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第16章 植物小实验(2)

最后把洗净的种子平铺在白纸上,仔细地察看每一粒种子的胚和胚乳的着色情况。如果种子的胚,特别是胚根部分,已经全部被染成红色,而且和胚乳的着色程度相近,这样的种子肯定是丧失发芽能力的死种子。如果种子的胚出现斑斑点点的红色,说明种子的部分组织已经死亡,是生命力较弱的种子。如果种子的胚和胚乳完全没有着色,或者略带浅红色,这些种子就是生命力较强的活种子。用这种方法就可以快速地测算出种子的发芽率。

为什么用红墨水染色就能知道种子的死活呢?这是由于种子活细胞的原生质膜是一种半透膜,这种半透膜不能透过红墨水的微小颗粒,所以活种子的胚就不会染色。死种子细胞的原生质膜丧失了半透性,红墨水的颗粒就可以自由地进入细胞,胚和其他部位就很容易染上红色。

植物不能倒着长

操作难度:★★

实验方法:

植物的根总是向下长,芽总是向上长的。能不能倒过来,叫根向上长,芽向下生长呢?现在我们可以设计这样一个很简单的实验:

挑选四粒好玉米种子,用水浸泡四个小时后,平放在洗干净的培养皿底部,每粒种子的尖头都向着中心部位,分上下左右四个方位摆好。

把一张吸水纸剪成圆片,直径要和培养皿的直径相等,盖在种子上面。

再找一些脱脂棉,用水浸湿了,铺在吸水纸上面,使皿盖能压住棉花(同时能把四粒种子固定住)。盖好盖以后,把皿放倒,种子分别处在上下左右四个方位,并写个“上”字作为标记。然后,把皿用一点黏土固定在木板上。

把这套装置放在室内25℃左右的地方。如果棉花干了,可以打开皿盖,加些水。一定注意不能改变皿的方位,有“上”字的那边永远向上。

三五天以后,从皿底就可以看到种子发芽了。上面那粒种子向正常的方向发芽;下面那粒种子的发芽方向颠倒了——芽向下长,根向上长;另外两粒种子向横的方向发芽。但是,过了几天,又出现新的变化:左右和下面那三粒种子的芽和根开始拐弯,芽拐了个弯向上生长,根弯过向下生长了。

通过化学分析知道,这个现象说明植物的生长是受生长素调节的,而生长素的分布受重力的影响。当植株横放的时候,幼芽的尖端下方分布的生长素比较多,那么下方的生长速度就快,因而幼芽就向上弯曲了。这样看,芽总是背着重力的方向,向上生长,这就叫芽的背地性。幼根的尖端下方分布的生长素也比较多。根对生长素要比芽更敏感。过量的生长素反而会抑制细胞的分裂,使根的生长速度变慢。这样,在根尖上方生长素分布比较少的地方,反而生长得快。幼根总是朝着重力的方向,向下生长,这就叫做根的向地性。

经过研究,知道根和芽对重力最敏感而发生弯曲的部位,只限于尖端的一小部分。

玉米种子刚发芽的时候,你把它的根和芽的最尖端都切掉。看看结果会怎么样?

人们发现地球引力不仅对于植物生长发育的方向有影响,而且对开花结果也有一定影响。实验证明横向的枝条开花结果多,人们用苹果树做试验,使苹果树的枝条横向生长,结果比一般苹果枝条上的花开得多、开得早。

知识延伸:

重力影响植物生长的方向是怎么被人们发现的呢?1806年,植物学家赖德在研究植物的时候发现,种子无论放在什么位置上,发芽的时候,幼根必然向地心弯曲,而幼芽则向相反的方向伸去即背着地心的方向生长。他认为这是由于地心引力作用的结果。后来,他精心设计了一个很有名的实验,进一步研究地心引力对幼芽是不是有这个影响。

他把发芽的种子放在一个直立旋转的轮盘边缘上面,使根放射状地向着各个不同的方向。结果看到不同方向上种子的根都朝轮盘外生长,而幼芽都朝轮盘中心生长。这就证明了幼根是朝力的方向(离心力的作用方向是向外的)生长的,而幼芽是背着离心力的作用方向生长的。

后来,他又把轮盘横着放,并且控制旋转的速度,观察离心力跟重力(即地心引力)的相互影响。他发现,离心力可以减弱重力的作用。当离心力达到一定程度的时候重力作用就没有了,根就向轮盘外生长。

以后,有不少学者重复了赖德的实验。他们是这样设计的:把花盘横放的时候,幼芽就背着重力方向向上弯曲。如果把横放的花盆用个动力带动,以慢速旋转的时候,幼芽就正直向前生长,不再弯曲。这个实验也证明了植物横放时,芽还是要背地心生长的,但是横放的植物被转动的话,就可以抵消重力的作用,根向外长,芽向中央长。

植物的向光性

植物在发育生长过程中受阳光照射的影响会朝着阳光射来的方向生长,我们称之为“向光性”。

把牵牛花籽种在小花盆里,等发芽长成幼苗后放在一只鞋盒子里,花盆紧靠鞋盒的一边。盒内用硬纸做一个隔墙,下方留一点空隙,在另一侧上方开一个小窗。盖上盒盖,把鞋盒放在阳台上。一个星期后,牵牛花秧会从小窗中探出头来。

原来,在植物细胞里有一种对光线非常敏感的生长素,它控制着植物发育和生长的方向,只要盒内有一点点光线,这种生长素就会发挥作用。

给向日葵授粉

操作难度:★★

实验方法:

本实验的目的是让大家了解给植物授粉的方法。

用柔软的绒布包上棉花等松软的填充物,缝制一个授粉的粉扑,粉扑的大小和向日葵的花盘相仿,注意表面一定要呈凸形。

每个花盘可授粉3~4次,每隔3~5天进行一次授粉。每次授粉的时间要选在晴天早晨露水刚干的时候,因为此时花粉的生命力最强,授粉效果最好。

授粉开始时,选二颗向日葵,A和B。先扑A上的花盘,再扑B上的花盘,B上花盘扑过之后,再扑一次A上的花盘,其他花盘依次扑就行了。这样做的目的是为了保证每个花盘上的花粉都能充分地得到异花授粉。

知识延伸:

掌握了向日葵的授粉方法之后,可以用这种方法给各种蔬菜和水果,甚至是花卉授粉。你会发现,各种植物在我们的参与和工作之后,结出了比平常情况大不一样的果实,而且会享受到成功的喜悦。

建议同学们注意观察周围的世界,给你自家庭院里的丝瓜、苦瓜等所有你能找得到的开花、结果的植物授授粉,然后耐心地等待结果。

花粉和柱头亲和力

操作难度:★★

实验方法:

请同学们商讨、设计一个研究计划。计划大体可分下列几个项目。

1.研究目的:研究几对植物花粉和柱头的亲和力,为苹果园或梨园配植授粉树以及植物杂交工作提供理论依据。

2.参加人员:写上小组负责人和组员的姓名。

3.预计完成时间:写上年、月、日。

4.器材准备:包括仪器药品和实验植物的准备。其中的实验植物可选几个梨树品种、几个苹果品种作自花亲和力及品种间花的亲和力试验,在小麦品种间、种间和属间作亲和力试验。在棉花等作物中作远缘花的亲和力试验。

当然结合学校的情况和当地生产的需要去选择别的植物作实验材料,那就更合适了。

5.研究方法:这是计划的主要部分。要写出进行研究的具体方法、工作进展日程、参加者的必要分工等。

6.结果分析:对实验结果做科学的解释和分析。

7.问题讨论:通过试验,总结出一些肯定、否定和尚待研究的问题。并对此一一提出自己的见解。如:试验证明××花粉受××柱头分泌物的刺激,萌发力最强,……萌发力较差;……没有萌发力。对后者可以否定其亲和力,但对前者则不能完全肯定其亲和力。因为我们仅做了柱头对花粉单方面影响的试验,没做花粉对柱头影响的研究。对此有待今后的工作和实践再做进一步的结论。

知识延伸:

据前人的研究结果得知,花粉能否萌发决定于花粉和柱头的“亲和力”(也叫亲和性)。自花授粉植物的柱头对外来花粉没有亲和性,远缘杂交不育也是这种不亲和性的生理原因。据此推理,似乎是植物的亲缘关系越近,其亲和力越强,但也不尽然。有些异花授粉植物(如某些苹果品种、某些西洋梨品种)的花粉,对本品种花的柱头,表现为不亲和性。

茉莉花的繁殖

操作难度:★★

实验方法:

本实验的目的是要大家熟悉植物的一种繁殖方法。

许多植物的枝条是比较柔软的,像夹竹桃、蔷薇花、茉莉花等,这些植物可用压条繁殖法繁殖。

压条的时间,选在清明以后,气候变暖,植物生长旺盛的时期为宜。

将要埋入土中的枝条的表皮,用刀切割几条伤口,或进行环状剥皮,这样有利于长根。

将待压枝条用手弯出弧形,把它埋入土中,并且压实,防止枝条离开地面。

注意浇水,保持土壤湿润,几个星期之后,所压枝条就会生出根来。生根后,将它与母体分离,用剪子剪开。

知识延伸:

身边的很多植物都可以通过这个方法来繁殖,比如石榴树、柳树、杨树、月季花等。

树叶沉浮的奥秘

操作难度:★★

实验方法:

摘两片新鲜的树叶,放入盛有清水的玻璃烧杯中,树叶浮在水面,不会下沉。取出树叶,用小刀将这两片树叶割成小小的碎片。取一只医用注射器,拔出活塞,将碎叶片倒入注射器内,装上活塞,并从烧杯中吸入一些清水。

保持注射器小孔竖直向上,缓慢推动活塞使注射器内的空气从小孔中排出。然后,用左手大拇指堵住小孔,用右手将活塞反复抽拉、压入多次。注意,可别把活塞拉出注射器外,压入时也别过分用力,以免水从活塞和器壁的缝隙中溢出。再把注射器内的碎叶片倒入盛水的烧杯中,此时你可发现,碎叶片徐徐沉入水底,不再浮在水面上。

把底部沉有碎叶片的烧杯,移到太阳光可直接照射到的地方,如果是阴雨天或晚上,可放在灯光下。不一会儿,就可以看到原来沉在杯底的碎叶片,又开始慢慢向上浮起来。用一块厚布或硬纸板遮住烧杯使之和光源隔离,你会惊奇地发现,碎叶片立刻停止上升,并停在各自的位置上不动了。移开遮光物,稍过一会儿,碎叶片又会徐徐上升。

知识延伸:

叶片或沉或浮的奥秘何在?原来,新鲜的树叶内细胞与细胞的间隙中充满了空气,其密度略小于水,所以不论是整片的树叶还是切碎了的叶片,投入水中都会浮在水面上。反复抽拉、压入活塞的作用,是把碎叶中的空气抽出,使水渗入其中。当细胞之间的空气被水代替后,叶片便沉入水中。新鲜树叶细胞内的叶绿素仍具有光合作用能力,当太阳光或灯光直射碎叶片时,在叶绿素的光合作用下产生了氧气。氧气源源不断地进入细胞与细胞的间隙,将其中的水排出,使叶片的密度逐渐减小到未抽气前的大小,于是碎叶便慢慢上升,直至重新浮在水面上。遮住阳光,叶绿素不再产生氧气,不能继续将水从细胞间隙中挤出去,碎叶的密度就暂不改变,叶片便停在原处不再上浮或下沉。

显然,决定叶片沉、浮的奥秘,还是碎叶与水的密度大小的关系。抽气和光照,都只是改变碎叶密度的一种手段。

叶片的蒸腾作用

操作难度:★★

实验方法:

本实验的目的是让大家观察叶片的蒸腾作用。

实验需要的工具有:凡士林少许;一块玻璃;一只透明玻璃杯。

准备好上述工具后,采大小适中的新鲜叶片10片,在每片叶柄的剪截处用凡士林涂封,将10片涂封好的叶片放在玻璃板上,再将透明玻璃杯倒扣在叶片上,为防止漏气,可将玻璃板与玻璃杯之间用凡士林涂封,将这个密封的容器放在阳光下。

几个小时后再去观察,结果发现玻璃杯内壁上有许多水珠,这些水珠从叶子的气孔中蒸发出来,并凝结在玻璃杯上。

知识延伸:

蒸腾作用是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸气状态散失到大气中的过程。与物理学的蒸发过程不同,蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响,而且还受植物本身的调节和控制,因此它是一种复杂的生理过程。植物幼小时,暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。

成长植物的蒸腾部位主要在叶片。

叶片蒸腾有2种方式:①通过角质层的蒸腾,叫做角质蒸腾;②通过气孔的蒸腾,叫做气孔蒸腾,气孔蒸腾是植物蒸腾作用的最主要方式。

蒸腾是植物吸收和运输水分的主要动力,可加速无机盐向地上部分运输的速率,可降低植物体的温度,使叶子在强光下进行光合作用而不致受害。植物蒸腾丢失的水量是很大的。据估计1株玉米从出苗到收获需消耗两三百千克水。自养的绿色植物在进行光合作用过程中,必须和周围环境发生气体交换。因此,植物体内的水分就不可避免地要顺着水势梯度丢失,这是植物适应陆地生活的必然结果。适当地抑制蒸腾作用,不仅可减少水分消耗,而且对植物生长也有利。在高湿度条件下,植物生长比较茂盛。蔬菜等作物生产中,采用喷灌可提高空气湿度,减少蒸腾,一般比土壤灌溉还增产。

绿叶造淀粉

操作难度:★★★

实验方法:

本实验的目的是证明绿色植物的光合作用的存在。

实验需要的材料有:两盆同样品种的植物(叶片要较大),酒精,碘酒,烧杯(透明玻璃瓶也可)。

准备好材料以后,将一盆绿叶植物放在阳光下照射。另一盆放在暗处,并用黑布盖住。

第四天下午,从每盆植物上各取5张叶片,分别在叶片上,用小刀刻上记号。阳光下的叶片刻S,暗处的叶片刻D。

将叶子放到装有酒精的烧杯里,放在火上加热,当叶子由绿色变成黄白色时,把叶子取出。经清水冲洗后,再放在玻璃板上。

在每张叶片上滴上2~3滴碘酒,5分钟后,再用清水把叶片上的碘酒洗掉。

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