再現鮑森·詹森實驗中的思考與探究

劉閃閃 何榮江 虞 馳 趙沛榮*

（1.寧波市鄞州中學 浙江寧波 315100）

（2.寧波市第四中學 浙江寧波 315016）

1 提出問題

學生在用小麥胚芽鞘再現鮑森·詹森的實驗過程中，發現切除尖端的小麥胚芽鞘內真葉暗處理12 h后明顯長出胚芽鞘，導致插入瓊脂塊后胚芽鞘尖端產生的影響無法直接傳遞到尖端以下的胚芽鞘，影響實驗結果。學生由此提出探究問題：切除尖端的小麥胚芽鞘內真葉的生長與哪些因素有關？

2 作出假設

根據已有知識及相關文獻資料，師生討論后提出3種假設：①根尖分生區可以產生促進生長的物質，可能是根尖的影響；②小麥種子發芽過程中會產生促進生長的物質，可能是種子的影響；③小麥胚芽鞘太長或太短均會影響植物向光性實驗的結果，可能是選擇的胚芽鞘初始長度不適宜。以上3種假設均可能導致小麥胚芽鞘切除尖端后胚芽鞘內真葉的生長，為此需要設計相關實驗進行探究。

3 實驗思路

若假設①、②成立，則切除根尖或去除種子后胚芽鞘內真葉將不生長或生長減慢；若假設③成立，則選擇適宜長度的小麥胚芽鞘重復實驗，胚芽鞘內真葉將不生長或生長減慢。基于以上分析，確定了兩個探究實驗思路，見表1、表2。

表1 探究實驗一

表2 探究實驗二

4 實驗操作

4.1 實驗準備

4.1.1 材料器具

小麥種子，培養皿，錐形瓶，吸水紙，濾紙，直尺，不透光的紙箱（用于暗處理），搖床，臺燈，鑷子，刀片，標簽紙，記號筆等。

4.1.2 催芽

將小麥種子置于含有清水的錐形瓶中，于25℃、120轉/min的搖床上震蕩12 h，然后轉移至皿底平鋪4層吸水紙和2層濾紙的培養皿中，2～3 d補一次水，于18～22℃實驗室培養，3～5 d即可發芽。

4.2 分組實驗及結果

4.2.1 探究實驗一：探究切除根尖5 mm和去除種子對切除尖端的小麥胚芽鞘內真葉生長的影響

因發現問題時采用的是2.5 cm的小麥胚芽鞘，故選取2.5 cm小麥胚芽鞘16個，分別切除尖端5 mm，隨機分為4組：去尖組、去尖去種組、去尖去根5 mm組、去尖去種去根5 mm組，按分組分別進行相應處理后置于不透光紙箱中暗處理，每隔12 h用直尺測量長出胚芽鞘的真葉長度，記錄數據并進行統計分析（圖2）。

圖2 切除根尖5 mm、去除種子后暗處理不同時間對切除尖端的小麥胚芽鞘內真葉生長的影響

由圖2可知，切除尖端5 mm暗處理12 h小麥胚芽鞘內真葉長出胚芽鞘的長度約為5 mm，與之前的實驗數據基本吻合。與去尖組相比，去尖去種組小麥胚芽鞘內真葉長出胚芽鞘的長度約降低40%，而去尖去根5 mm組與去尖組的小麥胚芽鞘內真葉長出胚芽鞘的長度基本相同，去尖去種去根5 mm組與去尖去種組的小麥胚芽鞘內真葉長出胚芽鞘的長度基本相同。

4.2.2 探究實驗二：探究胚芽鞘初始長度對切除尖端的小麥胚芽鞘內真葉生長的影響

分別選擇1、1.5、2、2.5 cm的小麥胚芽鞘各4個，切除尖端5 mm后置于不透光紙箱中暗處理12 h，用直尺測量各組胚芽鞘內真葉長出胚芽鞘的長度，記錄數據并進行統計分析，結果如圖3所示。

圖3 不同長度的小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理12 h真葉長出胚芽鞘的長度

由圖3可知，初始長度分別為1、1.5、2、2.5 cm的小麥胚芽鞘切除尖端暗處理12 h后，真葉長出胚芽鞘的長度分別約為0.3、0.5、3.3、5.8 mm，1～1.5 cm的小麥胚芽鞘切除尖端后真葉長出胚芽鞘的長度顯著低于2～2.5 cm的小麥胚芽鞘。

5 實驗結論

由以上實驗結果可知，2.5 cm的小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理過程中真葉的生長可能與種子有關，支持“可能是種子的影響”的假設，根尖對其影響不顯著，“可能是根尖的影響”的假設不成立。初始長度1～2.5 cm的小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理12 h后真葉長出胚芽鞘的長度隨胚芽鞘初始長度的增長而增加，初始長度1 cm、1.5 cm的小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理12 h真葉無明顯長出胚芽鞘，支持“可能是選擇的胚芽鞘初始長度不適宜”的假設。

因此，小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理過程中真葉長出胚芽鞘的長度與胚芽鞘初始長度有關，在胚芽鞘初始長度1～2.5 cm范圍內，切除尖端后暗處理過程中真葉長出胚芽鞘的長度隨胚芽鞘初始長度的增長而增加，種子可能對其生長有促進作用。

6 總結與討論

在再現鮑森·詹森的實驗時，為避免插入瓊脂塊后由于真葉明顯長出胚芽鞘導致尖端產生的影響無法直接向尖端以下的胚芽鞘傳遞，可以選擇初始長度較小的胚芽鞘（如1 cm左右的小麥胚芽鞘）并去除與胚芽鞘相連的種子。

在組織“植物生長素”的教學時，筆者由實驗過程中的疑惑和困難引導學生開展探究性實驗，使學生親歷了提出問題、作出假設、尋找證據、批判質疑、實驗探究、得出結論的科學探究過程。這樣，學生不僅對胚芽鞘的生長情況有了直觀的感知，而且在數據測量與統計分析中對其有了定量的認識，同時逐步養成科學思維的習慣，提升科學探究能力，發展終身學習及創新實踐能力。

實驗過程中還存在一些值得進一步探究的問題。例如，切除尖端后胚芽鞘仍能生長是否與胚芽鞘內真葉產生的促進生長的物質有關？去除胚芽鞘尖端時也切除了真葉的尖端，真葉仍能進一步生長，其分生區在哪里？不同胚芽鞘的特性有差異，在進行植物生長素相關實驗時適宜材料的選擇值得進一步探討。