2,4-D對碰碰香插枝生根的影響

王 穎 許 藝 張夢雅 陳秉初 陳文榮

(浙江師范大學化學與生命科學學院 金華 321004)

“探究2,4-D對插枝生根的作用”是浙科版高中生物學教材必修3中的探究實驗，對于學生實驗設(shè)計能力、實驗操作能力以及實驗探究能力的培養(yǎng)具有重要意義。教材未對實驗材料、2,4-D濃度以及實驗注意事項進行詳細說明，這就使得活動形式完全開放。在增加探究性的同時，也提高了教學實踐的難度。植物種類的選擇和2,4-D濃度梯度的確定是實驗的關(guān)鍵。

目前，已有一線教師選擇柳條、迎春、富貴竹等材料進行探究實驗[1，2]，由于柳條、迎春等木本植物生根速度慢，而富貴竹成本又較高，該實驗仍然需要進一步完善。

碰碰香(Plectranthustomentosa)又名一抹香，為唇形科(Lamiaceae)植物，因其觸碰后會發(fā)出清香怡人的氣味而得“碰碰香”的稱號[3]。碰碰香喜愛陽光，不耐潮濕，全年可全日照培養(yǎng)，但也比較耐陰，在夏季具有提神醒腦、驅(qū)蚊趕蠅的功效，葉片既可食用，也能入藥，具有抗菌消炎的作用[4]。此外，碰碰香發(fā)根速度快，容易栽培，市場價格便宜。碰碰香通過播種、扦插和分株等多種方法繁殖，但園藝實踐中通常以扦插繁殖為主。本文經(jīng)過篩選后選擇成本低廉、生根迅速，同時容易插條存活的碰碰香作為實驗材料，通過預實驗探索碰碰香插條生根的最適2,4-D濃度，并對實驗材料的處理和環(huán)境條件的控制進行了改進，旨在為高中生物學實驗教學提供一套可行性較高的方案。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 于2018年4月22日將長勢基本一致的144株碰碰香剪下約6～7cm，每株植株頂端留3～4片葉子。

1.2 實驗試劑 2,4-D粉劑(99.9%)由于難溶于水，因此需要先將25mg粉劑溶于5mL無水酒精中，再在容量瓶中用蒸餾水定容至1000mL作為母液備用。用蒸餾水分別配制成2.5×10-7g/L、 2.5×10-6g/L、 2.5×10-5g/L、 2.5×10-4g/L、 2.5×10-3g/L的2,4-D溶液。

1.3 實驗方法 將植株下部分別浸泡在試液中24h，浸泡深度約為3cm。共設(shè)六個處理，濃度分別為0g/L(對照)、2.5×10-7g/L、 2.5×10-6g/L、 2.5×10-5g/L、 2.5×10-4g/L、 2.5×10-3g/L的2,4-D溶液。每個處理設(shè)置3個重復，每8株為1個重復。浸泡完畢后在陰涼處晾干12h。再把碰碰香移栽到用椰糠制成的基質(zhì)中，深入3cm左右，同時澆透水，再將材料置于自動人工氣候?qū)嶒炇疫M行培養(yǎng)，設(shè)置溫度為25℃，光照為2000lx，同時保證較高的空氣濕度，注意通風，適時補水(水分過多容易導致碰碰香出現(xiàn)爛根致死現(xiàn)象)，每隔5d觀察植物生長情況和生根情況并統(tǒng)計每組存活植株的數(shù)量、生根的數(shù)量以及生根的長度。實驗時間為15d。

1.4 數(shù)據(jù)處理 每個處理的根長使用winRHIZO進行測量，用Excel統(tǒng)計每組碰碰香的平均生根數(shù)量、平均根長以及標準差，采用SPSS軟件進行Duncan檢驗和單因素方差分析比較不同處理間的差異(P=0.05)，最后利用SigmaPlot制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度2,4-D對碰碰香存活率和生根數(shù)量的影響 不同2,4-D濃度對碰碰香成活數(shù)量和生根數(shù)量影響不同(圖1)。從插穗的成活數(shù)量來看，2.5×10-3g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香在15d后全部死亡，對照組和2.5×10-4g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香均出現(xiàn)死亡個體，分別死亡5株和2株。其余組插穗全部成活。由表1可知，在0g/L～2.5×10-3g/L濃度范圍內(nèi)，隨著2,4-D濃度的上升，碰碰香生根數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中2.5×10-5g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香平均生根數(shù)量最多，達33根，對照組生根數(shù)量不到10根，其余成活的三組生根數(shù)量均在15根以上。此外，六個處理中，2.5×10-5g/L和2.5×10-6g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香最先長出根，其余成活的3組在第5～10d內(nèi)也相繼長出根，其中，對照組長根所需時間最久。

圖1 不同濃度2,4-D對碰碰香生根的影響(第15d)

表1 不同時期各濃度2,4-D對碰碰香存活率和生根數(shù)量的影響

2.2 不同濃度2,4-D對碰碰香生根長度的影響 不同2,4-D濃度對碰碰香生根長度的影響也不同，且組間差異顯著，呈現(xiàn)低濃度2,4-D溶液促進生根，高濃度2,4-D溶液抑制甚至殺死植物的趨勢(圖2)。在一定范圍內(nèi)，隨著2,4-D溶液濃度的上升，碰碰香平均生根長度先上升后逐漸下降。對照組平均生根長度僅為6.04mm；2.5×10-7g/L 2,4-D溶液處理的生根長度略有上升，達到6.56mm；2.5×10-6g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香平均生根長度最長，為10.35mm。當濃度超過2.5×10-6g/L時，碰碰香平均生根長度開始下降，2.5×10-5g/L和2.5×10-4g/L 2,4-D溶液處理的平均根長分別為9.81mm和9.28mm；2.5×10-3g/L 2,4-D溶液導致了植物死亡，說明在2.5×10-4g/L～2.5×10-3g/L 2,4-D濃度之間已經(jīng)開始出現(xiàn)抑制根生長的現(xiàn)象。

圖2 不同濃度2,4-D對碰碰香生根長度的影響

3 討論與結(jié)論

“探究2，4-D對插枝生根的作用”實驗中材料的選擇是關(guān)鍵，合適的材料具有高成功率，發(fā)根速度快，對2,4-D的響應(yīng)靈敏。碰碰香與柳條、迎春和富貴竹等植物相比，在成本、時間和實驗效果上都更有優(yōu)勢。首先，碰碰香容易栽培，插條更易存活，且相較于柳條、迎春等在插條過程中不易出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象；其次，碰碰香受到觸碰能散發(fā)出香氣的特性也能增加實驗的趣味性，提高學生的學習興趣；同時，碰碰香價格低廉，一般花卉市場均可買到，容易獲?。欢?，碰碰香剪去枝條上端后，重新生長速度快，可在次年重新投入實驗使用。最后，碰碰香具有良好的實驗效果。碰碰香為草本植物，生根速度較快，通過我們的實驗表明，其能在15d內(nèi)出現(xiàn)理想的實驗結(jié)果，大大縮短了實驗周期，為教師靈活安排實驗教學時間增加了可能性。

除了材料選擇，實驗條件的控制也是保證實驗成功的重要環(huán)節(jié)。椰糠因其良好的保水性保證了植物根系生長過程中能很好地吸收水分，并能在扦插過程中提供濕度較大的環(huán)境，其良好的透氣性又避免了植物的根系腐爛。但是，由于該實驗采用基質(zhì)培養(yǎng)的方式，在觀察并測量根的各項指標時，必須將根從基質(zhì)中挖出來，這就不可避免對根產(chǎn)生一定傷害甚至出現(xiàn)斷根現(xiàn)象。因此，筆者在挖根的過程中，注意要先將包有根部的基質(zhì)挖出來，再仔細將基質(zhì)清除，以便更精準地測量根長、記錄根數(shù)。此外，如果沒有自動人工氣候?qū)嶒炇?，筆者建議在4月中旬至6月展開該實驗，此時溫度在20℃～30℃左右，適宜插穗的生長。同時將材料放在有光線但不是光線直射的通風處培養(yǎng)，也可在旁邊放置清水或噴點水汽以增加空氣濕度。綜上所述，碰碰香是“探究2,4-D對插枝生根的作用”合適的實驗材料，最適2,4-D溶液處理濃度為2.5×10-5g/L～2.5×10-6g/L，實驗周期為15d。探究不同濃度2,4-D對碰碰香生根的影響實驗在材料選擇、時間長度、趣味性、環(huán)境條件的控制以及實驗效果等方面都具有良好的改進，在高中生物學實驗課堂和課后活動中實施的可行性較高。