高中生物学STEAM校本课程教学实践研究（四）

摘 要：菊花是我国的名花，近年来随着园艺事业和菊花文化的发展，为菊花的栽培、应用开拓了广阔的市场。本论文借助课题研究和师生的课外实验开展，探究了光照时间对组织培养菊花开花率的影响，实验中利用人工控制光周期，控制组培培养瓶内菊花的开花时间和开花率。通过大量实践操作，获得初步成果。

关键词：组织培养;光周期;开花率

菊花是我国的名花，近年来随着园艺事业和菊花文化的发展，为菊花的栽培、应用开拓了广阔的市场。目前菊花的栽培和繁殖，不光运用了诱变、嫁接、组织培养等新技术，还开始通过人工控制培养条件，如光照、温度、营养等控制菊花的营养生长和花芽分化，控制菊花的开花时间和花头数量。本论文借助课题研究和师生的课外实验开展，探究了光照时间对组织培养菊花开花率的影响，实验中利用人工控制光周期，控制组织培养瓶内菊花开花时间和开花率。通过大量实践操作，获得初步成果。

一、理论基础

（一）植物组织培养概述

植物组织培养是利用植物细胞的全能性，在人工控制条件下将植物组织、器官、细胞等再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术[1]。在近几十年的时间里，植物组织培养技术成为生物工程技术应用最广和最具发展前景的分支之一，已经渗透到了农业、林业和医药业等多个领域[2]。

（二）光周期与光周期现象

光周期现象是植物对周期性的、特别是昼夜间的光暗变化及光暗时间长短的生理响应特点，清楚植物开花与日照长度的关系，对于植物种植、引种、控制开花、提高产量等实践生产具有重要指导意义。

依据植物对光周期的反应，菊花是典型的短日照植物，即日照长度只有短于其所要求的临界日长（一般在12—14小时以下），或者说暗期超过一定时数才能开花。如果在发育期每天只有8～12小时的日照时数，就能加快它们的发育，提前开花;如果处于长日照条件下，则只能进行营养生长而不能开花[3]，借助这个理论基础，我们对组织培养中的菊花苗进行光周期控制，以探究光照时间、温度等条件对菊花花芽的分化和组织培养菊花开花率的影响。

二、实验材料、試剂和仪器

（一）实验材料：无菌菊花苗

（二）实验试剂：植物组织培养试剂盒、70%酒精 、1摩尔/升 NaOH

（三）实验仪器：剪刀、镊子、消毒棉、酒精灯、火柴、培养皿、pH试纸、组培瓶、玻璃棒、量筒、塑料烧杯、电磁炉、不锈钢锅、高压灭菌锅、微量移液器、全光谱光照培养架，定时器，超净工作台，人工气候培养箱。

三、实验步骤

（一）培养基配置、分装、灭菌为了简化实验步骤，节省实验操作时间，提高实验成功率，本实验选用了市面上采购的植物组织培养试剂盒。按照试剂盒中操作说明，配置一定量的培养液，PH调节为6;将配置好的培养液分装到组织瓶，每瓶30 mL～40mL。分装的培养液后，盖上盖子，放入高压蒸汽灭菌锅灭菌，灭菌条件0.1～0.15MPa，121℃，20min。

（二）无菌菊花苗继代培养及光周期诱导花芽分化  接种前30分钟，缓冲间、接种间进行紫外灯灭菌，同时打开超净工作台风机及紫外灯。上工作台后，先用70%酒精对双手、工作台面及所用镊子、剪刀进行擦拭灭菌;点燃酒精灯后，对镊子和剪刀从头至尾过再进行灼烧灭菌。总之，整个接种过程一定要保证无菌操作。接种时，选取长势良好的无菌苗， 将带有侧芽的茎段修剪为“Y”状，接种于培养瓶中，也可用顶芽或侧芽。这种微型扦插，不经过脱分化和愈伤组织的再生，可以在较短时间内直接发育为幼苗，这样便保证了操作方便以及容易成活。营养生长期，把接种好的培养瓶放入人工气候培养箱内光照培养，光周期为12小时光照，12小时黑暗，光照强度100%，培养室温度一般保持22℃ 湿度为80%，诱导植物根和芽的分化、生长。诱导花芽分化，待菊花苗生长出4～8个叶片再进行光周期处理，将光周期改为8小时光照，16小时黑暗，其它培养条件不变，使其由营养生长向生殖生长转化，引起花芽基的分化。待花芽完全分化，花蕾形成，将培养瓶移到光照培养架上继续培养。

四、实验结果分析及经验总结

（一）实验结果分析

实验探究了光照时间对组织培养菊花开花率的影响，实验中利用人工控制光周期，对组织培养瓶内菊花进行人工诱导花芽分化，使菊花在培养瓶内开花，通过实验条件的控制，

实现了组培植物开花和花期的控制，既验证了现有的理论知识，又获得了实践操作经验，为以后相关内容的研究提供了经验指导和理论支持。

实验是在高中生实验操作中进行的探究，由于我校实验的不连续性、资金投入及指导老师专业水平的限制，实验结果缺少稳定性，开花率很低，通过网络查找，可借鉴的技术指导极少，可是该技术在研究光周期对植物的开花、结果、繁殖的研究都有重要的意义，希望有更多人能够继续该实验技术的探究。

（二）经验总结

1.培养基配制时注意生长素及细胞分裂素的比例和含量，营养生长期间应控制好培养温度和光照，避免经段生长过快，幼苗长满培养瓶，影响后期实验进行。

2.菊花对日照长度的反应是在其自身发育到一定的生理年龄时才能开始，所以先进行营养生长培养，待其生长出4～8个叶片再进行光周期处理，使其由营养生长向生殖生长转化，引起花芽的分化。

3.植物的光周期反应需要在一定的温度、良好的生长状态和充足的营养条件才能发生，也可能需要多次光周期处理才能引起花芽分化，我校采用的是北京川布兰提供的植物组织培养试剂盒，那么营养成分及激素种类、含量对这个过程的影响有待进一步探究。

4.花芽形成后，需要继续光周期诱导形成花蕾，否则，形成的花芽又会恢复营养生长，发育为叶片，这一现象在实验探究过程中多次出现。

参考文献

[1]沈惠国. 观赏菊花的栽培[J]. 园林科技 2011（3）：32-35.

[2]朱国兵.“植物组织培养”课程教材建设与教学改革的探索[J].教育与职业 2009，14：117-118.

[3] 王秉昆， 王允兰. 中国二十四番花信风是世界上最早的光周期现象[J]. 沈阳农业大学学报 1987（3）：40-43.

甘肃省教育科学“十三五”2017年度教育科学规划课题“整体备课在高中生物教学中的实践与评价”（GS [2017]GHB2082）

基金项目：甘肃省教育科学“十三五”2019年度教育科学规划课题“STEAM视域下高中生物学校本课程开发及应用研究”（GS [2019]GHB1981）

作者简介：姜晓丽 女，大学本科学历，中学一级教师，甘肃省嘉峪关市生物教师