

（一）培養(yǎng)基配置、分裝、滅菌為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟，節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)成功率，本實(shí)驗(yàn)選用了市面上采購(gòu)的植物組織培養(yǎng)試劑盒。按照試劑盒中操作說(shuō)明，配置一定量的培養(yǎng)液，PH調(diào)節(jié)為6;將配置好的培養(yǎng)液分裝到組織瓶，每瓶30 mL～40mL。分裝的培養(yǎng)液后，蓋上蓋子，放入高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，滅菌條件0.1～0.15MPa，121℃，20min。

（二）無(wú)菌菊花苗繼代培養(yǎng)及光周期誘導(dǎo)花芽分化 ?接種前30分鐘，緩沖間、接種間進(jìn)行紫外燈滅菌，同時(shí)打開超凈工作臺(tái)風(fēng)機(jī)及紫外燈。上工作臺(tái)后，先用70%酒精對(duì)雙手、工作臺(tái)面及所用鑷子、剪刀進(jìn)行擦拭滅菌;點(diǎn)燃酒精燈后，對(duì)鑷子和剪刀從頭至尾過(guò)再進(jìn)行灼燒滅菌?？傊?，整個(gè)接種過(guò)程一定要保證無(wú)菌操作。接種時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)良好的無(wú)菌苗， 將帶有側(cè)芽的莖段修剪為“Y”狀，接種于培養(yǎng)瓶中，也可用頂芽或側(cè)芽。這種微型扦插，不經(jīng)過(guò)脫分化和愈傷組織的再生，可以在較短時(shí)間內(nèi)直接發(fā)育為幼苗，這樣便保證了操作方便以及容易成活。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，把接種好的培養(yǎng)瓶放入人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)光照培養(yǎng)，光周期為12小時(shí)光照，12小時(shí)黑暗，光照強(qiáng)度100%，培養(yǎng)室溫度一般保持22℃ 濕度為80%，誘導(dǎo)植物根和芽的分化、生長(zhǎng)。誘導(dǎo)花芽分化，待菊花苗生長(zhǎng)出4～8個(gè)葉片再進(jìn)行光周期處理，將光周期改為8小時(shí)光照，16小時(shí)黑暗，其它培養(yǎng)條件不變，使其由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，引起花芽基的分化。待花芽完全分化，花蕾形成，將培養(yǎng)瓶移到光照培養(yǎng)架上繼續(xù)培養(yǎng)。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（一）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)探究了光照時(shí)間對(duì)組織培養(yǎng)菊花開花率的影響，實(shí)驗(yàn)中利用人工控制光周期，對(duì)組織培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)菊花進(jìn)行人工誘導(dǎo)花芽分化，使菊花在培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)開花，通過(guò)實(shí)驗(yàn)條件的控制，

實(shí)現(xiàn)了組培植物開花和花期的控制，既驗(yàn)證了現(xiàn)有的理論知識(shí)，又獲得了實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，為以后相關(guān)內(nèi)容的研究提供了經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)和理論支持。

實(shí)驗(yàn)是在高中生實(shí)驗(yàn)操作中進(jìn)行的探究，由于我校實(shí)驗(yàn)的不連續(xù)性、資金投入及指導(dǎo)老師專業(yè)水平的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺少穩(wěn)定性，開花率很低，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找，可借鑒的技術(shù)指導(dǎo)極少，可是該技術(shù)在研究光周期對(duì)植物的開花、結(jié)果、繁殖的研究都有重要的意義，希望有更多人能夠繼續(xù)該實(shí)驗(yàn)技術(shù)的探究。

（二）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1.培養(yǎng)基配制時(shí)注意生長(zhǎng)素及細(xì)胞分裂素的比例和含量，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期間應(yīng)控制好培養(yǎng)溫度和光照，避免經(jīng)段生長(zhǎng)過(guò)快，幼苗長(zhǎng)滿培養(yǎng)瓶，影響后期實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。

2.菊花對(duì)日照長(zhǎng)度的反應(yīng)是在其自身發(fā)育到一定的生理年齡時(shí)才能開始，所以先進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)培養(yǎng)，待其生長(zhǎng)出4～8個(gè)葉片再進(jìn)行光周期處理，使其由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，引起花芽的分化。

3.植物的光周期反應(yīng)需要在一定的溫度、良好的生長(zhǎng)狀態(tài)和充足的營(yíng)養(yǎng)條件才能發(fā)生，也可能需要多次光周期處理才能引起花芽分化，我校采用的是北京川布蘭提供的植物組織培養(yǎng)試劑盒，那么營(yíng)養(yǎng)成分及激素種類、含量對(duì)這個(gè)過(guò)程的影響有待進(jìn)一步探究。

4.花芽形成后，需要繼續(xù)光周期誘導(dǎo)形成花蕾，否則，形成的花芽又會(huì)恢復(fù)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，發(fā)育為葉片，這一現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中多次出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈惠國(guó). 觀賞菊花的栽培[J]. 園林科技 2011（3）：32-35.

[2]朱國(guó)兵.“植物組織培養(yǎng)”課程教材建設(shè)與教學(xué)改革的探索[J].教育與職業(yè) 2009，14：117-118.

[3] 王秉昆， 王允蘭. 中國(guó)二十四番花信風(fēng)是世界上最早的光周期現(xiàn)象[J]. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1987（3）：40-43.

甘肅省教育科學(xué)“十三五”2017年度教育科學(xué)規(guī)劃課題“整體備課在高中生物教學(xué)中的實(shí)踐與評(píng)價(jià)”（GS [2017]GHB2082）

基金項(xiàng)目：甘肅省教育科學(xué)“十三五”2019年度教育科學(xué)規(guī)劃課題“STEAM視域下高中生物學(xué)校本課程開發(fā)及應(yīng)用研究”（GS [2019]GHB1981）

作者簡(jiǎn)介：姜曉麗 女，大學(xué)本科學(xué)歷，中學(xué)一級(jí)教師，甘肅省嘉峪關(guān)市生物教師