再现鲍森·詹森实验中的思考与探究

刘闪闪 何荣江 虞 驰 赵沛荣*

（1.宁波市鄞州中学 浙江宁波 315100）

（2.宁波市第四中学 浙江宁波 315016）

1 提出问题

学生在用小麦胚芽鞘再现鲍森·詹森的实验过程中，发现切除尖端的小麦胚芽鞘内真叶暗处理12 h后明显长出胚芽鞘，导致插入琼脂块后胚芽鞘尖端产生的影响无法直接传递到尖端以下的胚芽鞘，影响实验结果。学生由此提出探究问题：切除尖端的小麦胚芽鞘内真叶的生长与哪些因素有关？

2 作出假设

根据已有知识及相关文献资料，师生讨论后提出3种假设：①根尖分生区可以产生促进生长的物质，可能是根尖的影响；②小麦种子发芽过程中会产生促进生长的物质，可能是种子的影响；③小麦胚芽鞘太长或太短均会影响植物向光性实验的结果，可能是选择的胚芽鞘初始长度不适宜。以上3种假设均可能导致小麦胚芽鞘切除尖端后胚芽鞘内真叶的生长，为此需要设计相关实验进行探究。

3 实验思路

若假设①、②成立，则切除根尖或去除种子后胚芽鞘内真叶将不生长或生长减慢；若假设③成立，则选择适宜长度的小麦胚芽鞘重复实验，胚芽鞘内真叶将不生长或生长减慢。基于以上分析，确定了两个探究实验思路，见表1、表2。

表1 探究实验一

表2 探究实验二

4 实验操作

4.1 实验准备

4.1.1 材料器具

小麦种子，培养皿，锥形瓶，吸水纸，滤纸，直尺，不透光的纸箱（用于暗处理），摇床，台灯，镊子，刀片，标签纸，记号笔等。

4.1.2 催芽

将小麦种子置于含有清水的锥形瓶中，于25℃、120转/min的摇床上震荡12 h，然后转移至皿底平铺4层吸水纸和2层滤纸的培养皿中，2～3 d补一次水，于18～22℃实验室培养，3～5 d即可发芽。

4.2 分组实验及结果

4.2.1 探究实验一：探究切除根尖5 mm和去除种子对切除尖端的小麦胚芽鞘内真叶生长的影响

因发现问题时采用的是2.5 cm的小麦胚芽鞘，故选取2.5 cm小麦胚芽鞘16个，分别切除尖端5 mm，随机分为4组：去尖组、去尖去种组、去尖去根5 mm组、去尖去种去根5 mm组，按分组分别进行相应处理后置于不透光纸箱中暗处理，每隔12 h用直尺测量长出胚芽鞘的真叶长度，记录数据并进行统计分析（图2）。

图2 切除根尖5 mm、去除种子后暗处理不同时间对切除尖端的小麦胚芽鞘内真叶生长的影响

由图2可知，切除尖端5 mm暗处理12 h小麦胚芽鞘内真叶长出胚芽鞘的长度约为5 mm，与之前的实验数据基本吻合。与去尖组相比，去尖去种组小麦胚芽鞘内真叶长出胚芽鞘的长度约降低40%，而去尖去根5 mm组与去尖组的小麦胚芽鞘内真叶长出胚芽鞘的长度基本相同，去尖去种去根5 mm组与去尖去种组的小麦胚芽鞘内真叶长出胚芽鞘的长度基本相同。

4.2.2 探究实验二：探究胚芽鞘初始长度对切除尖端的小麦胚芽鞘内真叶生长的影响

分别选择1、1.5、2、2.5 cm的小麦胚芽鞘各4个，切除尖端5 mm后置于不透光纸箱中暗处理12 h，用直尺测量各组胚芽鞘内真叶长出胚芽鞘的长度，记录数据并进行统计分析，结果如图3所示。

图3 不同长度的小麦胚芽鞘切除尖端后暗处理12 h真叶长出胚芽鞘的长度

由图3可知，初始长度分别为1、1.5、2、2.5 cm的小麦胚芽鞘切除尖端暗处理12 h后，真叶长出胚芽鞘的长度分别约为0.3、0.5、3.3、5.8 mm，1～1.5 cm的小麦胚芽鞘切除尖端后真叶长出胚芽鞘的长度显著低于2～2.5 cm的小麦胚芽鞘。

5 实验结论

由以上实验结果可知，2.5 cm的小麦胚芽鞘切除尖端后暗处理过程中真叶的生长可能与种子有关，支持“可能是种子的影响”的假设，根尖对其影响不显著，“可能是根尖的影响”的假设不成立。初始长度1～2.5 cm的小麦胚芽鞘切除尖端后暗处理12 h后真叶长出胚芽鞘的长度随胚芽鞘初始长度的增长而增加，初始长度1 cm、1.5 cm的小麦胚芽鞘切除尖端后暗处理12 h真叶无明显长出胚芽鞘，支持“可能是选择的胚芽鞘初始长度不适宜”的假设。

因此，小麦胚芽鞘切除尖端后暗处理过程中真叶长出胚芽鞘的长度与胚芽鞘初始长度有关，在胚芽鞘初始长度1～2.5 cm范围内，切除尖端后暗处理过程中真叶长出胚芽鞘的长度随胚芽鞘初始长度的增长而增加，种子可能对其生长有促进作用。

6 总结与讨论

在再现鲍森·詹森的实验时，为避免插入琼脂块后由于真叶明显长出胚芽鞘导致尖端产生的影响无法直接向尖端以下的胚芽鞘传递，可以选择初始长度较小的胚芽鞘（如1 cm左右的小麦胚芽鞘）并去除与胚芽鞘相连的种子。

在组织“植物生长素”的教学时，笔者由实验过程中的疑惑和困难引导学生开展探究性实验，使学生亲历了提出问题、作出假设、寻找证据、批判质疑、实验探究、得出结论的科学探究过程。这样，学生不仅对胚芽鞘的生长情况有了直观的感知，而且在数据测量与统计分析中对其有了定量的认识，同时逐步养成科学思维的习惯，提升科学探究能力，发展终身学习及创新实践能力。

实验过程中还存在一些值得进一步探究的问题。例如，切除尖端后胚芽鞘仍能生长是否与胚芽鞘内真叶产生的促进生长的物质有关？去除胚芽鞘尖端时也切除了真叶的尖端，真叶仍能进一步生长，其分生区在哪里？不同胚芽鞘的特性有差异，在进行植物生长素相关实验时适宜材料的选择值得进一步探讨。