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“探究2,4-D对植物生根的作用”的活动实践及研究

摘  要:“探究2,4-D对插枝生根的作用”是浙科版新教材必修3中的一个活动,本文通过学生对这个活动的探究和实践,在操作层面上摸索出一套可行的实验办法。实验过程中通过设计和实践:“2,4-D的浓度对腊梅、迎春生根的影响”及“2,4-D对豆芽胚轴生长的影响”两个活动。培养了学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。本实验材料的选择和设置、实验方法等供同行参考。

关键词:探究活动   实践及研究

高中生物浙科版必修3中有 “2,4-D对插枝生根的作用” 活动安排,但是对何种枝条,何种浓度范围,外界条件的控制等没有描述,各种报道颇不一致。有报道20-25mg∕L处理插穗容易生根,但是在书本上,这既不是根的最适宜浓度,也不是茎的最适宜浓度。且有资料表明,不同的处理方法如喷洒、浸泡、蘸取、涂抹所需浓度差别很大。另外学生对生长素的浓度促进植物生长的影响,只停留在书本知识,没有具体操作,缺乏感性认识,为弄清上述问题,进一步培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。特在三月初组织学生16人,分4组探究相关的两个课题:1:探究2,4-D的浓度对插枝生根的影响;2:探究2,4-D的浓度对植物生长的影响。

实践活动探究如下:

一、提出问题

(一)选择什么生长素?学生通过上网查资料的形式知道:常用的生长素类似物有IPA、IBA、NAA、2,4-D等。其中IBA诱发的根长作用强烈,但价格较贵,2,4-D可促进插枝生根,化学性质稳定,使用安全,价格便宜。

(二)如何使用生长素类似物?A、喷洒:将水溶液均匀的喷洒到处理部位;B、浸泡:将需处理的部位浸泡在水溶液中;C、蘸取:将需处理的部位如枝条基部蘸上粉剂;D、涂抹、制成羊毛脂软膏涂抹在处理部位1。学生通过讨论后采取浸泡方法,以便更容易控制变量。

(三)怎么配置生长素类似物?选择生长素浓度的范围?市场上的2,4-D常为粉剂,由于2,4-D是有机物,要制成溶液应先溶于酒精,再用蒸馏水稀释成不同浓度的溶液。生长素浓度的范围怎么选择?学生有的提议设置在根的最适宜浓度(10-7g∕L)左右,有的提议设置在茎的最适宜浓度(10-2 g∕L)左右。最后实验配置的浓度为2.55x10-7g∕L,2.55x10-5g∕L,2.55x10-3g∕L,2.55x10-1g∕L,2.55g∕L既有根的最适宜浓度,也有茎的最适宜浓度。

(四)选择什么作为实验材料?怎么处理实验材料?教师首先告知学生取材原则:取材方便,操作简便,效果明显。教师鼓励学生可用多种材料作对比。探究一学生选取迎春、腊梅、柳树。学生认为其形成层分裂能力强、发育快、易成活。处理:去掉叶,留两个芽,长15cm,枝条下端切成斜面。扦插后可增加吸水和生根面积,促进成活。探究二学生选择黄豆,赤豆、玉米,蚕豆。处理:浸泡12小时后放在容器中待其胚轴突破种皮待用。此时豆芽的生长速度快,且易培养。

(五)如何培养植物?学生提出了很多方法如水培,沙培,土培等。讨论后认为沙培更容易生根。对种子的培养,学生采取用培养皿,培养皿上垫上滤纸可保持水分。

(六)准备什么实验器具? 烧杯、天平、滴管、花盆、直尺、培养皿等 。

二、作出假设

如低浓度的生长素促进插枝生根,高浓度抑制生根。低浓度促进生长,高浓度抑制生长。

三、设计实验方案

(一)探究2,4-D的浓度对插枝生根的影响

实验目的:通过实验找出一种对迎春、腊梅生根促进作用显著的2,4-D浓度。确定 三月初在本地扦插迎春、腊梅的可行性。

实验步骤:

①分别取60枝枝长、留芽情况大致相同的迎春和30株腊梅的枝条,分成六组,取12个烧杯分别标上1.2.3.4.5.6.里面装上等量的河沙。

②把这些枝条分别浸泡清水和等量的2.55x10-7g∕L,2.55x10-5g∕L,2.55x10-3g∕L,2.55x10-1g∕L,2.55g∕L的2,4-D溶液中24小时。

③把处理好的枝条插入沙中2-3cm,放在光照较弱处,定时浇水,25天后观察根的情况和生长状况。

(二)探究2,4-D的浓度对植物生长的影响

实验目的:通过实验,找出对黄豆芽、赤豆芽生长的较适宜的2,4-D浓度。

实验步骤:

①取60颗刚萌发的黄豆芽、90颗赤豆芽分别分成6组。测量胚轴的长度。取12个培养皿,编号。

②在1号培养皿中加适量的清水,2-6号加等量的的2.55x10-7g∕L,2.55x10-5g∕L,2.55x10-3g∕L,2.55x10-1g∕L,2.55g∕L的2,4- D溶液。

③放在阴暗处培养,定时加等量的培养液,若干天测量胚轴的长度。

四、实施实验步骤:

实验分为四组。两组探究一,两组探究二,每组采用不同的实验材料。第1.2组用时30天,第3.4组用时5天。

五、结果及分析

(一)探究一2,4-对插枝生根的影响:

观察

项目

组别 迎春 腊梅

插穗

总数 成活数 每株平

均根数 平均根长

(cm) 插穗

总数 成活数 每株平

均根数 平均根长

(cm)

1(清水) 10 10 0  5 5 0

2(2.55x10-7) 10 10 0  5 5 0

3(2.55x10-5) 10 10 0  5 5 0

4(2.55x10-3) 10 10 0  5 5 0

5(2.55x10-1) 10 9 0  5 5 0

6(2.55g∕L) 10 1 0  5 4 0

失败原因分析:

①培养时间不够。从开始实验到县教研活动时,总共用时30天,两种植物都未长根,但除了最高浓度的生长素处理的插枝有死亡外,其它都存活,可考虑延长实验时间。要缩短实验时间,可以考虑用草本植物如秋海棠、吊兰等易生根,生长速度快的植物,采用水培。

②实验时间的选择不恰当,三月平均气温10℃左右,最低气温3℃,且连日阴雨天,建议选择三月底四月初为实验时间。

③河沙的湿度过高,不利根的生长。河沙未经消毒,扦插后部分根部发霉。

实验结论:

①高浓度的2,4-D可以杀死植物。

②三月初扦插枝条时间还太早。

③扦插时间足够长,要一个月以上

(二)实验二探究2,4-D的浓度对植物生长的作用

A、黄豆芽的胚轴生长情况:

组别

观察项目 1

(清水) 2

(2.55x10-7g∕L) 3

(2.55x10-5) 4

(2.55x10-3) 5

(2.55x10-1) 6

(2.55)

处理前胚轴的平均长度(cm) 3.27 3.16 3.40 3.36 3.27 3.20

处理后胚轴的平均长度(cm)(5天后) 3.96 4.52 5.11 4.55 3.39 2.94

伸长量(cm) 0.69 1.36 1.61 1.19 0.12 -0.26

B、赤豆的胚轴生长情况:

组别

观察

项目 1

清水 2

2.55x10-7) 3

2.55x10-5 4

2.55x10-3 5

2.55x10-1 6

2.55

处理前胚轴长度(cm) 0.2 0.199 0.210 0.198 0.208 0.20

处理后胚轴长度(cm)

(第3天) 0.52 0.57 0.63 0.74 0.59 0.508

处理后胚轴长度(cm)

(第5天) 0.70 0.66 0.74 0.79 0.65 0.57

生长量(cm) 0.50 0.461 0.53 0.592 0.442 0.37

结果分析:1、用不同浓度的生长素处理黄豆芽现象明显。从2.55x10-7--2.55x10-3g∕L具有明显的促进作用,其中2.55x10-5g∕L的促进作用最强2.55x10-1g∕L起抑制作用,对照组相比,根有明显的增粗。2.55g∕L的生长素抑制、使豆芽变黄甚至杀死豆芽,实验经过五天时 有一颗豆芽死亡,其它豆芽的胚轴萎缩,其它浓度处理的黄豆芽全都存活。

2、用不同浓度的生长素处理赤豆芽现象不明显。因为其生长速度较慢,根较细,测量有一定难度。在这一组浓度中促进作用最大的为2.55x10-3g∕L, 2.55g∕L的浓度对赤豆的生长抑制作用但不能杀死,与黄豆芽有区别,说明同一浓度的生长素对不同植物影响不同。

3、实验时我们还用了玉米种子、蚕豆作实验材料,但玉米种子萌发时间长,需15天左右。蚕豆的胚轴生长速度过慢。

4实验得到豆芽胚轴弯曲,难以测量。可用线测或考虑让豆芽固定直立生长,以便测量结果。

结论:①低浓度的2,4-D促进植物生长,高浓度的2,4-D抑制或杀死植物。②不同的植物的最适宜浓度不同。

六、反思

(一)通过这次实践活动,调动了学生学习生物的积极性。学生从接到课题之初,就为实验各个环节的设计和操作展开激烈的讨论。并设计了多组实验进行探究。也通过网上查询的方式查阅了大量资料。更重要的是,学生在这30天的实践活动中,不仅提高了动手能力,而且增强了团队合作意识。

(二)通过这次实验学生学会了如何书写对照实验三步骤。在实验的设计过程知道自变量、无关变量的控制,因变量的检测方法。在实践中学会应用,如对插枝的处理基本做到长度、留芽数相同。并且在二十多天的培养植物中浇等量的水,给予相同的光照等等都体现了对无关变量的等量处理。

(三)在结果的展示环节,学会了设计简单的表格,提高学生语言的精确度。如学生往往遗漏了生长素处理前胚轴平均长度的设计,有的学生把胚轴的平均长度描述成胚轴的长度。学会了表格和曲线图的相互转换,实际是自变量和因变量关系形式的改变。

(四)提高了分析问题的能力,改进实验方案的能力。在2,4-D的浓度对插枝影响的实验中,对生根所需时间很多参考文献提到了不同的数据。当实验用时30天未长根时,学生从时间、温度、湿度、光照、植物种类等各个方面提出了自己的看法,设计了各种改进方案。

(五)教师在实验前对学生进行基本技能的培训和指导。如植物培养方法的指导,包括培养器皿的选择、培养形式、外界条件的控制等。在实验中对学生严密监控,包括处理意外情况,协助更改方案。实验后指导分析实验数据和撰写论文。

参考文献:

1宋建陵 “植物相性运动”和“植物生长调节剂对植物生长发育的影响”的实验设计   生物学通报   2003-4

2陈  维  三种生长素类似物对月季和蔷薇扦插生根的影响   生物学通报   2004-11
编辑 天晴 13

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