普通生物学实验植物生理生态学实验设计

普通生物学实验植物生理生态学实验 普通生物學實驗—植物生理生態學實驗設計 一、引言 這個活動的目的是讓同學學習設計實驗以尋求問題解答的邏輯與方法,同學 可從助教提供的主題中選一項,或是自行尋找感興趣的題目設計實驗;以書 面列出實驗目的(中心問題) ,實驗材料,實驗方法(變因,實驗組,對照組的設 計),進度規劃,於實驗前兩週跟助教討論之後自行安排時間進行實驗,於期 末按格式寫成成果報告繳交。 建議:儘量縮小問題的範圍,以得到較明確的結論 二、研究主題範例 例一、靜磁場對於小白菜胚根生長方向的影響 例二、光對於小白菜芽生長的影響 說明: 1.小白菜種子放在潤濕的濾紙上,25?培養過夜隔天即可萌芽,可用來測試根的生長是否會受到磁場的影響。之後兩天即可長成如下所見的小苗,仍然可以單用水或用潤濕的濾紙培養,其有明顯的向性,莖葉發育受光的影響也大。將苗沒入水中,甚至會彎90度探頭伸出水面 2.而豌豆和小白菜苗都有明顯的向光性,其中phytochrome的機制是被研究得比較透徹的,比起磁場的作用機制來的容易探討。跟向光性有關的phytochrome會吸收特定波段(紅,藍附近)的光,引發一串生理作用。可用不同顏色的玻璃紙把小菜苗罩起來,用白日光燈斜向照射,看不同波長的光對於光向性有何影響。但要注意玻璃紙顏色的選取及吸光值範圍。 傾斜角可作為向光性量化分析的測量值 3.光的影響:圖為菜苗一直於暗中培養,莖細長且葉小而黃。右為有照光的菜苗,葉子開展且莖綠而較粗。這個是一項光對植物生長的影響的觀察。 例三、由萌芽看統計 說明:因為小白菜與青江菜孵一晚便可發芽,且發芽率幾近100%,可用來作一些簡易的測量,具體學習一些基本的生物統計學觀念,這對將來作研究是很實用的觀念。例如測量50顆種子第一天萌芽時胚根的長度,計算平均值,標準差,常態分布,或加上一些變因的設計來作ANOVA分析。 例四、養分對植物發育的影響 說明: 1.豌豆生長週期在全日照光的情形下約8週可以開花,但仍需多幾週來完成生長週期(結果)。將栽種的穴盤下方塞一塊布條,使其下方沒入水盆中,這樣可以減少澆水的次數,約5-7天換一次水盆的水即可,待其長得較高時用竹條作為支撐。若要進行養分對於植物生長的影響實驗,可在它們長成約10cm的苗後將其平均身高,7-10天施一次肥,分三籃(各10株)各為對照組(不施肥),氮肥(22%),氮磷鉀肥(20,20,20%),結果要等開花後才看得出來有沒有磷鉀肥的差別。 2.小白菜苗亦可用不同肥料的溶液在培養皿栽培,觀察其根系或葉的發展。 例五、影響花開合的因素 說明:光週期與溫度對於花開常有重大的影響,如鬱金香的花一遇冷,冰到4?一小時內便會合起來,據說晚上它也會睡覺,可能關到暗房中也會有相同的影響。 植物生態生理學實驗設計結果報告範例: 靜磁場調節小白菜胚根的生長方向 861623 柯佩宜 March 2002 背景知識 曾有許多研究指出靜磁場會影響生物的行為及生長,如鮭魚的迴游,蜜蜂採蜜的方向辨識,種子的萌芽率等等。許多因素會影響的植物根莖的生長方向,如植物的莖有背地性而根有向地性是普遍存在的現象,與生長激素受地心引力影響而分佈不均有關,在靜磁場方面則有報告指出植物(水耕以利觀察根部生長的狀況)的根受到1T的靜磁場吸引甚至可以逆向生長。 實驗簡介 在這個實驗中觀察到根的末端生長方向會被1T的磁鐵影響。小白菜種子放在潤濕的濾紙上,25?培養過夜隔天即可萌芽,用不同方式排列胚根筆直的小白菜苗皆可觀察到小白菜胚根的生長方向在1T磁鐵的存在下方向較規則。 實驗材料與方法 將置於25?養過夜的小白菜苗挑出根的長向為直的,排列在培養皿中潤濕的濾紙上,可在底面標示原方向。實驗組下方擇一適當位置用膠帶固定已知強度的磁鐵(場強可用霍爾線圈測量) (Fig.1);另以同樣方式排列一組菜苗作為對照組。將排列好的菜苗放入恆溫箱中培養過夜,再用數位相機拍照分析結果。 Fig.1 實驗結果 將1T的磁鐵置於孵一晚的小白菜苗下方,挑出胚根長得直的沿兩長邊45度角排列(Fig.2)或沿著四邊平行排列(Fig.3),若忽略莖部,僅注意根部的末端的走向,對照組明顯的較曲折。 Fig.2 (a)藍框為濾紙上磁鐵位置的標示,(b)無藍框者為對照組(未放磁鐵)的結果 (a) (b) Fig.3 (a)藍框為濾紙上磁鐵位置的標示,(b)無藍框者為對照組(未放磁鐵)的結果 (a) (b) 結果討論 由實驗結果可以觀察到1T的磁鐵會對於剛發育的小白菜胚根生長方向有影響,雖然未必與磁力線的方向相同,但是似乎會讓胚根生長的初期遵循一個定向。這個推測需要更進一步由一個更明確量化的分析因子,如磁力線與胚根生長方向的夾角,來檢驗及分析。因為菜芽長太久了結果便看不清楚,根亂成一團,這也暗示了磁場對於胚根的顯著影響可能僅在一段關鍵性時期有作用。 參考資料 (寫下書名,文章標題,作者,頁碼及年份)