2,4-D對(duì)碰碰香插枝生根的影響

王 穎 許 藝 張夢(mèng)雅 陳秉初 陳文榮

(浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 金華 321004)

“探究2,4-D對(duì)插枝生根的作用”是浙科版高中生物學(xué)教材必修3中的探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)具有重要意義。教材未對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、2,4-D濃度以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說明，這就使得活動(dòng)形式完全開放。在增加探究性的同時(shí)，也提高了教學(xué)實(shí)踐的難度。植物種類的選擇和2,4-D濃度梯度的確定是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。

目前，已有一線教師選擇柳條、迎春、富貴竹等材料進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)[1，2]，由于柳條、迎春等木本植物生根速度慢，而富貴竹成本又較高，該實(shí)驗(yàn)仍然需要進(jìn)一步完善。

碰碰香(Plectranthustomentosa)又名一抹香，為唇形科(Lamiaceae)植物，因其觸碰后會(huì)發(fā)出清香怡人的氣味而得“碰碰香”的稱號(hào)[3]。碰碰香喜愛陽光，不耐潮濕，全年可全日照培養(yǎng)，但也比較耐陰，在夏季具有提神醒腦、驅(qū)蚊趕蠅的功效，葉片既可食用，也能入藥，具有抗菌消炎的作用[4]。此外，碰碰香發(fā)根速度快，容易栽培，市場(chǎng)價(jià)格便宜。碰碰香通過播種、扦插和分株等多種方法繁殖，但園藝實(shí)踐中通常以扦插繁殖為主。本文經(jīng)過篩選后選擇成本低廉、生根迅速，同時(shí)容易插條存活的碰碰香作為實(shí)驗(yàn)材料，通過預(yù)實(shí)驗(yàn)探索碰碰香插條生根的最適2,4-D濃度，并對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的處理和環(huán)境條件的控制進(jìn)行了改進(jìn)，旨在為高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一套可行性較高的方案。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 于2018年4月22日將長(zhǎng)勢(shì)基本一致的144株碰碰香剪下約6～7cm，每株植株頂端留3～4片葉子。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑 2,4-D粉劑(99.9%)由于難溶于水，因此需要先將25mg粉劑溶于5mL無水酒精中，再在容量瓶中用蒸餾水定容至1000mL作為母液備用。用蒸餾水分別配制成2.5×10-7g/L、 2.5×10-6g/L、 2.5×10-5g/L、 2.5×10-4g/L、 2.5×10-3g/L的2,4-D溶液。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法 將植株下部分別浸泡在試液中24h，浸泡深度約為3cm。共設(shè)六個(gè)處理，濃度分別為0g/L(對(duì)照)、2.5×10-7g/L、 2.5×10-6g/L、 2.5×10-5g/L、 2.5×10-4g/L、 2.5×10-3g/L的2,4-D溶液。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每8株為1個(gè)重復(fù)。浸泡完畢后在陰涼處晾干12h。再把碰碰香移栽到用椰糠制成的基質(zhì)中，深入3cm左右，同時(shí)澆透水，再將材料置于自動(dòng)人工氣候?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行培養(yǎng)，設(shè)置溫度為25℃，光照為2000lx，同時(shí)保證較高的空氣濕度，注意通風(fēng)，適時(shí)補(bǔ)水(水分過多容易導(dǎo)致碰碰香出現(xiàn)爛根致死現(xiàn)象)，每隔5d觀察植物生長(zhǎng)情況和生根情況并統(tǒng)計(jì)每組存活植株的數(shù)量、生根的數(shù)量以及生根的長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為15d。

1.4 數(shù)據(jù)處理 每個(gè)處理的根長(zhǎng)使用winRHIZO進(jìn)行測(cè)量，用Excel統(tǒng)計(jì)每組碰碰香的平均生根數(shù)量、平均根長(zhǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)差，采用SPSS軟件進(jìn)行Duncan檢驗(yàn)和單因素方差分析比較不同處理間的差異(P=0.05)，最后利用SigmaPlot制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度2,4-D對(duì)碰碰香存活率和生根數(shù)量的影響 不同2,4-D濃度對(duì)碰碰香成活數(shù)量和生根數(shù)量影響不同(圖1)。從插穗的成活數(shù)量來看，2.5×10-3g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香在15d后全部死亡，對(duì)照組和2.5×10-4g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香均出現(xiàn)死亡個(gè)體，分別死亡5株和2株。其余組插穗全部成活。由表1可知，在0g/L～2.5×10-3g/L濃度范圍內(nèi)，隨著2,4-D濃度的上升，碰碰香生根數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中2.5×10-5g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香平均生根數(shù)量最多，達(dá)33根，對(duì)照組生根數(shù)量不到10根，其余成活的三組生根數(shù)量均在15根以上。此外，六個(gè)處理中，2.5×10-5g/L和2.5×10-6g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香最先長(zhǎng)出根，其余成活的3組在第5～10d內(nèi)也相繼長(zhǎng)出根，其中，對(duì)照組長(zhǎng)根所需時(shí)間最久。

圖1 不同濃度2,4-D對(duì)碰碰香生根的影響(第15d)

表1 不同時(shí)期各濃度2,4-D對(duì)碰碰香存活率和生根數(shù)量的影響

2.2 不同濃度2,4-D對(duì)碰碰香生根長(zhǎng)度的影響 不同2,4-D濃度對(duì)碰碰香生根長(zhǎng)度的影響也不同，且組間差異顯著，呈現(xiàn)低濃度2,4-D溶液促進(jìn)生根，高濃度2,4-D溶液抑制甚至殺死植物的趨勢(shì)(圖2)。在一定范圍內(nèi)，隨著2,4-D溶液濃度的上升，碰碰香平均生根長(zhǎng)度先上升后逐漸下降。對(duì)照組平均生根長(zhǎng)度僅為6.04mm；2.5×10-7g/L 2,4-D溶液處理的生根長(zhǎng)度略有上升，達(dá)到6.56mm；2.5×10-6g/L 2,4-D溶液處理下的碰碰香平均生根長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為10.35mm。當(dāng)濃度超過2.5×10-6g/L時(shí)，碰碰香平均生根長(zhǎng)度開始下降，2.5×10-5g/L和2.5×10-4g/L 2,4-D溶液處理的平均根長(zhǎng)分別為9.81mm和9.28mm；2.5×10-3g/L 2,4-D溶液導(dǎo)致了植物死亡，說明在2.5×10-4g/L～2.5×10-3g/L 2,4-D濃度之間已經(jīng)開始出現(xiàn)抑制根生長(zhǎng)的現(xiàn)象。

圖2 不同濃度2,4-D對(duì)碰碰香生根長(zhǎng)度的影響

3 討論與結(jié)論

“探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用”實(shí)驗(yàn)中材料的選擇是關(guān)鍵，合適的材料具有高成功率，發(fā)根速度快，對(duì)2,4-D的響應(yīng)靈敏。碰碰香與柳條、迎春和富貴竹等植物相比，在成本、時(shí)間和實(shí)驗(yàn)效果上都更有優(yōu)勢(shì)。首先，碰碰香容易栽培，插條更易存活，且相較于柳條、迎春等在插條過程中不易出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象；其次，碰碰香受到觸碰能散發(fā)出香氣的特性也能增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)，碰碰香價(jià)格低廉，一般花卉市場(chǎng)均可買到，容易獲?。欢?，碰碰香剪去枝條上端后，重新生長(zhǎng)速度快，可在次年重新投入實(shí)驗(yàn)使用。最后，碰碰香具有良好的實(shí)驗(yàn)效果。碰碰香為草本植物，生根速度較快，通過我們的實(shí)驗(yàn)表明，其能在15d內(nèi)出現(xiàn)理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大縮短了實(shí)驗(yàn)周期，為教師靈活安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間增加了可能性。

除了材料選擇，實(shí)驗(yàn)條件的控制也是保證實(shí)驗(yàn)成功的重要環(huán)節(jié)。椰糠因其良好的保水性保證了植物根系生長(zhǎng)過程中能很好地吸收水分，并能在扦插過程中提供濕度較大的環(huán)境，其良好的透氣性又避免了植物的根系腐爛。但是，由于該實(shí)驗(yàn)采用基質(zhì)培養(yǎng)的方式，在觀察并測(cè)量根的各項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，必須將根從基質(zhì)中挖出來，這就不可避免對(duì)根產(chǎn)生一定傷害甚至出現(xiàn)斷根現(xiàn)象。因此，筆者在挖根的過程中，注意要先將包有根部的基質(zhì)挖出來，再仔細(xì)將基質(zhì)清除，以便更精準(zhǔn)地測(cè)量根長(zhǎng)、記錄根數(shù)。此外，如果沒有自動(dòng)人工氣候?qū)嶒?yàn)室，筆者建議在4月中旬至6月展開該實(shí)驗(yàn)，此時(shí)溫度在20℃～30℃左右，適宜插穗的生長(zhǎng)。同時(shí)將材料放在有光線但不是光線直射的通風(fēng)處培養(yǎng)，也可在旁邊放置清水或噴點(diǎn)水汽以增加空氣濕度。綜上所述，碰碰香是“探究2,4-D對(duì)插枝生根的作用”合適的實(shí)驗(yàn)材料，最適2,4-D溶液處理濃度為2.5×10-5g/L～2.5×10-6g/L，實(shí)驗(yàn)周期為15d。探究不同濃度2,4-D對(duì)碰碰香生根的影響實(shí)驗(yàn)在材料選擇、時(shí)間長(zhǎng)度、趣味性、環(huán)境條件的控制以及實(shí)驗(yàn)效果等方面都具有良好的改進(jìn)，在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂和課后活動(dòng)中實(shí)施的可行性較高。