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

        2021-09-10 07:22:44姜曉麗
        高考·上 2021年1期
        關(guān)鍵詞:光周期組織培養(yǎng)

        摘 要:菊花是我國(guó)的名花,近年來隨著園藝事業(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),或者說暗期超過一定時(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)選用了市面上采購的植物組織培養(yǎng)試劑盒。按照試劑盒中操作說明,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再進(jìn)行灼燒滅菌??傊?,整個(gè)接種過程一定要保證無菌操作。接種時(shí),選取長(zhǎng)勢(shì)良好的無菌苗, 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

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