植物的一生 · PlantLab

一株菜豆

这是一株种在根箱里的菜豆：根箱前面是玻璃，根贴着玻璃生长，地上地下都看得见。

绿色开花植物有六大器官：根、茎、叶负责吸收水和无机盐、运输物质、制造有机物，叫营养器官；花、果实、种子与繁殖后代有关，叫生殖器官。

点右侧的器官名称，镜头会推过去；切换“生长时期”，看看同一株菜豆在不同时期的样子。

种子萌发的条件

四个培养皿里各放 12 粒种子，垫着吸水纸：1 号不加水（干燥）；2 号加水到湿润；3 号加水把种子淹没（缺少空气）；4 号加水到湿润，放进冰箱（低温）。

2 号是对照组，另外三组各只改变一个条件——这就是控制单一变量。

种子萌发需要适量的水分、适宜的温度和充足的空气；自身还要有完整、有活力的胚，并有供胚发育的营养物质。播放时间轴，看看哪些种子先吸水膨胀、再长出胚根。

幼苗出土与黄化

菜豆种子萌发时，胚根最先突破种皮、向下长成主根；接着胚轴伸长，弯成一个“钩”顶开土壤，把两片子叶拉出地面——弯钩让娇嫩的顶芽躲在后面，不被土粒擦伤。

左边的根箱见光，右边的罩在暗箱里。见光的幼苗弯钩很快伸直、子叶张开变绿；暗箱里的幼苗茎细长、发黄，弯钩一直不伸直，这叫黄化——叶绿素的形成需要光。

子叶里储存的营养用完以后，暗处的幼苗会倒伏死去。试试把种子播得很深。

根的生长与向地性

根尖从顶端往上依次是：根冠（像帽子一样保护）、分生区（细胞小、不断分裂）、伸长区（细胞迅速伸长，是根长长最快的部位）、成熟区（表皮细胞向外突起形成大量根毛，是吸收水和无机盐的主要部位）。

根的生长一方面靠分生区细胞的分裂增加数量，一方面靠伸长区细胞的伸长增大体积。

到了设定的那一天，根箱会被转过一个角度。几个小时以后，根尖就重新弯向下方——这是根的向地性。注意：弯曲只发生在根尖后面正在伸长的那一段，老的部分形状不变。

光照强度与光合作用

天黑以后，温室里只剩一盏补光灯。灯下的烧杯里是金鱼藻——一种沉水植物，光合作用放出的氧气从断口冒出，数一数每分钟的气泡数，就能比较光合作用的快慢。

把灯移近，光照变强，气泡越来越多；但光强到一定程度就不再增加了，这时的光照强度叫光饱和点。灯太远时，光合作用制造的有机物还抵不过呼吸作用消耗的，净光合速率为负——刚好相等时的光照强度叫光补偿点。

再试试提高 CO₂ 浓度、改变温度：光合作用的原料（CO₂、水）、条件（光）和酶的活性（温度）都会影响它的速率。

绿叶在光下制造淀粉

按右下角的步骤一步步做：

暗处理：把植株放在黑暗处一昼夜，让叶片里原有的淀粉运走耗尽；遮光：用黑纸片把一片叶的一部分从上下两面遮住，形成对照；光照几小时后摘下这片叶；脱色：放进盛有酒精的小烧杯里隔水加热，叶绿素溶解到酒精里，叶片变成黄白色（酒精易燃，不能直接加热）；漂洗后滴加碘液。

结果：见光的部分变成蓝色，遮光的部分不变蓝——淀粉是光合作用的产物，光是光合作用不可缺少的条件。

蒸腾作用

两株菜豆各套一个透明塑料袋，袋口扎在茎的基部：左边的保留叶片，右边的摘去全部叶片。几个小时后，左边袋子内壁布满水珠，右边几乎没有——水分主要是从叶片散失的。

水分以水蒸气的状态通过叶片表皮上的气孔散失到大气中，这就是蒸腾作用。气孔由一对保卫细胞围成，白天张开、夜里关闭；缺水时也会关闭。

温度高、空气干燥、有风、光照强，蒸腾都会加快。停止浇水，土壤变干，叶片就会萎蔫；再浇上水，很快又会挺起来。蒸腾作用拉动水和无机盐在体内向上运输，还能降低叶片温度。

向光性与生长素

五株玉米胚芽鞘，接受单侧光照：① 完整的，向光弯曲；② 切去尖端，不生长也不弯曲；③ 尖端罩上不透光的锡箔小帽，直立生长；④ 尖端下面套上锡箔，仍向光弯曲——感受光刺激的部位是尖端，弯曲的是尖端下面的一段（达尔文）。

⑤ 切去尖端，把放过尖端的琼脂块放在切面一侧，即使没有光，胚芽鞘也会向另一侧弯曲：尖端产生的某种物质能向下运输、促进生长——后来知道它是生长素（温特）。

单侧光使生长素在背光一侧分布多，背光侧长得快，于是向光弯曲。

开花与结果

菜豆的花是蝶形花：上面一片大的旗瓣，两侧两片翼瓣，下面两片合成卷曲的龙骨瓣，把雄蕊和雌蕊包在里面。花还没完全开放时，花粉就落在自己的柱头上了——菜豆是自花传粉的植物。

受精以后，花瓣凋落，子房发育成果实（豆荚），子房里的胚珠发育成种子，受精卵发育成胚。豆荚先伸长，再一节节鼓起（种子在充实），最后变黄、干燥、成熟。

白天温度太高（超过 32 °C）时，花粉活力下降，很多花会脱落，结荚变少。

自由培养

从一粒种子开始，种出你自己的菜豆。每个条件都会改变它的样子：光弱了茎细长、叶发黄；温度低了长得慢，太高了落花；浇水间隔太长会萎蔫；CO₂ 多了光合作用更快；缺氮叶片发黄、植株矮小；单侧光让它弯向光源。

右侧曲线记录株高、叶面积和干重；改变条件后，整段生长会按新条件重新计算。