生物课堂上,我时常鼓励学生“多提问题,争取提好问题,最好是当场难住老师的问题”。这不,前几日,在学习“植物组织培养技术的流程“”时,有学生课后问道:“为什么是先生芽而后生根呢?”

我当时就觉得这算是一个好问题(因为在自然状态下,种子萌发是“先生根后发芽的”),我之前也没有关注过这个问题,可能和大多数老师一样,觉得“本来就是这样啊!”。出于严谨和责任,我当时没有直接给出答复,担心说的不够准确而误导学生。
关于此问题,我目前的理解是:
“植物组织培养是在人为提供的实验条件下完成的,不同于自然状态下的种子萌发,起点是外植体(离体的植物器官、组织或细胞)。先“诱导生芽”,芽作为植物幼嫩组织可产生促进生根的生长素,并且生长素只能按“极性运输”的方向(即由形态学上端运输到形态学下端,如图2所示)进行运输,这样便可以促进外植体的形态学下端快速生根,从而确保试管苗的顺利形成。

展开来说,植物组织培养诱导过程通常先生芽再生根,主要有以下原因:
激素调控因素
- 植物激素在组织培养中起着关键作用。一般来说,细胞分裂素与生长素的比例对植物器官的分化有重要影响。当细胞分裂素相对含量较高,生长素含量相对较低时,有利于芽的分化;而当生长素含量相对较高,细胞分裂素含量相对较低时,促进根的形成。在组织培养的初始阶段,通常会提供较高细胞分裂素与生长素比例的培养基,以诱导外植体形成芽。
生理功能需求
- 芽的形成可以先建立起地上部分的光合作用系统。芽发育成叶,能进行光合作用,为后续根的生长以及整个植株的发育提供有机物质和能量,有利于提高组培苗的成活率和生长质量。如果先形成根,在无根毛且无地上部分提供光合产物的情况下,根的生长和存活会面临较大挑战。
遗传因素影响
- 植物细胞具有全能性,其基因表达受内外因素调控。在组织培养中,某些与芽分化相关的基因可能更容易被激活表达,使得芽先于根形成。这是植物在长期进化过程中形成的一种适应机制,优先保障地上部分的构建,以利于植株在后续生长中更好地适应环境。
《高中生物学—选1》93页
认真对待学生提出的每一个问题,既是对学生“科学思维”的有效培育,更是对自身教学能力的一次次提升。作为新时代的教师,惟有时刻保持学习和思考的意识并有所行动,才不会落伍而被淘汰。
