不同濃度的赤霉素溶液對豌豆芽生長發(fā)育的影響

本期點評專家

張平柯" 湖南第一師范學(xué)院教授、湖南省青少年科技教育協(xié)會常務(wù)副理事長、中國發(fā)明協(xié)會中小學(xué)創(chuàng)造教育分會副會長、中國青少年科技教育工作者協(xié)會教師教育專業(yè)委員會委員、中國教育學(xué)會科學(xué)教育分會理事。

赤霉素在種子萌發(fā)和休眠中的調(diào)控作用已得到廣泛認(rèn)知，它能促進種子萌發(fā)和細(xì)胞的分裂、分化與生長，從而使植株增高。完成“植物激素”這一章節(jié)的學(xué)習(xí)后，生物興趣小組的幾位同學(xué)繼續(xù)查找資料，不斷摸索，開展了“不同濃度的赤霉素溶液對豌豆芽生長發(fā)育的影響”探究實驗。

一、實驗準(zhǔn)備

選取若干顆粒飽滿、無霉變的豌豆種子，在清水中浸泡4小時。將這些種子隨機分為若干組，每10顆種子等間距平鋪在具有一定硬度的紙巾的對折線上，對折紙巾，用橡皮筋捆綁，使之成為“一捆”（如圖1）。

查找并參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，配制若干等差質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度的赤霉素溶液（清水組、400 mg/L、800 mg/L、1200 mg/L、1600 mg/L、2000 mg/L），將其倒入若干同等規(guī)格的潔凈燒杯中，溶液高度統(tǒng)一為5 mm。隨后，在每個燒杯中隨機放入“兩捆”種子（如圖2），統(tǒng)一置于23 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，保持空氣濕度為60%～70%，并進行遮光處理。

實驗開始后，定時并持續(xù)對豌豆種子發(fā)芽和生長發(fā)育的情況進行觀察，測量其根長、莖長并記錄（如圖3）。實驗結(jié)束后，運用EXCEL軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并繪圖。

二、實驗結(jié)果與分析

1.不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的赤霉素溶液對豌豆芽莖部生長的影響

由圖4中的數(shù)據(jù)可知，在實驗開始后的第3天，施用赤霉素溶液的實驗組較清水組已普遍表現(xiàn)出發(fā)芽速度更快的優(yōu)勢。實驗第3天到第6天，對比各實驗組與清水組的平均莖長數(shù)值發(fā)現(xiàn)：低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的赤霉素溶液能夠促進豌豆芽的莖部生長，如400 mg/L、800 mg/L、1200 mg/L和1600 mg/L實驗組，而高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的赤霉素溶液則表現(xiàn)為抑制莖部生長（2000 mg/L實驗組）。其中，1200 mg/L實驗組的平均莖長數(shù)值顯著高于其他組。

以上分析說明，施用適宜濃度的赤霉素溶液能夠加快細(xì)胞的分裂、分化，提高豌豆芽的發(fā)芽率及促進莖部生長，其生理作用表現(xiàn)出“低濃度促進、高濃度抑制”的特點。

2.不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的赤霉素溶液對豌豆芽根部生長的影響

由圖5中的數(shù)據(jù)可知，低質(zhì)量分?jǐn)?shù)組（400 mg/L和800 mg/L）的平均根長和清水組基本相當(dāng)；顯著促進莖部生長的1200 mg/L實驗組的平均根長數(shù)值卻大幅度下降；高質(zhì)量分?jǐn)?shù)2000 mg/L實驗組則表現(xiàn)為強烈抑制根部生長的趨勢。以上分析表明，豌豆芽不同器官對赤霉素的敏感程度不同，表現(xiàn)為莖部強于根部，即赤霉素促進豌豆芽生長發(fā)育的作用部位主要是莖部。

此外，在該實驗過程中，我們還特別關(guān)注到：2000 mg/L實驗組中的豌豆芽的生長發(fā)育情況不佳，除了平均莖長與平均根長顯著低于其他各組外，還出現(xiàn)了根部發(fā)黃的現(xiàn)象。

實驗結(jié)束后，我們將該組的豌豆芽重新置于清水中繼續(xù)培養(yǎng)，跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)：其根部發(fā)黃的現(xiàn)象隨時間的推移而逐漸緩解，莖部和根部繼而表現(xiàn)出良好的生長態(tài)勢。這一實驗現(xiàn)象和上述實驗結(jié)果保持一致，也從側(cè)面驗證了“高濃度赤霉素溶液抑制豌豆芽根部生長”的實驗結(jié)論。

三、實驗反思與收獲

通過本實驗，我們對赤霉素對植物的生理作用有了更深刻的理解，并懂得了如何將課本中學(xué)到的生物學(xué)原理應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。相比于教材中的“探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度”實驗，本實驗有以下兩點創(chuàng)新：

第一，豌豆具有種子顆粒大、易發(fā)芽、易生根等優(yōu)點，選用豌豆作為實驗材料，提升了實驗開展的可行性，大大縮短了實驗周期。

第二，如何做到豌豆種子在發(fā)芽、生根的過程中不爛種、不爛根是實驗成功的關(guān)鍵。本實驗在傳統(tǒng)的紗布鋪蓋濾筐催芽法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新種子催芽方式，采用紙巾包裹催芽法。這種方法既能讓赤霉素溶液持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用，又能保證種子生根發(fā)芽的適宜濕度條件，還能有效避免種子爛根，大大提高了實驗的成功率。（指導(dǎo)老師：尚莉萍" "包金龍）

[本文系廣州市海珠區(qū)教育科學(xué)規(guī)劃2021年度立項課題“活動育人理念下高中生物學(xué)社會責(zé)任教育的實踐研究”（立項號：2021C061）研究成果]

專家點評

本實驗設(shè)計具有創(chuàng)新性。實驗采用的紙巾包裹催芽法能讓赤霉素溶液持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用，相比先用赤霉素溶液浸泡處理一段時間后再用常規(guī)方法培植有一定的創(chuàng)新性。

本實驗在控制變量方面做得較好?！懊總€燒杯中隨機放入‘兩捆’種子”和將實驗樣本“統(tǒng)一置于23 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，保持空氣濕度為60%～70%，并進行遮光處理”等做法都體現(xiàn)了作者在控制變量方面的意識。

本實驗在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和表達(dá)等方面也做得較好，論文的邏輯性較強。

建議進一步開展有光照情況下的對比實驗。

（欄目編輯" 田春憶）