利用銀邊天竺葵貫穿初、高中光合作用教學*

孫 娟 于長紅

（首都師范大學附屬回龍觀育新學校 北京 102208）

初中教材中利用天竺葵探究光合作用產物淀粉的實驗，選用銀邊天竺葵可實現很好的對照效果。然而，淀粉含量差異是葉片不同部位色素種類不同還是含量不同導致的，仍然值得師生進一步探討。利用高中教材中“光合色素的提取與分離”實驗，可對以上問題進行驗證。為了促進學生更加全面、深刻地理解問題，還可從微觀角度對該問題進行探究，通過顯微鏡觀察葉片不同部位的臨時切片，探索導致該現象的細胞層面成因。

在教學實踐中，本實驗方案在4—5月實施效果較好，其中，淀粉檢測實驗和葉片臨時切片觀察由生物學興趣小組在課前提前完成，色素提取與分離實驗則按照教材方法，由全體學生完成實驗，興趣小組還需利用課余時間探究葉片黃綠部分色素含量與種類的差異并完成實驗報告。

在實驗中，通過設置一系列啟發式問題引領學生完成科學探究，學生在實驗過程中始終處于積極的思考狀態，通過探索現象產生的本質，學生綜合運用知識的能力和科學素養均能得到提升，初、高中生物學知識也得到了有效銜接［1－2］。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 銀邊天竺葵、顯微鏡、載玻片、雙刃刀片、蓋玻片、研缽、剪刀、燒杯、培養皿、展層瓶、藥匙、濾紙、碘液、無水乙醇、CaCO3、SiO2、層析液。

1.2 光合作用產物淀粉的檢測

1）原理：淀粉遇碘變藍，該顯色反應靈敏度很高，可用作鑒別淀粉的定性方法。

2）淀粉檢測方法： 隨機選取銀邊天竺葵若干葉片置于無水乙醇中，隔水加熱煮沸2～3min，直至葉片變為淡黃色； 取出葉片清水漂洗后平鋪在培養皿中，滴加適量碘液，反應2～3min，用清水洗去碘液，觀察葉片顏色［3］。

1.3 光合色素的提取與分離 將銀邊天竺葵葉片的綠色部分與黃色部分剪開，作為2份樣品；參照人教版必修1《分子與細胞》中的方法［4－5］對2份樣品分別進行色素的提取和分離實驗。

1.4 葉片細胞顯微觀察 用雙刃刀片切割葉片的綠色和黃色部分，獲得葉片細絲并制備臨時裝片，在顯微鏡下觀察樣品的葉綠體分布情況。

2 結果與討論

2.1 葉片不同部位淀粉含量的比較 銀邊天竺葵葉片的邊緣為淡黃色，中央部位為綠色。淀粉是天竺葵光合作用的重要產物之一，因此，按照1.2的方法處理葉片，鑒別綠色和黃色部位淀粉含量的差異，實驗結果如圖1所示（本文附圖見封四）。

由圖1可知，碘液染色后，藍色主要集中在中央部位，說明葉片的綠色部分能通過光合作用產生并積累淀粉。葉片邊緣部分幾乎沒有藍色，說明黃色部位可能無法進行光合作用產生淀粉，或僅產生少量淀粉，由于細胞呼吸會消耗有機物，故葉片的黃色部位無法積累淀粉。

2.2 葉片不同部位光合色素含量的比較 葉片顏色差異能造成產物的差異，推測是2個部分的光合色素種類與含量存在差異導致的。因此，進一步將葉片的綠色和黃色部位分離（圖2），并按照1.3的步驟對2部分樣品分別進行光合色素的提取與分離，實驗結果如圖3所示。

由圖3可以看到，葉片的綠色部位（圖3左）有非常明顯的胡蘿卜素、葉黃素和葉綠素條帶，且葉綠素a 和葉綠素b 含量都較為豐富。葉片的黃色部位（圖3右）卻只觀察到非常淺的胡蘿卜素條帶，葉黃素和葉綠素條帶幾乎觀察不到。由此可見，天竺葵葉片綠色和黃色部分不僅光合色素的種類不同，含量也有極大差異。

2.3 葉片不同部位葉綠體含量的比較 為進一步從微觀水平解釋造成葉片綠色和黃色部位差異的原因，將葉片綠色和黃色交界部位切成細絲，制備臨時裝片。在顯微鏡下觀察黃綠交界部位的葉肉細胞中葉綠體的含量，實驗結果如圖4所示。

由圖4可知，葉片的綠色部位在顯微鏡下整體呈綠色，含有較多的葉綠體（圖4左）；葉片的黃色部位（圖4中）基本為無色透明狀，但部分細胞中也含有少量葉綠體，尤其是保衛細胞，葉綠體的含量相對較多。從葉片綠色和黃色的交界部位（圖4右）來看，綠色部位的葉綠體含量顯著高于黃色部位。因此可知，天竺葵葉片的黃色部位無法積累淀粉，微觀上的成因是其葉綠體含量不足。

3 實驗結論

通過實驗證實，銀邊天竺葵的光合產物淀粉主要集中在葉片中央的綠色部位。宏觀角度的實驗證實了葉片綠色部位含有胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b 4種光合色素，而葉片黃色部位僅檢測到少量胡蘿卜素，因此，黃色部位光合作用能力非常弱。微觀角度的實驗證實了葉片綠色部位葉綠體的含量非常豐富，而黃色部分僅含有少量葉綠體。

本文對銀邊天竺葵葉片不同部位產生的淀粉含量不同這一問題進行了不同層次的探究，從淺到深，從宏觀到微觀，從現象到本質，循序漸進地引領學生在科學實踐中探究生物學現象產生的根本原因。實驗探究過程將初、高中生物學知識進行了有效銜接，能有效促進學生在知識學習中階梯式上升，逐步提升學生思維能力和綜合運用知識的能力，全面提高學生的科學素養。

“利用銀邊天竺葵貫穿初、高中光合作用教學”一文附圖