黄豆种子发芽条件的探究

利用手持技术探究黄豆种子发芽的条件 (一) 问提出 我国是一个农业大国,农民的生计关系着国家兴旺。因此为了提高农作物的产量,使农民更加富裕，国家更加富强，每年国家都要投入大量的资金进行这方面的科研。我们知道农作物生长得怎样关键的一步就是种子发芽的好坏。那么究竟哪些条件影响种子的发芽情况呢,黄豆是我国主要农作物品种之一，因此本实验利用手持技术探究黄豆种子发芽所需的最佳条件。 (二) 猜想 影响黄豆种子发芽的条件因素如下图所示: 土壤酸碱度 种子品种 温度 黄豆种子 阳光 空气 湿度 (三) 预测 光的影响:光照有利于种子发芽，在暗处条件下的种子发芽状况较光照条件下的差。 酸碱度的影响:过酸和过碱的环境不利于种子发芽。 生长激素的影响:生长激素有利于种子发芽，但并不是加入的量越多越好。 温度的影响:室温有利于种子的发芽，但温度过高、过低都不利于种子的发芽。 (四) 实验探究 实验原理 CO传感器是一种基于红外吸收原理的传感器，它通过测量红外线的吸收率来确定2 CO的浓度。根据浓度,时间图，浓度对时间求导即可求出二氧化碳的生成速率。 2 种子在萌芽阶段吸收空气中的氧气，放出二氧化碳。此时，二氧化碳的浓度不断的升 1-9 高，从二氧化碳的生成速率可衡量出种子萌芽的旺盛程度。在其它条件相同的环境下，改变种子萌芽的某一环境因子(本实验探究光照、酸碱度、生长激素、温度)，进行同样的实验，通过比较实验结果而得出结论。 发芽率=几天内发芽种子数/种子总数×100%; 发芽指数=Σ(,,/,,)(,,指在,时间内的发芽数;,,指发芽天数); 药品和仪器 •浓盐酸 广州市东江化工厂 •NaCO (C.R) 广州市番禺力强化工厂 23 •黄豆 市场买来 •1,14 pH广范试纸 上海三爱思试剂有限公司 •阿司匹林(50mg/片) •高锰酸钾 (C.R) 广州化学试剂厂 •100mL、200mL、400mL烧杯 (20?) •50 mL量筒、药匙、物理天平、集气瓶、玻棒、培养皿、滤纸 • “手持技术”仪器(包括:数据采集器、CO探头、pH探头) 2 1. 探究光对黄豆种子发芽的影响: 实验设置 采集速率:1个/秒 采样总数:1000个 本实验装置如图1所示: 传感器 数据采集器 图1 实验装置图 实验步骤 (1) 挑选出大小一致颗粒饱满，各部分结构完整且健康无病的种子，用0.1%的KMnO溶液4消毒10,15min，以去离子水冲洗数次，备用。 2-9 (2) 将冲洗干净的种子取九份，每份50粒，分别用去离子水浸泡16h，并置于室温环境下。 (3) 将浸泡后的种子置于400ml的烧杯内培养，烧杯底铺有细砂，并将九份样品编号为?、?、?、?、?、?、?、?、?，将?、?、?号种子置于光照下，?、?、?号种子置于暗处，?、?、?号置于室内。每天上午和下午用“手持技术”中的“二氧化碳”探头测它们的呼吸速率，并种子的相应生长现象。 数据处理: 图2 光对黄豆种子发芽的影响 2000.01800.0 1600.0 1400.0室温1200.0 1000.0暗处800.0 光照600.0 400.0200.0 0.0 时间(秒) 80 161一 光对黄豆种子发芽的影响情况表 242编号 发芽种子数 平均发芽率 平均发芽指数 323 404 19 485光照 36% 3.6 21 566 15(封口) 647 34 728暗处 67% 6.7 29 809 37(封口) 890 22 971 室温 37% 3.7 18 16 分析与思考: 从表一和图2可以看出，经过暗处理的种子其发芽率优于光照和室温条件下的种子。光照和室温条件ΔCO的释放量差不多,从总体上看，光照和室温的区别并不是非常明显，2 两者比较接近，说明光照与否对黄豆种子的发芽率影响并不大，但暗处理对种子发芽率有 3-9 明显的提高。 2. 探究酸碱度对黄豆种子发芽的影响 实验设置 采集速率:1个/秒 采样总数:1000个 实验步骤 (1)挑选出大小一致颗粒饱满，各部分结构完整且健康无病的种子，用0.1%的KMnO4 溶液消毒10,15min，以去离子水冲洗数次，备用。 (2)将冲洗干净的种子取十份，每份50粒，每两份为一组，分别用pH=3(稀盐酸溶液)、 pH=5(稀盐酸溶液) 、pH=7(蒸馏水)、pH=9(碳 酸钠溶液)、pH=11(碳酸钠溶液)浸泡16h，并置于 室温下。 (3)将浸泡后的种子置于400ml的烧杯内培养， 烧杯底铺有细砂，并将十份样品置于室温环境中。 每天上午和下午用“手持技术”中的“二氧化碳” 采集数据 探头测它们的呼吸速率，并记录种子的相应生长现象。 数据处理: 图3 酸碱度对黄豆种子发芽的影响 2500.0 2000.0PH=3 PH=51500.0PH=71000.0PH=9 PH=11500.0 0.0 时间(秒) 70 140 表二 酸碱度对黄豆种子发芽的影响情况表 210 280编号 发芽种子数 平均发芽率 平均发芽指数 350 420 4-9 490 560 630 700 770 840 910 980 38 pH=3 64% 3.2 26 42 pH=5 90% 4.5 48 49 pH=7 98% 4.9 49 46 pH=9 92% 4.6 46 37 pH=11 81% 4.0 44 分析与思考: 黄豆种子在不同酸碱度环境下生长的情况比较复杂，如表二和图3，在测量时除了pH=7，其余各组的起始浓度和终点浓度的变化比较不正常，有些ΔCO的变化较大，这2说明黄豆种子受酸碱度的影响比较大，并且不同的酸碱刺激下，种子的生长也极不稳定。从发芽率和发芽指数来看，绿豆种子在pH=5~7范围时生长得最好，酸性或碱性太强都不利于种子的生长。 3. 探究生长激素,阿司匹林,对黄豆种子发芽的影响 实验设置 采集速率:1个/秒 采样总数:1000个 实验步骤 (1)挑选出大小一致颗粒饱满，各部分结构完整且健 康无病的种子，用0.1%的KMnO溶液消毒10,15min，以4 去离子水冲洗数次，备用。 (2)将冲洗干净的种子取十份，每份50粒，每两份为一组，分别用用0mg/L、25mg/L、50mg/L、75mg/L、100mg/L的Asp水溶液下浸泡16h。 5-9 (3)将浸泡后的种子置于400ml的烧杯内培养，烧杯底铺有细砂，并将十份样品置于经处理的种子 室温环境中。每天上午和 下午用“手持技术”中的“二氧化碳”探头测它们的呼吸速率，并记录种子的相应生长现 象。 数据处理:: 图4 生长激素对黄豆种子发芽的影响 3000 2500C=02000 C=25 1500C=50 C=751000C=100 500 0 时间(秒) 70 141 212 283表三 生长激素对黄豆种子发芽的影响情况表 354 编号 发芽种子数 平均发芽率 平均发芽指数 425 496 56748 638C,0mg/L 94% 9.4 70946 780 85149 922C,25mg/L 96% 9.6 99347 49 C,50mg/L 96% 9.6 47 48 C,75mg/L 95% 9.5 47 6-9 47 C,100mg/L 93% 9.3 46 分析与思考: 实验说明(如表三和图4):一定浓度的生长激素有利于黄豆种子的发芽，不仅可以提高种子的发芽率和发芽指数，加强种子的呼吸强度，还可以缩短种子的发芽时间。说明生长激素有利于种子发芽，其适合的浓度范围是0,25mg/L。 4. 探究温度对黄豆种子发芽的影响 实验设置 采集速率:1个/秒 采样总数:1000个 实验步骤 ? 挑选出大小一致颗粒饱满，各部分结构完整且健康无病的种子，用0.1%的KMnO溶液4消毒10,15min，以去离子水冲洗数次，备用。 ? 将冲洗干净的种子取八份，每份50粒，分别用去离子水浸泡16h，置于室温环境下。 (3)将浸泡后的种子置于400ml的烧杯内培养，烧杯底铺有细砂，并将八份样品编号为?、?、?、?、?、?、?、?，将?、?号种子置于冰水浴中，?、?置于温水浴中， ?、 ?号种子置于热水浴中，?、?号置于室温。每天上午和下午用“手持技术”中的“二氧化碳”探头测它们的呼吸速率，并记录种子的相应生长现象。 数据处理: 图5 温度对黄豆种子发芽的影响 2500.0 2000.0室温1500.0冰水浴 温水浴1000.0热水浴师生交流 500.0 0.0活动中师生交流 教师指导学生进行数据处理 时间(秒) 7-9 64 129 194 259 324 389 454 519 584 649 714 779 844 909 974 表四 温度对黄豆种子发芽的影响情况表 编号 发芽种子数 平均发芽率 平均发芽指数 40 冰水浴(5-15?) 82% 8.2 42 39 温水浴(35-50?) 78% 7.8 39 32 热水浴(60-80?) 62% 6.2 30 49 室温(28-35?) 96% 9.6 50 分析与思考: 图5和表四表明:种子的发芽与温度有一定的关系。由于实验时采集数据的时间太短，所以曲线区别不是很明显，但可以看出室温条件下CO的释放量最多，说明该条件下种子2 的萌芽最旺盛，适宜的温度可以提高种子的发芽率，但温度过高过低都会影响种子的发芽率。 5、结论 从选做的几个条件来看，种子发芽除了受其内在因素的制约外，还受到外界环境的影响。而且，某些外界条件对其发芽的影响还比较大。比如，在强酸性或强碱性的土壤环境就不利于种子的发芽。另一方面，经适量浓度的外界生长激素作用或适宜温度或经暗处理过的种子的发芽率都有明显提高。从实验数据还可以看出，黄豆种子与其它物种不一样，发芽时受光照的影响不大。 参考文献: 1.杨小杰、孙志琳 ，阿司匹林和复方新诺明对大豆种子萌发及活力的影响(植物生态学报). 8-9 2. 孙敬三等.植物细胞学研究[M].北京:科学出版社，1987. 3. 韩贻仁等.分子细胞生物学[M].北京:高等教育出版社，1982. 4. 杨继. 植物生物学实验[M]. 北京:高等教育出版社，2000. 5. 杨汉民. 细胞生物学实验[M]. 北京:高等教育出版社，2000. 6. 刘祖洞，江沼慧. 遗传学实验. 北京: 高等教育出版社. 9-9