“植物的元素缺乏症”实验的改进

李红侠，刘小阳，高贵珍，袁宝侠，邱文静

(宿州学院 生物与食品工程学院, 安徽 宿州 234000)



“植物的元素缺乏症”实验的改进

李红侠，刘小阳，高贵珍，袁宝侠，邱文静

(宿州学院 生物与食品工程学院, 安徽 宿州 234000)

本文主要从实验方法、实验材料的培养以及实验报告的书写等方面，介绍了植物生理实验“植物的元素缺乏症”的教学改进，使学生在基本实验技能掌握的基础上，有效提高了动手能力、创新意识、科研能力和综合素质，教学效果良好。

元素；小麦；实验改进；创新能力，科研能力

随着经济全球化，社会对高等教育人才的需求由“知识型”转变为“综合性，高素质型”，提倡学生创新性思维和实践动手能力，更强调具有独立的实践操作能力，创新能力以及科研能力，培养适应和支撑我国未来产业发展、具有国际竞争力的创新型人才已成为高等教育的迫切任务[1-3]。“植物的元素缺乏症”实验是植物生理实验课中的经典实验之一[4]，是理论教学的补充，也是培养学生动手操作、创新意识、创新思维的主要途径[5]。实验教学目的在于把人类探索植物生命活动的理论知识转化为在生产实践中的应用能力，是重要而有效的手段。

“植物的元素缺乏症”实验历经时间长，实验的整个操作过程繁琐，尤其在材料的培养过程中，操作麻烦，元素缺乏症状的表现有的不太明显，难以说明问题。而传统的实验教学是老师讲解实验目的、原理、步骤、仪器的操作方法、注意事项等，学生在老师的看护下，将实验过程按照实验书操作一遍。学生完全处于一种被动状态，也养成了消极懒惰的思想，激发不起学生的学习兴趣和创新思维。为了解决上述情况，将该实验改为设计性实验，并对实验方法作以改进。在实验的前期准备阶段，引导学生查阅资料、设计实验方案、独立完成实验。教师的作用体现在“启发”学生如何完善实验方案、如何解决实验中出现的问题。实验方式的改变，使学生逐步了解、体验、掌握实验的基本思路、基本研究方法和基本研究过程，并在此基础上进行创新。

1　实验试剂、材料的改进

1.1实验试剂、培养基的配制

实验所需母液配制的准确与否，对实验结果影响很大，以往实验所需试剂均由老师配制，现改为学生分组配制，根据药品的用量和作用，将药品分为大量元素、微量元素、铁盐以及生长素。所需药品均为分析纯。让学生预习实验指导，查阅相关资料，了解药品的特性、类别，掌握药品的配制方法及注意事项，所配试剂的正确标识及试剂的贮藏条件。这种方法使学生认识到简单的试剂配制就有好多知识要学。母液的配制见表1。

原有的实验材料用溶液培养做植物的营养实验，培养过程中要不断给溶液充氧，而且每隔一段时间(一般6-7天)还要更换溶液，测定溶液的

表1　母液的配制

pH，非常麻烦，为了解决这个问题，采用“植物组织培养”固体培养基代替液体培养，省去了充氧和更换溶液的环节。植物组织培养是在无菌和人工控制的环境条件下，利用人工培养基，培养植物离体细胞、组织和器官以及控制它们生长与发育的技术[6]。在这里所用的材料是发芽的小麦完整植株，不是离体部分。其他操作和培养条件按照组培的方法和要求进行。固体培养基的配制见表2，培养基的pH为5.6-5.8。

表2　缺元素培养基配制

有的学生提出，为了尽快出现缺素症状，能不能将母液的用量适当放大，放大多少合适。学生分组配制一系列不同母液浓度的培养基，结果表明母液浓度只能放大到15 ml,否则培养基不凝固，不管怎么调pH，灭菌后有沉淀产生，溶液浑浊，不再凝固。

固体培养基的配制方案，母液、琼脂以及生长素的用量，由学生分组自行设定，整个过程以学生为主体进行，老师只起指导作用。此过程培养了学生的主体和主动参与意识，真正锻炼了学生的动手能力、思维能力和创新能力。

1.2实验材料准备的改进

原实验材料以小麦或玉米种子为试材，种子用漂白粉消毒30 min，用无菌水冲洗后放在洗净的石英砂中发芽，加蒸馏水，等幼苗长出第一片真叶时待用。这样材料准备时间长，因此，做如下改进，将小麦种子用75%的酒精消毒5 min，蒸馏水冲洗4次，置25 ℃培养箱发芽，两天芽长到1 cm左右待用。不仅操作方便，而且缩短了材料的准备时间。

2　实验培养过程的改进

2.1麦芽的移栽培养

原实验选大小一致的植株，将颈部用泡沫包裹，插入培养缸盖的孔中，并经常补充失去的水分，更换培养液，通气等，过程复杂。现改进如下，在无菌操作台内，用0.1%的升汞消毒发芽的种子，不停摇晃，时间2 min，用无菌水冲洗4-6次，期间也是不停摇动，置于灭菌的滤纸上，吸去无菌水，用消过毒的镊子将芽长几乎一致的发芽小麦，栽在不同类型的灭菌的固体培养基上，每瓶3-4株，每接一瓶，镊子用75%的棉球擦，并在火焰上灼烧，避免交叉感染，栽好，置于培养室内培养，同一类型的培养基栽种10瓶，设3次重复。培养室的温度23-25℃，光照强度2 000 lx左右，光照时间12 h/d。这个操作就是组织培养中的无菌操作过程，为以后的组织培养奠定了基础。

2.2观察记录

每天到培养室观察苗的生长情况，并做好记录。3-4星期后，将观察记录的结果总结，列于表3，植株的生长状况见图1。

图1　小麦元素缺素症状

处理完全缺氮缺磷缺钾缺钙缺镁缺硫缺铁缺铜缺锰缺硼地上株高/cm3.52±0.453.23±0.423.25±0.463.25±0.762.53±0.783.24±0.482.74±0.322.81±0.432.52±0.652.91±0.452.56±0.72叶数/片33333322222叶色绿色淡绿绿色绿色淡绿绿色淡绿淡绿绿色绿色淡绿茎色绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿色地下根数/条8±0.566±0.686±0.567±0.687±0.236±0.853±0.266±0.485±0.456±0.364±0.52最长根长/cm3.52±0.234.12±0.324.01±0.543.45±0.483.23±0.124.12±0.524.20±0.266.51±0.763.52±0.653.12±0.584.21±0.52根色白色白色白色白色白色白色白色白色白色白色白色症状叶片绿色,生长正常植株缺绿,下部叶片发黄植株绿色,下面的叶片发黄,叶柄短细叶片有缺绿斑,坏死斑,叶尖死亡叶片成钩状,叶尖或叶缘死亡,有的叶缘内卷叶缘卷曲,叶片有缺绿斑幼叶绿色,叶脉处有坏死斑叶片缺绿,无坏死斑。顶芽生长正常,叶片绿色,幼叶萎蔫幼叶正常,叶脉绿色,有小坏死斑顶芽死亡,叶片扭曲,下部死亡

2.3结果分析

从表3和图1中可以看出，完全营养液的植株最高，缺大量元素N、P、K植株的高度差别不大，缺微量元素S、Fe、Cu、Mn、B它们的高度差别也不大，缺大量元素植株的高度高于缺微量元素，同时叶片数也多于缺微量元素的。植株的根数也是缺大量元素多于缺微量元素，这可能是因为作物对大量元素需要量大，缺乏时在开始对生长影响不大，微量元素需要量少，缺乏了对生长影响较敏感。

3　实验报告撰写的改进

原实验报告是按照传统的实验报告模式，写出实验目的、原理、实验过程、结果等，现要求学生按照科学论文的格式撰写一篇科学论文，有摘要、关键词、前沿、实验方法、结果分析及讨论、参考文献。通过本次实验，学生了解了科研过程和科研方法，学生的综合素质得以全面提高，这也为以后做毕业论文打下了基础。

4　结　论

实验方法的改进，不仅培养了学生对专业的兴趣，而且加强了学生对基本理论、基础知识和基本技能的认识和掌握，调动了学生学习的主动性。学生积极查阅资料、设计方案、与老师讨论，这一过程培养了学生之间相互沟通、交流、合作的意识和团队合作精神，为大学生在就业工作中如何学会与人相处、团队协作打下坚实基础。改进实验激发了学生的科研兴趣，使学生受到科研训练，培养了学生的科学方法、科学思维和创新能力及动手操作能力，为以后做毕业论文奠定了基础；培养了学生认真观察、独立思考、综合分析、理论联系实际解决问题的能力。经过3-4周的时间，学生看到了缺素症状，很有成就感，实验兴趣大增，学生主动参与老师的科学研究并积极申请大学生科研课题。学生对植物生理学实验课更感兴趣，由应付做实验转变为主动认真做实验，实验动手操作能力得以加强，实验效果良好。

[1] 董欣. 创新型人才培养与实验教学改革的探索[J]. 实验技术与管理，2011,28(9)：142-144.

[2] 卢秀霞. 高校人才培养模式与实验教学改革的探索[J]. 科教文汇，2015,40-42.

[3] 黄晓玫，李鸿飞，黄涛. 强化培养学生实践能力和创新能力的探索与实践[J]. 实验技术与管理，2014，31(2)：1-4.

[4] 张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2010:3-4.

[5] 王伟，孟祥贵，安寅. 创新人才培养模式下的实验教学改革探索[J]. 实验科学与技术，2013,11(2)：144-146.

[6] 巩振辉，申书兴. 植物组织培养[M]. 2版.化学工业出版社，2013:1-2.

Experiment Improvement on “ Plant Deficiency Disease”

LI Hong-xia, LIU Xiao-yang, GAO Gui-zhen, YUAN Bao-xia, QIU Wen-jing

(School of Biological and Food Engineering, Suzhou University, Suzhou, Anhui 234000, China)

This study is aimed for.new actively experiment method combined material culture and writing in order to enhance the ability of study, and introducing plant physiological experiment “plant deficiency disease” of teaching improvement .The result shows that exploratory experimental teaching is feasible and effective in developing abilities of students and increasing their innovative consciousness,etc.This kind of teaching method is really effective to develop the ability of students personal learning, and strengthen their creative consciousness.

element; wheat; experiment improvement; innovation ability; scientific research ability

2016-01-20

宿州学院科学平台开放项目(2014YKF31)和宿州学院教学研究项目(2013zdjy153，2016FZ3)。

李红侠，女，安徽萧县人，硕士，宿州学院生物与食品工程学院高级实验师，研究方向为植物生理。 E-mail：szxy2016hx@163.com

时间：2016-8-17 11:31

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20160817.1131.038.html

Q945

A

1007-4260(2016)03-0151-04

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.03.038