謝 婕 歐陽(yáng)敏璇 生書晶梁 岳 林 燕

（廣東第二師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院 廣東廣州 510303）

“綠葉在光下制造有機(jī)物”是初中生物學(xué)教材中的一個(gè)重要的探究實(shí)驗(yàn)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能直觀地觀察，從而理解“綠色植物在光下進(jìn)行光合作用并產(chǎn)生淀粉等有機(jī)物”，形成物質(zhì)與能量的生命觀念，發(fā)展基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探討生命規(guī)律的科學(xué)思維，掌握科學(xué)探究的方法，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，形成“保護(hù)綠色植物、造福人類”的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

在人教版、蘇教版等多個(gè)版本的教材中，“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)都建議使用盆栽天竺葵作為實(shí)驗(yàn)材料。在南方（廣東），天竺葵不是常見植物，取材不易；在北方，根據(jù)正常的教學(xué)計(jì)劃與進(jìn)度安排，學(xué)習(xí)該內(nèi)容時(shí)已經(jīng)進(jìn)入12月，天竺葵會(huì)因?yàn)闇囟忍?，不易存活，必須將其放置在溫室?nèi)培養(yǎng)。在教學(xué)班較多的情況下，需要消耗大量的人力、物力、財(cái)力。為了提高“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效果，同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)投入，已有研究在實(shí)驗(yàn)材料上做了大量的替代嘗試，使用了婆婆納、紅薯、擬南芥、南瓜、小白菜、馬鈴薯、黃花酢漿草等完整植株替代天竺葵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)，以往研究沒有以無(wú)根綠葉蔬菜作為實(shí)驗(yàn)材料的先例。無(wú)根綠葉蔬菜作為實(shí)驗(yàn)材料有許多優(yōu)點(diǎn)：①生長(zhǎng)條件較容易滿足，瓶插在水中且每日換水能存活一周；②獲取途徑方便快捷，可以隨時(shí)從普通菜市場(chǎng)上購(gòu)得；③價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本較低；④瓶插水養(yǎng)，即買即用，節(jié)省種植的時(shí)間和空間。

因此本研究選擇一部分市場(chǎng)上常見的無(wú)根綠葉蔬菜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，尋求適宜替代盆栽天竺葵進(jìn)行“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)的材料。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)踐設(shè)置在廣東地區(qū)2020年1月的冬天和2021年9月的夏天，以確認(rèn)季節(jié)和溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)是否有影響。

1 材料與方法

（1）植物材料：第一輪實(shí)驗(yàn)（2020年1月冬季）使用的植物為南方菜市場(chǎng)上常見的10種綠葉蔬菜，分別是西洋菜、芥蘭、芥菜、上海青、香菜、奶白菜、菜心、菠菜、大葉茼蒿、芹菜。第二輪實(shí)驗(yàn)（2021年9月夏季）去除了第一輪實(shí)驗(yàn)效果不佳的植物，使用植物為6種常見綠葉蔬菜，分別是菜心、西洋菜、菠菜、芥菜、芥蘭苗，并添加天竺葵作為對(duì)照。

（2）試劑、儀器、耗材：體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇溶液、碘液；小燒杯（150 mL）、大燒杯（500 mL）、培養(yǎng)皿、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、鑷子、打火機(jī)；黑色卡紙、回形針。

2 實(shí)驗(yàn)方法與步驟

2.1 植物的處理

從菜市場(chǎng)購(gòu)入新鮮的、莖和葉完整的蔬菜。用剪刀在莖的下端切出傾斜約45°的斜切口，將植物放入裝有清水的容器中。從天竺葵植株上摘下葉片，同樣放入裝有清水的容器中。

2.2 暗處理

將裝有植物的容器放到黑暗的房間（或用不透光的大紙箱罩?。┮粫円梗s24 h）。本研究在前期的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用黑色塑料袋套住植物，植物因受到損傷生成較多的乙烯，導(dǎo)致植物呼吸量增加，從而因缺氧失去活性，進(jìn)而影響后續(xù)光合作用實(shí)驗(yàn)。所以，本研究使用“暗間”法。

2.3 光照處理

用黑卡紙將經(jīng)過(guò)暗處理的植物葉片的一部分從上下兩面遮蓋起來(lái)，并別上回形針以防止黑卡紙脫落，然后進(jìn)行光照。光照后的植物可能會(huì)出現(xiàn)輕微的葉片下垂或莖干彎曲的情況，屬正?，F(xiàn)象。

2.4 脫色和染色

葉片去掉遮光上的黑卡紙?jiān)俜湃胄?，加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇溶液至浸沒過(guò)葉片。在大燒杯中加入少量清水，再將小燒杯放入其中進(jìn)行水浴加熱脫色。葉片脫色后，用鑷子將葉片取出并用清水漂洗，再向葉片滴加碘液染色。2 min后,用清水沖掉碘液，觀察記錄葉片的顏色變化。

3 結(jié)果與分析

第一輪（冬季）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，10種無(wú)根綠葉蔬菜的葉片，實(shí)驗(yàn)前基本呈現(xiàn)翠綠或深綠的顏色，滿足實(shí)驗(yàn)“綠葉”這一條件。酒精脫色后，10種蔬菜葉片的大部分已經(jīng)脫去葉綠素的顏色，不同植物葉片的顏色深淺有些不同，推測(cè)是植物的特性所致。使用碘液染色并洗去浮色后，西洋菜、芥蘭、芥菜、菜心、菠菜5種葉片可以明顯看到遮蓋卡紙的遮光部分沒有被碘液染色，即沒有淀粉產(chǎn)生，而光照部分被碘液染成深色，即有淀粉產(chǎn)生，兩者對(duì)比差異顯著；而上海青、香菜、奶白菜、大葉茼蒿、芹菜5種葉片染色后，遮光部分與見光部分的對(duì)比沒有明顯差別。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，10種無(wú)根綠葉蔬菜的實(shí)驗(yàn)效果綜合排序?yàn)椋翰诵模疚餮蟛耍静げ耍窘嫣m＞芥菜＞奶白菜＞上海青＞香菜＞芹菜。

第二輪（夏季）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，6種植物的葉片實(shí)驗(yàn)前都呈現(xiàn)綠色。酒精脫色后，去除葉綠素的不同葉片呈現(xiàn)深淺不一的淺黃綠色。使用碘液染色并洗去浮色后，菜心、菠菜、天竺葵、西洋菜、芥菜等種植物葉片遮光部分與光照部分出現(xiàn)的深淺不同顏色，而芥蘭苗實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比不明顯。綜合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：芥菜＞菠菜＞天竺葵＞西洋菜＞菜心＞芥蘭苗。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

4.1.1 關(guān)于無(wú)根的綠葉

為了與原實(shí)驗(yàn)相比較，本研究在第二輪實(shí)驗(yàn)加入了離體的天竺葵葉片作為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果依然明顯。這說(shuō)明植株是否完整并不影響綠葉光合作用的進(jìn)行，天竺葵依然是一種非常好的實(shí)驗(yàn)材料，但它的種植和養(yǎng)護(hù)確實(shí)比直接從市場(chǎng)購(gòu)買蔬菜要繁瑣。

4.1.2 關(guān)于光照時(shí)間

本研究分別在冬季和夏季開展實(shí)驗(yàn)。冬季的光照時(shí)間是7.5 h，因?yàn)槎諏?shí)驗(yàn)大部分時(shí)間雖是晴天但有積云，天空光亮但陽(yáng)光并沒有直射，所以延長(zhǎng)了時(shí)間。夏季時(shí)3.5 h的光照即能取得很好的實(shí)驗(yàn)效果，因?yàn)橄娜贞?yáng)光直射，光照充足，在早上進(jìn)行光照處理，下午就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。冬季和夏季皆能得到成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明季節(jié)和溫度對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響不大，而光照強(qiáng)度是本實(shí)驗(yàn)取得成功的關(guān)鍵因素。若陽(yáng)光不充足，可以使用電燈等設(shè)備人工補(bǔ)足光照。

4.2 結(jié)論

本研究分別在中國(guó)南方（廣東）的冬季和夏季，使用幾種無(wú)根綠葉蔬菜進(jìn)行“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)材料探索，其中菜心、西洋菜、菠菜、芥蘭以及芥菜這五種無(wú)根綠葉蔬菜實(shí)驗(yàn)碘液染色后能夠清晰分辨葉片上的遮光區(qū)域和見光區(qū)域，比較適合作為盆栽天竺葵的替代材料；而上海青、香菜、奶白菜、大葉茼蒿、芹菜及芥菜苗6種無(wú)根綠葉蔬菜結(jié)果不明顯，不適合作為實(shí)驗(yàn)的替代材料?？紤]到不同地區(qū)的蔬菜種類各異，在使用無(wú)根綠葉蔬菜開展“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先購(gòu)買當(dāng)?shù)爻Ｒ娋G葉蔬菜進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，篩選出效果較好的蔬菜品種。