觀察（證明）植物根的向地性（植物莖的背地性）

觀察（證明）植物根的向地性（植物莖的背地性）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹乐参镉懈虻厣L（莖背地生長）的特性；知道根的向地性（莖的背地性）是由重力引起的。二、實(shí)驗(yàn)作用本實(shí)驗(yàn)是三年級(jí)第二學(xué)期（試用本）第二單元《綠色開花植物》中“植物的根”中的內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)屬于生物領(lǐng)域的長期觀察實(shí)驗(yàn)，通過將剛剛發(fā)育出胚根的玉米種子倒置、橫置和勻速旋轉(zhuǎn)等生長方式，觀察根的生長方向，發(fā)現(xiàn)植物根的生長方向始終是朝向重力方向的。而旋轉(zhuǎn)生長的根則沒有朝向重力方向生長，推測是由于旋轉(zhuǎn)造成植物根內(nèi)感受重力方向的感受器紊亂，無法向地生長，證明植物的根具有向地性，并且是由重力引起的。三、實(shí)驗(yàn)原理植物根的生長需要依靠自己根尖組織分泌的生長素。生長素具有雙重性，在適宜的濃度范圍為內(nèi)可以促進(jìn)細(xì)胞伸長生長，低于適宜濃度時(shí)，促生長的效果降低，超過適宜濃度時(shí)，則轉(zhuǎn)為抑制細(xì)胞生長的激素。植物向地性與生長素有關(guān)，重力影響生長素在細(xì)胞內(nèi)的分布。當(dāng)根被橫放時(shí)，尖端組織細(xì)胞內(nèi)又大又重的淀粉性質(zhì)體，受重力影響沉積在細(xì)胞下部，激活產(chǎn)生的生長素向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸，受重力影響而更多地分布于向地的一側(cè)，而另一側(cè)生長素濃度較低，適宜根細(xì)胞的伸長生長，造成遠(yuǎn)地面的根生長速度快，近地面生長速度慢，產(chǎn)生根向地彎曲生長的現(xiàn)象。四、實(shí)驗(yàn)過程【實(shí)驗(yàn)器材】萌發(fā)并長出1厘米左右幼根的玉米種子，培養(yǎng)皿，清水，棉花，濾紙，膠帶、橡皮泥、電動(dòng)機(jī)、海綿膠、底座。裝置A和裝置A和B中的X號(hào)玉米種子（圖源.tw）【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）選擇一些顆粒飽滿、大小相似、種類相同的玉米種子，置于培養(yǎng)皿內(nèi)，覆蓋一層濾紙，清水噴濕，培養(yǎng)其萌發(fā)并長出幼根。選擇其中長勢良好，幼根長度相似的六顆種子，隨機(jī)均分為AB兩組。（2）取2張濾紙，分別剪成和培養(yǎng)皿差不多大小的圓形，鋪在AB培養(yǎng)皿的底部，用清水噴濕。每組3顆玉米種子按X、Y和Z編號(hào)，其中X號(hào)種子根朝右橫放在培養(yǎng)皿上，Y號(hào)種子根朝上豎放在培養(yǎng)皿上，Z號(hào)種子根朝下豎放在培養(yǎng)皿上。擺放完成后，用棉花鋪上種子，直至覆蓋培養(yǎng)皿，以種子不移動(dòng)為宜。加水濕透棉花。（3）將A組培養(yǎng)皿豎直放在底座上，如遇搖晃不穩(wěn)，可用膠帶和橡皮泥固定。B組培養(yǎng)皿用海綿膠固定在勻速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)上，培養(yǎng)皿整體以豎直方向勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速控制為30圈/分鐘。（4）2天后分別取下改在培養(yǎng)皿上的棉花，觀察玉米根的生長方向?！緦?shí)驗(yàn)記錄】表：AB組各編號(hào)玉米種子根生長方向觀察記錄表組別編號(hào)ABX根向下彎曲生長根向原來的方向生長，沒有彎曲Y根向下彎曲生長根向原來的方向生長，沒有彎曲Z根向下生長根向原來的方向生長【實(shí)驗(yàn)分析】（1）A組中X和Y號(hào)種子根均彎曲向下生長，Z號(hào)種子根本來就朝下，沒有出現(xiàn)彎曲，但仍朝下生長，證明植物的根具有向地性。（2）B組的實(shí)驗(yàn)裝置在勻速旋轉(zhuǎn)，使得根受到的重力方向一直在改變，生長素在植物體內(nèi)均勻分布，使得根沒有向下生長。證明植物根的向地性是由重力引起的。綜上所述，植物的根具有向地生長的特性，該特性是由重力引起的。五、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵及注意事項(xiàng)【實(shí)驗(yàn)條件】（1）A組內(nèi)的X、Y和Z號(hào)種子為互對照組，對照根處于不同方向的初識(shí)位置時(shí)，均有向地生長的特性。（2）AB組互為對照組，對照重力對植物根向地生長的影響?！景踩崾尽浚?）電動(dòng)機(jī)需要連續(xù)長時(shí)間使用，防止機(jī)身過熱引起安全隱患，選用功率較小，并建議將機(jī)器和A組培養(yǎng)皿都安置在學(xué)校門衛(wèi)處，既可以保證夜晚時(shí)，有人每4小時(shí)檢查一下電機(jī)運(yùn)行狀況，又能夠使AB兩組的其他實(shí)驗(yàn)條件不變。（2）清水噴濕棉花時(shí)避免弄濕電機(jī)內(nèi)部，引起短路等事故?！静僮饕蟆浚?）使用棉花覆蓋培養(yǎng)皿時(shí)，不宜過度壓緊，影響根的生長空間，以種子不移動(dòng)，遮蓋種子為宜，如有需要可以用膠帶把棉花固定在培養(yǎng)皿上。（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，如果天氣比較干燥，水分蒸發(fā)得快，可以補(bǔ)充噴水，保持棉花濕潤。（3）其他種子可以選用黃豆、綠豆、小麥、燕麥、大麥等，操作方法一致。六、教學(xué)建議（1）本實(shí)驗(yàn)的周期長，適合長周期觀察。（2）實(shí)驗(yàn)前，可以讓學(xué)生來設(shè)計(jì)證明植物根向下生長的實(shí)驗(yàn)。提問“為什么植物的根要向下生長？”、“有什么因素會(huì)影響向下生長”等，將學(xué)生猜測是重力因素。（3）通過引導(dǎo)，學(xué)生可能會(huì)設(shè)計(jì)出類似A培養(yǎng)皿和無重力狀態(tài)下的對照組。這是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)對照思維的良好時(shí)機(jī)，不要急于否定，可以追問“為什么要有一組培養(yǎng)皿需要在無重力狀態(tài)下培養(yǎng)”，加強(qiáng)學(xué)生對對照實(shí)驗(yàn)組的認(rèn)知。教師再以條件有限，改為轉(zhuǎn)變種子所受重力方向的實(shí)驗(yàn)條件，參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（4）實(shí)驗(yàn)后，觀察現(xiàn)象前，需要讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)有預(yù)測，并說說為什么會(huì)有這樣的預(yù)測。七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)（1）由于棉花和濾紙很難對根的生長起到固定作用，在觀察時(shí)，拿開覆蓋的棉花時(shí)，很可能會(huì)拉扯到植物的根，影響觀察結(jié)果，如條件允許可以采用植物瓊脂培養(yǎng)基來培養(yǎng)根。種子的根可以直接在半透明的培養(yǎng)基內(nèi)生長，觀察方便。（2）簡易植物瓊脂培養(yǎng)基配制方法：1、稱取9克瓊脂粉、砂糖30克放入1000毫升的燒杯內(nèi)，加入約500毫升清水，用酒精燈加熱，邊加熱邊用玻璃棒攪拌，直到液體成半透明，后煮沸，冷卻至不燙