探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃

1、探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度 注：本實(shí)驗(yàn)課題為全國教育科學(xué)規(guī)劃“十五”國家重點(diǎn)課題新基礎(chǔ)教育教材開發(fā)的研究與實(shí)驗(yàn)高中生物學(xué)科穩(wěn)態(tài)與環(huán)境子課題之一。摘要 本文通過教學(xué)參考的形式，結(jié)合探究過程，將人民教育出版社2004年版高中生物新教材中“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”這一實(shí)驗(yàn)預(yù)做情況展示出來，以便于有關(guān)師生在實(shí)際教學(xué)、學(xué)習(xí)中有所幫助。文中重點(diǎn)敘述了插條材料的選擇和萘乙酸（NAA）藥液濃度的控制、預(yù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、正式實(shí)驗(yàn)的分組對(duì)照等幾方面內(nèi)容。 關(guān)鍵詞 生長素類似物 NAA 插條 預(yù)實(shí)驗(yàn) 對(duì)照 2004年3月至6月，人民教育出版社將2004年版高中生物新教材中8個(gè)實(shí)驗(yàn)的預(yù)做和攝像

2、工作放在紹興一中，我有幸承擔(dān)了其一“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”這一實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)預(yù)做，對(duì)這一實(shí)驗(yàn)有了親身的探究經(jīng)歷?，F(xiàn)將實(shí)驗(yàn)中涉及到的有關(guān)問題及解決方案以教學(xué)參考的形式展示出來，與同行共商討。1 教學(xué)建議通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已體驗(yàn)過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法和步驟，因而這次實(shí)驗(yàn)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，這也是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，不要束縛學(xué)生的思路，也不一定局限于教材中提供的方案，要鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)想、求異創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出既簡便易行，又科學(xué)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。本實(shí)驗(yàn)研究最好以小組為單位進(jìn)行，學(xué)生可自愿結(jié)合組成若干小組，要求選出小組長負(fù)責(zé)本組的研究工作。1.1 本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)

3、探究性實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中需要提醒學(xué)生注意遵循探究實(shí)驗(yàn)的基本要求：科學(xué)性、對(duì)照、單因子變量、隨機(jī)性、重復(fù)性、簡約性。在本實(shí)驗(yàn)過程中需設(shè)置一組空白對(duì)照，每組的枝條的粗細(xì)、長度和保留的芽數(shù)需一樣，每組枝條數(shù)目不能少于3個(gè)。1.2 教師要為學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)做好必要的準(zhǔn)備工作。可給學(xué)生介紹一些有關(guān)的參考資料，如大學(xué)的植物生理學(xué)教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、生物學(xué)雜志、中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)類書籍、生物科技活動(dòng)類書籍、花卉栽培類書籍等。還可給學(xué)生介紹一些常用的生長素及植物生長調(diào)節(jié)劑的中文名與英文縮寫的簡稱對(duì)照。例如，吲哚乙酸（IAA）、吲哚丙酸（IPA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、2，4二氯苯氧乙酸

4、（2，4D）等，并介紹它們的特點(diǎn)及使用方法，如進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用水溶液、粉劑或含藥物的羊毛脂軟膏這三種不同的物質(zhì)進(jìn)行處理。使用時(shí)，需將要處理的植物器官部位在水溶液中浸泡一定時(shí)間，或蘸取粉劑，或涂抹羊毛脂軟膏，為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。教師提示：植物生長調(diào)節(jié)劑屬于農(nóng)藥類。雖然它們的毒性一般是低毒或微毒，但是在使用中仍然要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。1.3 實(shí)驗(yàn)材料的選擇和藥液濃度的控制是本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。選定實(shí)驗(yàn)材料要注意選用方便易取、生長快、易觀察、效果好的實(shí)驗(yàn)材料為宜。選用的植物最好是不易生根的，選取的枝條要一年生的，插條下端要削成斜面。枝條的發(fā)育狀況要相同，上面的芽數(shù)要基本一致。藥液的濃度和浸泡時(shí)間

5、的長短要根據(jù)插條生根的難易來確定。除此以外，環(huán)境條件的控制及栽培技術(shù)與插條生根都有密切的關(guān)系。1.4 實(shí)驗(yàn)時(shí)間的安排，最好實(shí)驗(yàn)課中在討論的基礎(chǔ)上，由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)部分全部安排在課外或家中進(jìn)行，因此實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)可不作統(tǒng)一要求，有條件的學(xué)校，可以安排在校內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1.5 教師應(yīng)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真進(jìn)行觀察，如實(shí)做好記錄，包括實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后植物生長發(fā)育的變化。不但要記錄與預(yù)期一致的現(xiàn)象，還要記錄與預(yù)期不一致的現(xiàn)象。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中能采集到的數(shù)據(jù)，應(yīng)盡量多采集。實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，教師要教給學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，如盡量用列表式或函數(shù)圖表式表示。還要引導(dǎo)學(xué)生

6、利用實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行科學(xué)推理，得出相應(yīng)的結(jié)論，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課題報(bào)告完成之后，教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行交流。教師在組織學(xué)生交流報(bào)告時(shí)，不但要讓學(xué)生交流自己所做的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，還要讓學(xué)生匯報(bào)完成本課題的體會(huì)，如經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)、克服困難的方法等。2 材料用具2.1 材料和試劑 迎春、楊、月季等枝條，蒸餾水、生長素類似物(萘乙酸、生根粉、2.4-D)的母液(2000ppm，用蒸餾水配制，加少量NaOH以促進(jìn)溶解)。2.2 器具 枝剪、刀、燒杯、口罩和手套。3探究活動(dòng)3.1 提出問題 NAA促進(jìn)迎春花插條生根的最適濃度是多少?確定實(shí)驗(yàn)題目 探索NAA促進(jìn)插條生根的最適濃度。3.2 做出假設(shè) 適宜濃度的NAA可以使迎

7、春花插條基部的薄壁細(xì)胞恢復(fù)分裂能力，產(chǎn)生愈傷組織，長出大量不定根。3.3 實(shí)驗(yàn)預(yù)期 經(jīng)過一段時(shí)間后，用適宜濃度的NAA處理的插條基部長出大量不定根，而用較低濃度或較高濃度的2，4D和用清水處理的枝條長出極少量的不定根。3.4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 請學(xué)生思考：是否采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法，確定的實(shí)驗(yàn)變量是什么？ 教師提示:控制無關(guān)變量非常重要。如果單因子變量是NAA的不同濃度，處理的時(shí)間長短應(yīng)該一致；同一組實(shí)驗(yàn)中所用到的植物材料，也應(yīng)該盡可能做到條件相同。3.4.1預(yù)實(shí)驗(yàn)3.4.2學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)與下面實(shí)施探究程序基本相同。3.5 實(shí)驗(yàn)操作3.5.1預(yù)實(shí)驗(yàn)1) 枝條的選取、處理選取一年生的、發(fā)育狀況相同、粗細(xì)相同

8、的且把芽和樹葉去掉的迎春花枝條28枝，長約10-15cm，用刀將枝條的下端削成光滑的斜面（最好在節(jié)下）。把它分成7組，每組四枝。 請學(xué)生思考：為何要選取一年生的枝條？枝條下端為何要削成斜面？2) 配制溶液先配制200ppmNAA母液（0.1gNAA+500H2O）稀釋得到2ppm至12 ppm濃度的NAA溶液各100ml配制好的2、4、6、8、10、12ppm濃度的NAA溶液各100ml，和清水100ml分別裝入七只燒杯中。并編號(hào)A、B、C、D、E、F、G。2ppm: 1ml母液+99mlH2O4ppm: 2ml母液+98mlH2O6ppm: 3ml母液+97mlH2O其余依次稀釋得到G：未作

9、處理 請學(xué)生思考：將第一組沒在清水中的意圖是什么？3) 浸泡NAA將各組枝條分別浸入相應(yīng)的燒杯中，深約1.5cm，記時(shí)，浸泡24小時(shí)。將浸泡后的枝條取出，晾干4小時(shí) 提示：班級(jí)中可分別用不同的方法處理枝條，以便實(shí)驗(yàn)后討論交流（藥物濃度、時(shí)間等可分多組，如可分別在NAA中浸泡1、2、4、8、12、24 h等）。4) 水培觀察將涼干后的根，分別插入相應(yīng)的燒杯進(jìn)行水培，觀察各組的生根情況，并做好記錄。 注意：將處理過的插條下端浸在清水中，注意保持溫度（2530 ）。 請學(xué)生比較水培法和砂土法哪個(gè)效果更好？5)結(jié)果分析記錄用不同濃度生長素類似物處理后枝條生根情況，如生根條數(shù)，最長與最短根的長度等。（濃

10、度適宜的生長素類似物處理后，在綠色樹皮的皮孔處長有白色幼根）；每天記錄。附表1：預(yù)實(shí)驗(yàn)記錄 NAA濃度 時(shí)間 空白 2ppm 4ppm 6ppm 8ppm 10 ppm 12pmm5180000000521012200052303541005250510820052706128200                根據(jù)生根數(shù)目確定比較適宜的濃度為4ppm和6

11、ppm濃度之間3.5.2 正式實(shí)驗(yàn)根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)迎春枝條在濃度為4ppm和6ppmNAA下生根較好，在此濃度區(qū)間進(jìn)一步以0.2作為濃度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究扦插枝條生根的最適濃度。1) 枝條的選取、處理選取一年生的、發(fā)育狀況相同、粗細(xì)相同的且把芽和樹葉去掉的迎春花枝條44枝，分成11組（約10cm，用刀將枝條的下端削成光滑的斜面（最好在節(jié)下）。2) 配制溶液分別配制4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 ppm濃度的NAA溶液150ml，裝入11只燒杯，分別編號(hào)1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，用母液稀釋得到4.2ppm: 2.

12、1ml母液+97.9mlH2O4.4ppm: 2.2ml母液+97.8mlH2O4.6ppm 2.3ml母液+97.7mlH2O其余依次稀釋得到3) 浸泡NAA將各組枝條分別浸入相應(yīng)的燒杯中，深約1.5cm，記時(shí)，浸泡24小時(shí)。將浸泡后的枝條取出，晾干4小時(shí)4) 水培觀察將晾干后的根，分別插入相應(yīng)的燒杯進(jìn)行水培，觀察各組的生根情況，并做好記錄。附表2：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)記錄  NAA濃度 時(shí)間 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 

13、;6.06.3000000000006.5112212301006.8354658712106.114778710103421                                     3.6 推出結(jié)論要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)

14、過程中按照小組分工認(rèn)真進(jìn)行觀察，實(shí)事求是地對(duì)實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中（包括課內(nèi)、課外）和實(shí)驗(yàn)后插條生根的情況進(jìn)行記錄，并及時(shí)整理數(shù)據(jù)，繪制成表格或圖形。最后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)預(yù)測是否一致，得出探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。不要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果都一致，但要求有分析研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 從(附表2：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)記錄)可以看出，NAA促進(jìn)迎春花插條生根的最適濃度是5.05.2ppm之間。3.7表達(dá)與交流實(shí)驗(yàn)小組的每一個(gè)成員都要寫出自己個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，向小組和全班匯報(bào)探究過程和結(jié)果、經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)或體會(huì)，包括在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法和科學(xué)精神方面的收獲。讓學(xué)生獲得科學(xué)探究活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，初步確立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。學(xué)會(huì)分享成功的快樂，或敢于面對(duì)失敗，積

15、極分析原因，尊重客觀事實(shí)。4 課題討論1) NAA為什么能促進(jìn)扦插的枝條生根？提示：萘乙酸(NAA)是人工合成的具有植物激素活性的植物生長調(diào)節(jié)劑，其分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、生理作用及作用機(jī)理與生長素相同，屬于植物生長促進(jìn)劑。萘乙酸能促使植物細(xì)胞分裂，細(xì)胞伸長，因而能使植物生長加速。人們很早就知道，如果在插枝上保留正在生長的芽或幼葉時(shí)，插枝基部很容易產(chǎn)生愈傷組織和根。這就是因?yàn)檠亢腿~中產(chǎn)生的生長素，通過極性運(yùn)輸并積累在插技基部，使之得到足量的生長素。所以，在插枝基部外加植物生長素類似物（如NAA），自然促進(jìn)插條生根。2) 本實(shí)驗(yàn)采用了哪些對(duì)照實(shí)驗(yàn)法？目的是什么？提示：本實(shí)驗(yàn)采用了設(shè)置清水的空白對(duì)照，

16、目的是了解NAA對(duì)生根的影響。還設(shè)置了濃度不同的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間的相互對(duì)照，目的是探究NAA促進(jìn)扦插枝條生根的最適宜濃度。3) 為什么要選取一年生的枝條？插條下端為什么要削成斜面？提示：因?yàn)橐荒晟闹l形成層細(xì)胞分裂能力強(qiáng)、發(fā)育快、易成活。插條下端削成斜面，這樣在扦插后可增加吸水和生根的面積，促進(jìn)成活。4) 下圖中枝條帶芽扦插，結(jié)果生出不定根；枝條不帶芽但枝條下端在一定濃度的生長素溶液中浸泡過，也生出了不定根；枝條即不帶芽也未經(jīng)處理插入土壤，沒有生出不定根，請你分析原因。 提示：枝條帶芽扦插，芽中產(chǎn)生的生長素通過極性運(yùn)輸并積累在插技基部，使之得到生長素。枝條不帶芽但枝條下端在一定濃度的

17、生長素溶液中浸泡過。生長素促進(jìn)細(xì)胞分裂、分化，使基部的薄壁細(xì)胞脫分化，細(xì)胞恢復(fù)分裂的機(jī)能，產(chǎn)生愈傷組織，使枝條提早生根。枝條既不帶芽也未經(jīng)處理插入土壤，缺少生長素的作用，無法生出不定根。5) 誰在“操縱”根與莖的生長方向？提示：生長素對(duì)植物的生長具有兩重性，即低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長。植物的不同部位（或器官）對(duì)生長素的敏感程度是不同的，某一濃度對(duì)根是“高濃度”，而對(duì)莖或芽卻是“低濃度”。當(dāng)植物被水平放置時(shí)，由于地心引力的影響，根尖和莖尖部位都是近地側(cè)生長素分布多，背地側(cè)生長素分布少。由于根和莖生長所需最適生長素濃度不同，產(chǎn)生了不同效應(yīng)。根的近地側(cè)生長素分布多，抑制其生長（根對(duì)生長素濃度比莖敏感），背地測少（約占13），促進(jìn)生長，結(jié)果表現(xiàn)為根的向地性，彎曲向下生長。莖則正好相反，表現(xiàn)為負(fù)向地性，彎曲向上生長。6) 生長素的濃度越低越好嗎？提示：生長素對(duì)植物的生長具有兩重性，即低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長。但并不是濃度越低越能促進(jìn)生長。如下面兩幅圖所示，生長素“低濃度”促進(jìn)