再現(xiàn)鮑森·詹森實(shí)驗(yàn)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(xué) 浙江寧波 315100）

（2.寧波市第四中學(xué) 浙江寧波 315016）

1 提出問(wèn)題

學(xué)生在用小麥胚芽鞘再現(xiàn)鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)切除尖端的小麥胚芽鞘內(nèi)真葉暗處理12 h后明顯長(zhǎng)出胚芽鞘，導(dǎo)致插入瓊脂塊后胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響無(wú)法直接傳遞到尖端以下的胚芽鞘，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生由此提出探究問(wèn)題：切除尖端的小麥胚芽鞘內(nèi)真葉的生長(zhǎng)與哪些因素有關(guān)？

2 作出假設(shè)

根據(jù)已有知識(shí)及相關(guān)文獻(xiàn)資料，師生討論后提出3種假設(shè)：①根尖分生區(qū)可以產(chǎn)生促進(jìn)生長(zhǎng)的物質(zhì)，可能是根尖的影響；②小麥種子發(fā)芽過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)生長(zhǎng)的物質(zhì)，可能是種子的影響；③小麥胚芽鞘太長(zhǎng)或太短均會(huì)影響植物向光性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，可能是選擇的胚芽鞘初始長(zhǎng)度不適宜。以上3種假設(shè)均可能導(dǎo)致小麥胚芽鞘切除尖端后胚芽鞘內(nèi)真葉的生長(zhǎng)，為此需要設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

3 實(shí)驗(yàn)思路

若假設(shè)①、②成立，則切除根尖或去除種子后胚芽鞘內(nèi)真葉將不生長(zhǎng)或生長(zhǎng)減慢；若假設(shè)③成立，則選擇適宜長(zhǎng)度的小麥胚芽鞘重復(fù)實(shí)驗(yàn)，胚芽鞘內(nèi)真葉將不生長(zhǎng)或生長(zhǎng)減慢。基于以上分析，確定了兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)思路，見(jiàn)表1、表2。

表1 探究實(shí)驗(yàn)一

表2 探究實(shí)驗(yàn)二

4 實(shí)驗(yàn)操作

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

4.1.1 材料器具

小麥種子，培養(yǎng)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(tái)燈，鑷子，刀片，標(biāo)簽紙，記號(hào)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(zhuǎn)/min的搖床上震蕩12 h，然后轉(zhuǎn)移至皿底平鋪4層吸水紙和2層濾紙的培養(yǎng)皿中，2～3 d補(bǔ)一次水，于18～22℃實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，3～5 d即可發(fā)芽。

4.2 分組實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

4.2.1 探究實(shí)驗(yàn)一：探究切除根尖5 mm和去除種子對(duì)切除尖端的小麥胚芽鞘內(nèi)真葉生長(zhǎng)的影響

因發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)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(gè)，分別切除尖端5 mm，隨機(jī)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(jìn)行相應(yīng)處理后置于不透光紙箱中暗處理，每隔12 h用直尺測(cè)量長(zhǎng)出胚芽鞘的真葉長(zhǎng)度，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖2）。

圖2 切除根尖5 mm、去除種子后暗處理不同時(shí)間對(duì)切除尖端的小麥胚芽鞘內(nèi)真葉生長(zhǎng)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(nèi)真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度約為5 mm，與之前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。與去尖組相比，去尖去種組小麥胚芽鞘內(nèi)真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度約降低40%，而去尖去根5 mm組與去尖組的小麥胚芽鞘內(nèi)真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)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(nèi)真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度基本相同。

4.2.2 探究實(shí)驗(yàn)二：探究胚芽鞘初始長(zhǎng)度對(duì)切除尖端的小麥胚芽鞘內(nèi)真葉生長(zhǎng)的影響

分別選擇1、1.5、2、2.5 cm的小麥胚芽鞘各4個(gè)，切除尖端5 mm后置于不透光紙箱中暗處理12 h，用直尺測(cè)量各組胚芽鞘內(nèi)真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同長(zhǎng)度的小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理12 h真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度

由圖3可知，初始長(zhǎng)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(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)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(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度顯著低于2～2.5 cm的小麥胚芽鞘。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，2.5 cm的小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理過(guò)程中真葉的生長(zhǎng)可能與種子有關(guān)，支持“可能是種子的影響”的假設(shè)，根尖對(duì)其影響不顯著，“可能是根尖的影響”的假設(shè)不成立。初始長(zhǎng)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(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度隨胚芽鞘初始長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而增加，初始長(zhǎng)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(wú)明顯長(zhǎng)出胚芽鞘，支持“可能是選擇的胚芽鞘初始長(zhǎng)度不適宜”的假設(shè)。

因此，小麥胚芽鞘切除尖端后暗處理過(guò)程中真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度與胚芽鞘初始長(zhǎng)度有關(guān)，在胚芽鞘初始長(zhǎng)度1～2.5 cm范圍內(nèi)，切除尖端后暗處理過(guò)程中真葉長(zhǎng)出胚芽鞘的長(zhǎng)度隨胚芽鞘初始長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而增加，種子可能對(duì)其生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

6 總結(jié)與討論

在再現(xiàn)鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為避免插入瓊脂塊后由于真葉明顯長(zhǎng)出胚芽鞘導(dǎo)致尖端產(chǎn)生的影響無(wú)法直接向尖端以下的胚芽鞘傳遞，可以選擇初始長(zhǎng)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(zhǎng)素”的教學(xué)時(shí)，筆者由實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的疑惑和困難引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生親歷了提出問(wèn)題、作出假設(shè)、尋找證據(jù)、批判質(zhì)疑、實(shí)驗(yàn)探究、得出結(jié)論的科學(xué)探究過(guò)程。這樣，學(xué)生不僅對(duì)胚芽鞘的生長(zhǎng)情況有了直觀的感知，而且在數(shù)據(jù)測(cè)量與統(tǒng)計(jì)分析中對(duì)其有了定量的認(rèn)識(shí)，同時(shí)逐步養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，提升科學(xué)探究能力，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還存在一些值得進(jìn)一步探究的問(wèn)題。例如，切除尖端后胚芽鞘仍能生長(zhǎng)是否與胚芽鞘內(nèi)真葉產(chǎn)生的促進(jìn)生長(zhǎng)的物質(zhì)有關(guān)？去除胚芽鞘尖端時(shí)也切除了真葉的尖端，真葉仍能進(jìn)一步生長(zhǎng)，其分生區(qū)在哪里？不同胚芽鞘的特性有差異，在進(jìn)行植物生長(zhǎng)素相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)適宜材料的選擇值得進(jìn)一步探討。