幾個(gè)探究種皮作用的小實(shí)驗(yàn)

曾曉怡 吳結(jié)瑩 陳學(xué)梅

摘 要 種皮是種子的組成部分之一，種皮存在于植物的種子時(shí)期，可以保護(hù)種胚，并有利于種子萌發(fā)吸收水分。本實(shí)驗(yàn)利用剝皮花生和完整花生的萌發(fā)情況來探究種皮的吸水萌發(fā)作用；利用剝皮蓮子和完整蓮子來探究種皮的保護(hù)作用，使學(xué)生通過觀察進(jìn)一步了解種皮的作用。本實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，可作為小學(xué)和中學(xué)生的科技活動(dòng)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)課本知識(shí)的印象，提高動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞 種皮 吸水作用 保護(hù)作用 探究

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.04.015

Abstract Seed coat is one of the components of the seed. Seed coat exists in the seed period of the plant， which can protect the embryo and help the seed germinate and absorb water. This experiment used the germination of peeled peanuts and intact peanuts to explore the germination of seed coats； using peeled seeds and intact seeds to explore the protective effect of seed coats， so that students can further understand the role of seed coats through observation. This experiment is simple and can be used as an experiment of science and technology activities for elementary and middle school students to deepen the impression of textbook knowledge and improve the ability of hands.

Keywords seed coat； water absorption； protective effects； inquiry

1 活動(dòng)背景

種子萌發(fā)是人教版生物七年級(jí)上冊(cè)的內(nèi)容，書中簡(jiǎn)單介紹了種皮的作用——種皮，是種子的組成部分之一，種皮存在于植物的種子時(shí)期，可以保護(hù)種胚，并有利于種子萌發(fā)吸收水分，但是缺少了種皮的種子仍然可以發(fā)芽，從而引發(fā)學(xué)生思考種皮存在的作用。本實(shí)驗(yàn)通過設(shè)計(jì)幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)來探究種皮的吸水萌發(fā)作用和保護(hù)作用，每個(gè)小實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單而且富有趣味性，可以讓學(xué)生在實(shí)踐中更直觀地去感受這些作用，留下深刻的印象。

本實(shí)驗(yàn)選用花生種子來探究種皮的吸水作用，花生種子和種皮較好分離，且花生種子在浸種后能夠達(dá)到較高的發(fā)芽率。在孫麗萍的不同生長(zhǎng)期花生芽中主要營(yíng)養(yǎng)成分變化中采用了浸種6～8小時(shí)和催芽48h的方式來培育花生芽。[1]本實(shí)驗(yàn)采用不浸種的培育方法，因此需要更長(zhǎng)時(shí)間來讓花生種子在吸足水分后萌發(fā)，此過程有利于學(xué)生對(duì)種皮的吸水作用的觀察。

探究種皮的保護(hù)作用，采用蓮子作為實(shí)驗(yàn)材料。蓮子是我國(guó)重要的草本水生蔬菜資源，也是出口創(chuàng)匯的特色農(nóng)產(chǎn)品之一，隨著食品加工與保鮮技術(shù)的進(jìn)步，鮮蓮以其飽滿的外觀品質(zhì)、新鮮的風(fēng)味和全面的營(yíng)養(yǎng)將逐步取代干蓮成為市場(chǎng)消費(fèi)主流。[2]因此想要購(gòu)買包含蓮子心的蓮子已經(jīng)不再困難，蓮子的種皮較厚，而且蓮心即胚的部分較柔軟，所以對(duì)有種皮的蓮子和沒有種皮的蓮子進(jìn)行破壞可以獲得較明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2 活動(dòng)目標(biāo)

（1）知識(shí)目標(biāo)：知道種皮吸水作用和保護(hù)作用的具體表現(xiàn)，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（2）能力目標(biāo)：嘗試設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表達(dá)與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：樹立熱愛科學(xué)，積極探索，主動(dòng)學(xué)習(xí)的理念。

3 活動(dòng)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)材料和用具（1個(gè)小組）：生花生12顆、新鮮蓮子多顆、培養(yǎng)皿4個(gè)、紙巾、250mL小燒杯1個(gè)、計(jì)時(shí)器1個(gè)、小刀1把、鹽或者糖。

4 活動(dòng)過程

學(xué)生以3～4人為小組完成以下實(shí)驗(yàn)，多組實(shí)驗(yàn)計(jì)算重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.1 實(shí)驗(yàn)一：探究花生種皮對(duì)種子吸水萌發(fā)的影響

（1）將花生種子分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組材料剝?nèi)シN皮，但必須保證結(jié)構(gòu)完整，若結(jié)構(gòu)不完整會(huì)造成人為的實(shí)驗(yàn)誤差使得種子表面出現(xiàn)傷口容易受到感染，或者不小心破壞了胚的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致種子不能萌發(fā)，對(duì)照組不做處理。

（2）在兩個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)鋪上4～6層紙巾，分別放上花生種子并且倒入適量的水，浸潤(rùn)種子底部即可。

（3）將培養(yǎng)皿放在向陽(yáng)處培養(yǎng)，之后需保證紙巾保持濕潤(rùn)，每天補(bǔ)充適量的清水，也可以購(gòu)買平時(shí)裝觀賞魚的透明方底塑料袋，可以在底部放上一張硬紙板，再放上培養(yǎng)皿扎住袋口，做成一個(gè)簡(jiǎn)單的溫室環(huán)境，在一開始多加一點(diǎn)水分就不需要再補(bǔ)充水分了，之后放到窗臺(tái)向陽(yáng)處培養(yǎng)即可。觀察種子萌發(fā)情況記錄在表格中，如表1所示。

4.2 實(shí)驗(yàn)二：探究蓮子種皮的機(jī)械保護(hù)作用

取兩個(gè)形態(tài)大小差不多的蓮子，實(shí)驗(yàn)組的蓮子剝?nèi)ネ饷娴钠?，?duì)照組的蓮子保持完整，同時(shí)放入小燒杯中，劇烈搖晃，讓計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)15秒，可進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生力氣的大小可以繼續(xù)增加搖晃時(shí)間，分別從蓮子的顏色和軟硬質(zhì)感來觀察兩組蓮子搖晃前后的狀態(tài)，記錄的表格如表2所示。

4.3 實(shí)驗(yàn)三：探究蓮子種皮對(duì)化學(xué)物質(zhì)防護(hù)作用

取四個(gè)形態(tài)大小差不多的蓮子，分為兩組，實(shí)驗(yàn)組的蓮子剝?nèi)ネ饷娴钠ぃ瑢?duì)照組的蓮子保持完整，同時(shí)放在濃鹽水或濃糖水中浸泡一天后，觀察兩組蓮子的種皮變化，之后再剝開種皮觀察胚的變化，也是從蓮子的顏色和軟硬質(zhì)感來觀察，并記錄在表格上，如表3所示。

根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫度，預(yù)計(jì)大概的實(shí)驗(yàn)天數(shù)，若是套袋實(shí)驗(yàn)可以制造一個(gè)濕潤(rùn)溫度較高的環(huán)境從而減少發(fā)芽的天數(shù)，因此當(dāng)環(huán)境溫度較低，在20℃以下時(shí)，為了能夠較快獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建議套袋實(shí)驗(yàn)。記錄數(shù)據(jù)，做出科學(xué)的文字描述，每天去實(shí)驗(yàn)室觀察并且拍照記錄，先小組內(nèi)總結(jié)出結(jié)論，再進(jìn)行組間討論，之后可以做成PPT配合圖片文字在班上進(jìn)行評(píng)比匯報(bào)，最后由教師總結(jié)理論知識(shí)和一些失誤。

5 結(jié)果分析與建議

5.1 結(jié)果分析

本次活動(dòng)探究的預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，可以為之后的實(shí)際活動(dòng)提供參考。教師還可以根據(jù)這些結(jié)果繼續(xù)創(chuàng)新完善活動(dòng)方案（見表4）。

實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果如表4所示，本次實(shí)驗(yàn)每組采用6顆花生種子，在對(duì)照組中，花生的萌發(fā)率在第四天達(dá)到了50%，比實(shí)驗(yàn)組中的剝皮花生萌發(fā)率33.3%高了不少，因此可以證明種皮有利于種子吸水萌發(fā)。

實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果如表5所示，搖晃前后完整蓮子沒什么變化，是因?yàn)樯徸颖旧矸N皮厚而硬，能夠有效防御物理傷害，而失去了種皮保護(hù)的蓮子心很容易就出現(xiàn)了淤青受到了機(jī)械損傷，細(xì)胞破裂出水，因此證明種皮有機(jī)械保護(hù)作用。

實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果如表6所示，在濃鹽水中浸泡一天后，細(xì)胞會(huì)失水，表現(xiàn)出在完整蓮子上是蓮子種皮的皺縮，而有了種皮的保護(hù)，蓮子心狀態(tài)完好，沒什么變化，但是失去了種皮保護(hù)的蓮子心就會(huì)直接接觸到濃鹽水導(dǎo)致蓮子心發(fā)軟皺縮，證明種皮可以先阻隔周圍的化學(xué)物質(zhì)，以達(dá)到防護(hù)化學(xué)物質(zhì)的作用，是保護(hù)種子的一道有效屏障。

5.2 活動(dòng)建議

本活動(dòng)適合中小學(xué)生以3～4人為小組單位進(jìn)行活動(dòng)，活動(dòng)中一些有危險(xiǎn)隱患的環(huán)節(jié)由老師準(zhǔn)備與監(jiān)管，如小刀的使用，還有搖晃燒杯時(shí)小心不要失手甩到地面等等安全隱患，若是由小學(xué)生完成探究蓮子種皮的機(jī)械保護(hù)作用時(shí)，由于力氣不大，不一定能達(dá)到效果，因此可以采用直接按壓蓮子或蓮子心5s的操作來代替原本的實(shí)驗(yàn)過程。因?yàn)樾迈r蓮子的收集會(huì)有一些季節(jié)的限制，因此可以采先采購(gòu)一些蓮子冷藏，關(guān)鍵是需要有蓮子心，否則過了一定時(shí)節(jié)市售蓮子一般已經(jīng)被取心曬干，也可以尋找其它種皮較厚的種子代替此實(shí)驗(yàn)材料。另外可以嘗試把驗(yàn)證種皮保護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)放到室外來觀察，或許可以看到更多結(jié)果，比如說會(huì)有螞蟻等小動(dòng)物來覓食或者經(jīng)過日曬雨淋后種子表面長(zhǎng)出了霉菌或者感染了細(xì)菌即可獲得更明顯的現(xiàn)象等等。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫麗平，楊美智子，劉蒙蒙等.不同生長(zhǎng)期花生芽中主要營(yíng)養(yǎng)成分變化[J].食品工業(yè)科技，2013.34（2）：343-346.

[2] 鄭寶東.中國(guó)蓮子（Nympheaceae Nelumbo Adans）種質(zhì)資源主要品質(zhì)的研究與應(yīng)用[D].福建農(nóng)林大學(xué)，2004.