雙子葉植物花生幼苗結(jié)構(gòu)殘缺發(fā)育的探究

徐永強(qiáng)

種子的萌發(fā)需要一定的內(nèi)在條件和外部條件，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，播種應(yīng)選用粒大飽滿而完整的種子，生物學(xué)教材介紹種子的萌發(fā)，也強(qiáng)調(diào)胚必須完整。那么，在適宜條件下，由種子萌發(fā)成的幼苗結(jié)構(gòu)殘缺，是否能繼續(xù)發(fā)育為植株呢？筆者選用雙子葉植物花生種子、大豆種子、菜豆種子進(jìn)行探究，結(jié)果表明：雙子葉植物幼苗結(jié)構(gòu)殘缺仍能生長(zhǎng)發(fā)育。

1 探究過程

1.1 提出問題

在條件適宜的情況下，結(jié)構(gòu)完整的花生幼苗能夠正常生長(zhǎng)發(fā)育，那么，在同等條件下，結(jié)構(gòu)殘缺的花生幼苗是否能正常生長(zhǎng)發(fā)育呢？

1.2 作出假設(shè)

在適宜條件下，結(jié)構(gòu)殘缺的花生幼苗不能正常生長(zhǎng)。

1.3 制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

（1） 實(shí)驗(yàn)材料：粒大飽滿具有萌發(fā)力的花生種子。

（2） 實(shí)驗(yàn)儀器：培養(yǎng)皿、吸水紙、鑷子、解剖刀。

（3） 實(shí)驗(yàn)步驟：

① 取大小相同的花生種子100粒。

② 將花生種子萌發(fā)至長(zhǎng)出胚芽、胚軸、胚根時(shí)備用。

③ 取4個(gè)培養(yǎng)皿，放入吸水紙墊，注入適量清水，分別貼上標(biāo)簽：結(jié)構(gòu)完整、缺胚芽、缺胚軸、缺胚根。

④ 取20粒發(fā)育完整的幼苗，不做處理，放入 “花生完整”培養(yǎng)皿內(nèi)，作為對(duì)照組。

⑤ 取20粒切除胚根的幼苗、20粒切除胚芽的幼苗、20粒切除胚軸的幼苗，分別放入對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)皿內(nèi)，作為實(shí)驗(yàn)組。

⑥ 將對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組并列放置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通風(fēng)、通光的操作臺(tái)上。

⑦ 每天觀察記錄，并保持適量的水分。

（4） 注意事項(xiàng)：

① 切除胚芽、胚軸、胚根時(shí)，要切除干凈，否則殘留的部會(huì)繼續(xù)發(fā)育，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

② 使用小刀時(shí)注意安全，注意小刀傷手。

1.4 實(shí)施實(shí)驗(yàn)

1.5 探究過程記錄

實(shí)驗(yàn)條件：室溫（15℃～25℃）；適量水分；充足空氣。

（1） 起始狀態(tài)。

① 實(shí)驗(yàn)組：

缺胚芽組：子葉張開，多數(shù)種子子葉種皮脫落，少數(shù)種子子葉殘留種皮；胚根白嫩、粗壯，胚根2～3 cm；胚軸0.5～1 cm，胚芽切除。

缺胚軸組：子葉張開，多數(shù)種子子葉種皮脫落，少數(shù)種子子葉殘留種皮；胚根白嫩、粗壯，胚根2～3cm；胚軸切除，無胚芽。

缺胚根組：子葉張開，多數(shù)種子子葉種皮脫落，少數(shù)種子子葉殘留種皮；胚芽幼葉緊閉。

② 對(duì)照組：

胚完整，多數(shù)種子種皮破裂，子葉半開，少數(shù)種子子葉張開，種皮脫落；胚根白嫩、粗壯，長(zhǎng)2～3 cm，胚軸較短，胚芽幼葉緊閉。

（2） 5 d萌發(fā)狀態(tài)。

① 實(shí)驗(yàn)組：

缺胚芽組：少數(shù)子葉殘留種皮，子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根數(shù)量增多；胚軸生長(zhǎng)緩慢；腋芽體積增大，少數(shù)種子腋芽長(zhǎng)出纖細(xì)的莖和幼葉，長(zhǎng)1～2 cm。

缺胚軸組：少數(shù)子葉殘留種皮，子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根數(shù)量增多；胚軸生長(zhǎng)緩慢；腋芽體積增大。少數(shù)種子腋芽長(zhǎng)出纖細(xì)的莖和幼葉，長(zhǎng)1～2 cm。

缺胚根組：少數(shù)子葉殘留種皮，子葉萎縮；胚軸生長(zhǎng)緩慢；胚芽進(jìn)一步發(fā)育，莖長(zhǎng)5～7 cm，葉柄長(zhǎng)3～4 cm，葉片增大，形成幼苗；腋芽體積增大。

② 對(duì)照組：

胚完整，少數(shù)子葉殘留種皮，子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根增多、增長(zhǎng)；胚芽進(jìn)一步發(fā)育，莖長(zhǎng)5～7 cm，葉柄長(zhǎng)3～4 cm，葉片增大，形成幼苗；腋芽體積增大。

（3） 11 d萌發(fā)狀態(tài)。

① 實(shí)驗(yàn)組：

缺胚芽組：增長(zhǎng)；胚軸停止發(fā)育；腋芽繼續(xù)發(fā)育，莖增粗，葉片增大，株高6～8 cm，形成幼苗。

缺胚軸組：子葉種皮脫落；子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根繼續(xù)增多增長(zhǎng)；腋芽繼續(xù)發(fā)育，莖增粗，葉片增大，株高6～8 cm，形成幼苗。

缺胚根組：幼苗繼續(xù)發(fā)育，子葉種皮脫落；子葉萎縮；幼苗植株繼續(xù)增高，株高8～10 cm；不定根增長(zhǎng)、增多；腋芽高1～1.2 cm。

② 對(duì)照組：

胚完整，子葉種皮脫落；子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根繼續(xù)增多。

（4） 16 d萌發(fā)狀態(tài)。

① 實(shí)驗(yàn)組

缺胚芽組：幼苗繼續(xù)發(fā)育，子葉種皮脫落；子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根繼續(xù)增多增長(zhǎng)；芽體繼續(xù)發(fā)育，莖增粗，葉片增大，株高15～18 cm。

缺胚軸組：幼苗繼續(xù)發(fā)育，子葉種皮脫落；子葉萎縮；胚根繼續(xù)增長(zhǎng)，側(cè)根繼續(xù)增多增長(zhǎng)；芽體繼續(xù)發(fā)育，莖增粗，葉片增大，株高15～18 cm。

缺胚根組：幼苗繼續(xù)發(fā)育，子葉進(jìn)一步萎縮；株高15～18 cm；不定根增多、增粗、增長(zhǎng)；腋芽莖纖細(xì)，葉片細(xì)小，高1～1.5 cm。

② 對(duì)照組：

胚完整，幼苗繼續(xù)發(fā)育，子葉進(jìn)一步萎縮；株高20～25 cm；腋芽莖纖細(xì)，葉片細(xì)小，高1～1.5 cm。

1.6 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

結(jié)構(gòu)完整的花生幼苗發(fā)育為成熟植株，發(fā)育速度較快；缺胚芽、胚軸的花生幼苗發(fā)育為具有2條主莖的成熟植株，發(fā)育速度略慢；缺胚根的花生幼苗發(fā)育為須根系的成熟植株，發(fā)育速度略慢。

1.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

結(jié)構(gòu)殘缺的雙子葉植物花生幼苗仍能發(fā)育為成熟植株。

2 探究結(jié)果分析

缺胚芽、胚軸的幼苗，由于失去了頂端優(yōu)勢(shì)作用，胚軸與左右2片子葉基部之間的腋芽發(fā)育成2個(gè)側(cè)芽，由側(cè)芽繼續(xù)發(fā)育成莖和葉，因此發(fā)育成熟的植株有2條主莖，胚根正常，發(fā)育成主根。

缺胚根的幼苗，在胚根基部長(zhǎng)出許多不定根，由不定根形成須根系，胚芽正常，發(fā)育成莖和葉。

由于花生幼苗在長(zhǎng)出真葉之前的營(yíng)養(yǎng)供給由胚的子葉供給，缺胚芽、缺胚軸、缺胚根的幼苗子葉正常，因此結(jié)構(gòu)殘缺的幼苗仍能發(fā)育為成熟植株。