自制培养箱探究拟南芥种植培养条件

高艳

乌鲁木齐市第61中学      830000

摘要：拟南芥是生物学研究的模式之物之一，培养拟南芥可以为学习孟德尔杂交实验奠定基础。在新疆干燥，偏见气候，无光照培养箱条件下，探索拟南芥种植培养方法。

关键词：拟南芥  种植  培养

一、拟南芥培养的意义

拟南芥（Arabidopsis thaliana），又称鼠耳芥，分布广泛，一年生草本，高20-35厘米，十字花科，总状花序顶生，花朵直径约3mm，花瓣4片，白色，匙形。长角果线形，长0.5～2厘米，每个含20～30粒种子。拟南芥的特点是植株小，生命周期短，易培养，春型拟南芥萌发后3周左右就可开花，能在6周内完成一个世代，严格自花传粉，基因高度纯合，染色体有5对，每个染色体组有7000万个碱基对，拟南芥基因组测序已完成。因其以上优点，成为遗传学研究的好材料，被称为植物中的果蝇，是目前公认的五大模式生物之一。

在高中生物教材中，孟德尔豌豆杂交实验是开启遗传学学习的首要也是重要篇章，孟德尔两大遗传学定律的提出，是以豌豆杂交实验为基础展开。在普通高中生物学课程标准（2017年版）中提出，为帮助学生打成对概念3“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的理解，促进学生生物学学科核心素养的提升，应展开模拟植物或动物性状分离的杂交实验[1]。该实验可在一定程度上帮助学生理解性状分离比形成的核心原因，为促进学生将理论与实际相结合，同时体验科学家的探索历程，笔者想利用与豌豆生殖方式类似的拟南芥模拟重复孟德尔豌豆杂交实验，而这一实验的基础是在现有条件下培养拟南芥，为学生模拟孟德尔实验奠定基础。

二、拟南芥培养条件初步探索

拟南芥在世界各地分布广泛，生活适应能力强，实验室培养一般采用无菌种植，即，在无菌条件下，种子经过75%酒精消毒，晾干后播种于MS或1/2MS固体培养基，春化48h，春化结束后，转入光照培养箱培养10天以上。条件为16小时光照（8000LX），8小时黑暗交替，待长出真叶后移苗至以蛭石，草炭土按照1:3比例混合，提前3-6小时吸水的土壤中，并用保鲜膜覆盖1-2天。移苗后放到光照培养箱中，温度22℃左右，湿度60%左右，16小时光照（10000LX），8小时黑暗交替进行培养。

实验室条件下，拟南芥培养非常容易，而我校无光照培养箱，不具备培养拟南芥的条件，且我校所在地理位置及气候环境在室外培养拟南芥存在极大难度，笔者想要带领学生在没有培养箱条件下，对拟南芥室内种植方法进行初步探索。

1、土壤：有机花土，椰糠，以2:1比例进行混合，保证土壤透气性。以13cm×45cm的花盆为容器，放入混合好的土壤至花盆2/3处，用自来水浸泡吸水至土壤表面潮湿。

2、种植方法：点播。将适量种子放于干净白纸上，将种子均匀撒在土壤表面，再在种子上轻轻撒一层土，并用保鲜膜覆盖，放置于室内窗台培养。每周浇水一次。

3、生长情况：播种一周后种子发芽，露出子叶，生长速度缓慢，两周后长出真叶，但叶片较小，一月后，莲座叶直径不到1cm。

4、分析原因并改进：（1）光照时间不足。因培养时间为11月中下旬，自然光照射，光照时间不足8小时，且早晚光照强度不够。改进措施：制作培养架，增加补光灯，补光灯用全光谱粉：蓝为5:1，功率25W，三台，使光照强度达到2000LUX以上，补光灯连接定时开关，满足16h光照，8h黑暗。效果：拟南芥生长无明显变化。（2）湿度不够。改进措施：保鲜膜持续覆盖，每天早晚两次喷水，增强湿度。效果：拟南芥生长仍无变化。（3）土壤pH不适宜。考虑到拟南芥生长最适宜pH为5.7，用土壤pH计对拟南芥生长土壤进行测量发现，土壤pH为7.5左右。改进措施：用柠檬酸配制pH5.0左右清水进行浇灌，矫正土壤pH。效果：拟南芥生长依旧缓慢。

5、小结：经过以上条件的改进，拟南芥的培养条件已经基本上满足实验室培养条件，但是拟南芥的生长速度远不及实验室中生长速度。再一次对拟南芥培养失败的原因进行分析，推测，（1）土壤营养条件无法满足拟南芥生长需求；（2）土壤pH应该严格控制在拟南芥生长的整个周期；（3）新疆气候干燥，拟南芥生长对湿度的要求极高，需要对拟南芥生长环境的湿度进行调整。综合以上，笔者对拟南芥培养条件做了全面改进。

三、自制室内培养箱

通过以上分析，我们总结出培养拟南芥最关键的几大因素是光照，pH，湿度，温度，在无任何实验器材的条件下，如何满足这些条件呢？我们开始用现有的工具对拟南芥培养条件进行最大化满足。（1）更换培养容器和土壤。我们重新选择培养容器，由大换小，用8cm*7cm*5cm迷你花盆，土壤选择草炭土：蛭石：珍珠岩按照2:1:1比例混匀，用pH=5.7的MS营养液进行浇灌。

（2）播种方式由撒播改为点播（图5.），用湿润的牙签蘸取拟南芥种子，每盆点播5-8粒，后期可根据生长情况留苗。

（3）制作简易培养箱。利用生活中易得材料，制作一个50cm*50cm*70*的框架，将种植好的拟南芥放入木架中，四周用保鲜膜包裹，用加湿器和湿度计进行保湿，使湿度控制在60%左右，再用一台补光灯从上方进行补光，补光灯连接定时开关，控制光照时长。此时，植物叶片部位光照强度可达到5000LUX。加湿器中加入冰水，以控制培养箱温度。（图1.）

（4）

在苗期和花期之间，浇灌MS营养液一次，花期之后再浇灌营养液一次，期间浇灌以pH为5.7的清水。拟南芥生长情况如图所示，与理论生长周期基本一致。图2为拟南芥突变体bril-301在自制培养箱中生长情况。

图2.依次为拟南芥突变体bril-301播种7天、14天、21天、28天生长情况

四、反思与总结

世上无难事，只要肯攀登。拟南芥的培养在实验室中非常常见，而且成活率极高。在我校不具备培养箱的条件下，笔者带领同学，一次次重复，一次次摸索，一次次改进，最后在大家的努力之下，通过利用生活中常见材料和用具，摸索出培养拟南芥的最佳条件，成功培养了拟南芥，为拟南芥杂交实验的进行奠定了基础。

对拟南芥培养条件的摸索，在生物学实验中，是微不足道的一小步，但对于一所城乡结合部学校的学生而言，是一次充满好奇的探索历程。从种质资源的获取，到培养条件的摸索，再到成功培养拟南芥，学生学会了培养拟南芥的方法，从中获得了极大的成就感，提升了学生学习生物学的兴趣，培养了不服输的精神，学会发现问题，分析问题，解决问题的科学研究思路。

主要参考文献：

[ 1 ] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018:17-18