种子在不同状态下呼吸作用的研究
课题概述：
一般地说，种子植物的生长是从种子萌发开始的。种子萌发是一个非常活跃的生长过程。旺盛的物质代谢和活跃的物质运输等需要强烈的有氧呼吸来保证。如果糖源是葡萄糖，则有氧呼吸化学方程式如下：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 ——→ 6CO2 +12H2O + 能量
种子萌发必须有适当的外界条件，即足够的水分、充足的氧气、适当的温度等。种子在发芽过程中一直进行呼吸作用，而种子在未发芽时是否也在进行呼吸作用呢？本实验以赤豆为材料，利用二氧化碳传感器监测、研究未发芽及发芽的赤豆的呼吸作用。同时还将研究发芽赤豆在不同温度下的呼吸作用。 二氧化碳传感器的工作原理是将红外辐射的多少转变为输出电压的大小测定之，而红外辐射与二氧化碳浓度是紧密相关的，二氧化碳浓度越大，红外辐射就越少。样品中的二氧化碳浓度变化情况因此而被测知。它的测量范围是0-5000ppm浓度的二氧化碳，分辨率是9.77 ppm。 目的：
2．测定发芽和未发芽的种子是否呼吸，并比较其呼吸速率。
3．研究温度对发芽种子呼吸的影响。
器材：
实验材料：赤豆。
实验仪器及用品：TI—83 Plus图形计算器及CBL系统、二氧化碳传感器(附配套塑料瓶)、CBL-DIN(传感器转接线)、保温杯、温度计、200mL烧杯、蒸馏水洗瓶、冰、冷水、吸水纸。 步骤：
一．实验准备
1．赤豆发芽：实验前3天开始准备。选取60颗大小相似的、完整的赤豆，平分为2组，每组30颗。清洗干净后一组晾干，另一组浸泡12小时后将赤豆放在纸盒中浸湿的吸水纸上，将纸盒置于温暖、阴暗处。期间应保持吸水纸湿润。
2．水浴准备：保温杯(或两个烧杯间填充泡沫塑料代替之)中盛放一定量冰水，调至5℃左右。实验期间温度计始终要悬在水中，监测温度。如有变化，及时调整。
1．连接TI—83 Plus图形计算器、CBL系统。
3．打开TI—83 Plus图形计算器、CBL系统，按APPS，选择“CHEMBIO”程序，按ENTER。(见图1、2)
图1 图2
4．在“MAIN MENU”菜单中选择“1：SET UP PROBES”；输入传感器数量“1”，按ENTER。(见图3)
5．在“SELECT PROBE”菜单中选择“7：MORE PROBES”，直至出现二氧化碳传感器
6．在“SELECT PROBE”菜单中选择“6：CO2 SENSOR”。(见图4)
图3 图4
7．输入通道序号“1”；在“CALIBRATION”菜单中选择“1：USE STORE”。传感器设置完成后即返回“MAIN MENU”菜单。(见图5、6)
图5 图6
三．设置采样方式
1．在“MAIN MENU”菜单中选择“2：COLLECT DATA”。(见图7)
2．在“COLLECT DATA”菜单中选择“2：TIME GRAPH”，预热30秒后，按ENTER。(见图8)
图7 图8
3．输入采样间隔时间：“40”(秒)，按ENTER。输入采集数据点的点数：“10”个，按ENTER。屏幕显示该次采样共需历时400秒，按ENTER。(见图9、10)
图9 图10
4．在“CONTINUE”菜单中选择“1：USE TIMESETUP”。(见图11)
图11
5．输入Y轴(二氧化碳浓度)的最小值：“1000”(ppm)，按ENTER。输入Y轴的最大值：“5000”(ppm)，按ENTER。输入Y轴坐标点间隔：“500”，按ENTER。随后出现的屏幕上告知“按ENTER开始收集数据”。(见图12、13)
图12 图13
四．数据采集
1．将发芽赤豆移入呼吸瓶中。塞上二氧化碳传感器，按ENTER开始收集数据。
2．当CBL显示“DONE”时，采样全部完成(见图14)，按ENTER即可看到二氧化碳浓度随时间变化曲线，按ENTER。
3．在“REPEAT”菜单中选择“1：NO”。(见图15)
图14 图15
4．在“MAIN MENU”菜单中选择“7：QUIT”。
5．取出二氧化碳传感器，洗净塑料瓶，吸干水分。用风扇或纸扇对传感器扇风一分钟左右以换气。 五．数据存储
1．在主界面中按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”；按STOÞ；按ALPHA+[A]，按ENTER。此操作将L1数组中的数据存储到A数组中。(见图16)
2．在主界面中按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”；按STOÞ；按ALPHA+[B]，按ENTER。此操作将L2数组中的数据存储到B数组中。(见图17)
图16 图17
六．继续数据收集。
1．按APPS，选择“CHEMBIO”程序，按ENTER。
2．重复三、四、五的操作步骤，依次测定室温下未发芽赤豆、5℃下发芽赤豆的呼吸作用（发芽赤豆放在5℃冰水中10分钟以上，以使温度充分降低。）。
实验结果及数据处理：
1．按ENTER，在“MAIN MENU”菜单中选择“7：QUIT”。
2．在主界面中按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“A”；按STOÞ；按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”，按ENTER。此操作将A数组中的数据复制到L1数组中。(见图18)
3．在主界面中按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“B”；按STOÞ；按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”，按ENTER。此操作将B数组中的数据存储到L2数组中。(见图19)
图18 图19
4．按2nd+[LIST]，在“OPS”菜单中选择“8：SELECT(”；按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”；按，；按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”；按 ) ；按ENTER。此操作将从L1、L2数组中截取部分数据。(见图20、21)
图20 图21
5．截取出曲线上最近似于直线的一段，以便进行回归。按4至所选取的直线的起点，按ENTER；按4至直线终点，按ENTER。按2nd+[QUIT]。(例：见图22、23、24)
举例如下（起点：X =120，Y =2253.72；终点：X =320，Y =3172.95）
图22 图23
图24
6．按STAT，在“EDIT”菜单中选择“1：EDIT”，可以看到截取的数据自动替换了原L1、L2中的数据。按2nd+[QUIT]退出。(例：见图25)
图25
7．按STAT，在“CACL”菜单中选择“4：LinReg(ax +b)”；按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“1：L1”；按，；按2nd+[LIST]，在“NAMES”菜单中选择“2：L2”。此操作将对L1、L2数组中数据进行线性回归。得到线性回归的方程为y = 4.607x + 1714.58，线性回归的相关系数r = 0.999。(例见图26、27、28)
图26 图27
图28
8．以上操作完成了对室温下发芽赤豆呼吸速率曲线的回归计算。重复2—7操作，依次完成25℃未发芽赤豆、5℃发芽赤豆呼吸速率曲线的回归计算。(例见图29)
图29
图示：1. 5℃发芽赤豆；
2. 25℃发芽赤豆；
3.25℃未发芽赤豆。
赤豆状态 | 回归直线斜率 |
5℃，发芽 | 1.318 |
25℃(室温)，发芽 | 4.607 |
25℃(室温)，未发芽 | -0.002 |
实验说明：
1．由于实验中总共要测得6组数据，为防止下一组数据覆盖本组数据，在每次测定完成后，必须将L1、L2中的时间、二氧化碳浓度数据改名存储。
2．安装二氧化碳传感器时，应把橡皮塞轻轻地拧进瓶口，不能转动传感器本身。 思考问题：
1．你有何证据证明种子发芽时在进行呼吸？
2．种子发芽时为什么要进行呼吸？
3．温度对种子呼吸有什么影响？
4．本实验有什么可以改进的地方？
拓展：
1．各种种子发芽时的呼吸速率是否相同？请设计实验方案并加以实施。
2．各种昆虫呼吸速率是否相同，温度对其影响是否一致？请设计实验方案并加以实施。
3．请设计实验测定同一批种子发芽后的不同时刻呼吸速率的变化(如发芽后1、2、3天等)。