不同濃度的赤霉素溶液對(duì)豌豆芽生長發(fā)育的影響

本期點(diǎn)評(píng)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(huì)常務(wù)副理事長、中國發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)副會(huì)長、中國青少年科技教育工作者協(xié)會(huì)教師教育專業(yè)委員會(huì)委員、中國教育學(xué)會(huì)科學(xué)教育分會(huì)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(jìn)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(duì)豌豆芽生長發(fā)育的影響”探究實(shí)驗(yàn)。

一、實(shí)驗(yàn)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(shí)。將這些種子隨機(jī)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(duì)折線上，對(duì)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(gè)燒杯中隨機(jī)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(jìn)行遮光處理。

實(shí)驗(yàn)開始后，定時(shí)并持續(xù)對(duì)豌豆種子發(fā)芽和生長發(fā)育的情況進(jìn)行觀察，測(cè)量其根長、莖長并記錄（如圖3）。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，運(yùn)用EXCEL軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并繪圖。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

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

由圖4中的數(shù)據(jù)可知，在實(shí)驗(yàn)開始后的第3天，施用赤霉素溶液的實(shí)驗(yàn)組較清水組已普遍表現(xiàn)出發(fā)芽速度更快的優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)第3天到第6天，對(duì)比各實(shí)驗(yàn)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(jìn)豌豆芽的莖部生長，如400 mg/L、800 mg/L、1200 mg/L和1600 mg/L實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)組）。其中，1200 mg/L實(shí)驗(yàn)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(jìn)莖部生長，其生理作用表現(xiàn)出“低濃度促進(jìn)、高濃度抑制”的特點(diǎn)。

2.不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的赤霉素溶液對(duì)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(jìn)莖部生長的1200 mg/L實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)組則表現(xiàn)為強(qiáng)烈抑制根部生長的趨勢(shì)。以上分析表明，豌豆芽不同器官對(duì)赤霉素的敏感程度不同，表現(xiàn)為莖部強(qiáng)于根部，即赤霉素促進(jìn)豌豆芽生長發(fā)育的作用部位主要是莖部。

此外，在該實(shí)驗(yàn)過程中，我們還特別關(guān)注到：2000 mg/L實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shì)。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持一致，也從側(cè)面驗(yàn)證了“高濃度赤霉素溶液抑制豌豆芽根部生長”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

三、實(shí)驗(yàn)反思與收獲

通過本實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)赤霉素對(duì)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(shí)踐。相比于教材中的“探究生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)有以下兩點(diǎn)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(diǎn)，選用豌豆作為實(shí)驗(yàn)材料，提升了實(shí)驗(yàn)開展的可行性，大大縮短了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)課題“活動(dòng)育人理念下高中生物學(xué)社會(huì)責(zé)任教育的實(shí)踐研究”（立項(xiàng)號(hào)：2021C061）研究成果]

專家點(diǎn)評(píng)

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。實(shí)驗(yàn)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(shí)間后再用常規(guī)方法培植有一定的創(chuàng)新性。

本實(shí)驗(yàn)在控制變量方面做得較好。“每個(gè)燒杯中隨機(jī)放入‘兩捆’種子”和將實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)。

本實(shí)驗(yàn)在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和表達(dá)等方面也做得較好，論文的邏輯性較強(qiáng)。

建議進(jìn)一步開展有光照情況下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

（欄目編輯" 田春憶）