34屆內蒙古自治區青少年科技創新大賽

 

青少年科技創意申報書

 

    錫林郭勒    盟(市)

 項目名稱:關于植物向光性生長的原理的推測 

 申 報 者:       齊俊華                 

 所在學校(全稱):   錫林郭勒盟第二中學     

     輔導教師:      閆冬     趙成       

 

 

項目所屬學科:(請在確認的學科上劃“√”,只能選擇一項)


□數學(MA)

□物理與天文學(PH)

□化學(CH)

√生命科學(LS)

□能源科學(ES)

 

□醫學與健康學(ME)

□環境科學與工程(EE)

□計算機科學(CS)

□工程學(EN)

□行為和社會科學(SO)


 

參賽類別:(請在確認的類別上劃“√”)


□小學作品

□初中作品

√高中作品

 

 

 

內蒙古自治區青少年科技創新大賽領導小組辦公室制



1.對所提出問題的描述

(要求:字數不超過200字)

植物的向光性是生物學研究的一個課題,目前爭論眾多,傳統觀點認為原因是因為植物的生長素在向光背光倆側分布不均造成的,但后來又有觀點認為向光性是因為抑制生長的物質分布不均造成的。目前,科學界對此爭議很大。這個問題引起了我的好奇心。在好奇心的驅動下,也為了鍛煉自己解決問題的能力和獲取更多的知識,我對該問題進行了探究。

2.對所提出的問題相關的背景綜述和分析

(要求:包括選題的目的意義,國內外相關領域的現狀分析,附主要的參考文獻,字數不超過800字)

選擇這個選題的目的是對植物向光性生長的原理提出自己的看法,植物的向光性是生物學研究的一個課題,清楚植物向光生長的原理不僅可以完善人類對于生物界的看法同時也有助于人類更好的利用該原理來發展更多有利于人類的技術。目前國內外對此提出了眾多假說,有傳統的溫特假說,生長抑制劑作用觀點,橫向轉移觀點等。這些觀點都對植物的向光性原理做了一定解釋,但都缺乏更具說服力的證據,因此植物的向光性原理至今未有定論。國內外學者所做的實驗都有自己的依據和見解,但通過實驗得出的結論卻各有不同。對于造成這樣的結果我認為和各實驗的相對獨立性有關,目前的學者對向光性的推測都是通過自己的實驗結果來得出的結論,僅僅考慮了自己實驗中的現象,卻忽略了其他實驗中的現象,而且實驗對象也僅僅是一種或倆種植物,不具有普遍性。因此得出來的結論很可能是片面的。于是我將前人所做實驗的結果進行了整合比較,提出了自己的想法,我的創新點主要在于將每一個實驗統一起來而不是獨立來看的。因此結論可能更具統一性。

主要參考文獻有:

1、百度百科-向光性;百度百科-玉米;百度百科-溫特實驗;百度百科-燕麥;百度百科-向日葵;百度百科-蘿卜。2、《人教版標注實驗教科書-生物學  必修三》《高中同步學考-優化設計  生物 必修三》

3.設計模型/解決方案、思路

(要求:包括擬采用的設計模型和解決方案、思路等,字數不超過1000字)

對于向光性的原理,我的思路是這樣的:通過W.Briggs和他的同事們利用玉米的實驗中確實觀察到了生長素在胚芽鞘中的移動這一結果可知,生長素確實在植物的向光性中發揮著作用,溫特的實驗也能說明這一點而且溫特的實驗可以清楚地發現物質多的那一側長勢旺。同時,我在生物教輔書中看到的金絲雀虉草實驗也是這樣的結果。可是問題在于其他一些學者利用蘿卜和向日葵做實驗得出的結論卻與上述實驗結論不同,用蘿卜向日葵做的實驗中生長素在倆側含量無明顯區別,但抑制生長的物質含量卻不同。這個實驗的結果同樣不可忽視。鑒于此,我將幾個實驗進行了比較,發現區別較大的是所選植物的分類上。首先,玉米,金絲雀虉草這類植物屬于禾本科,在這些禾本科植物中發現生長素在倆側分布不均,而向日葵,蘿卜雖然不屬于同一科但顯然它們都不屬于禾本科,而這些植物中是抑制生長的物質分布不均。因此我提出的假設是:生物界中植物雖然普遍具有向光性,但它們的原理卻不相同,有的通過生長素的移動實現,有的通過生長抑制劑的移動來實現,甚至可能還有些植物通過別的方法來實現。

這樣的原因可能是很久以前在剛出現一些植物的時候,一些植物有向光性,而其他種類的一些植物可能因為結構的不同而沒有向光性,但顯然有向光性的植物肯定在競爭中優越于沒有向光性的植物。而在漫長的進化中,一些沒有向光性的植物的后代中出現了有向光性的植物,那么這些植物在種內競爭中會占據優勢,那么那些沒有向光性的同類慢慢被淘汰,久而久之就出現現在這樣植物都有向光性,但它們的原理卻未必相同。解決方案則是在溫特的實驗基礎上,多增加幾個實驗對象,及禾本科的植物若干,菊科植物若干,十字花科植物若干,來分別進行實驗,得出結論。具體過程為:首先準備不同植物的多株胚芽鞘,來進行培養,然后在胚芽鞘下放瓊脂片,之后將胚芽鞘放入單側光下照射。一段時間后取出瓊脂片,觀察瓊脂片中分布不均的物質究竟為那種物質。比較相同科和不同科植物實驗后的現象即可得出結論。我的創新點在于將幾個相對獨立的實驗結果統一起來進行分析比較,這是前人沒有做的,并且在驗證實驗中進行多個實驗對象,而不是像前人只用少數實驗對象進行實驗,這樣結果更具普遍性。

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關于植物向光性生長的原理的推測——齊俊華



學校概況

2019/4/3 10:45:00

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