种豆（1）——绿豆和红豆的生活史
自3月29日以来，小徐先后在家中和妈妈单位进行了一系列的种植（包括红豆、绿豆、黄豆、荞麦、菜豆、花生、向日葵），共计7种作物。截止5月18日，家中的绿豆有的已经开花结果，花生也长势喜人，向日葵犹在节节攀高。
惟独家中的红豆，初期萌发与生长尚较为正常，但长到约10cm高后，有的叶片发黄、渐渐枯萎，有的茎从中部自行折断，最终全军覆没。对比绿豆的健康成长，让小徐很是心有不甘，于5月18日晚再次泡下10颗红豆，决定再种红豆。
近期我这儿一直忙着摄影、记录和学习生物学知识，对小徐的种豆大业没有上心，以至于关于“种豆”的观察、记录、总结和思考都被一拖再拖。而小徐在此过程中，由于缺乏科学指导，记录不及时、不全面的问题逐渐突显出现。5月19日晚，我和小徐妈对此进行了专题探讨。反思之后，决定要认真地、科学地对待这一小徐感兴趣的活动，珍惜与自己生活密切相关的事物，把握好机会，把它提高到培养科学素养的高度来深入探索、系统研究，做最好的自己，为儿子做出表率！
● 背景知识
植物的一生，不论长短，都比较复杂，植物学家们将其分为两个世代（或阶段）：一个叫孢子体（由受精卵发育而来的，能产生孢子和具2倍数染色体的植物体。“孢子”是指脱离亲本后，能直接或间接发育成新个体的生殖细胞）世代； 另一个叫配子体（能产生配子和具单倍数染色体的植物体，由单倍体孢子经有丝分裂产生。种子植物的配子体即花粉粒和胚囊。“配子”即成熟的性细胞——精子细胞和卵子细胞）世代。
在美国初中科学教材《科学探索者-从细菌到植物》一书中，将被子植物的生活史描述为：①被子植物开花→→②子房内的每颗胚珠产生一个卵细胞、花药上的细胞产生花粉粒→→③花粉粒落到柱头上→→④花粉粒萌发的花粉管伸入胚珠，精子穿过花粉管，与卵细胞融合→→⑤胚珠发育成种子，受精卵发育成胚，胚珠的其他部分发育成种皮及贮存食物的胚乳→→⑥子房与其他结构发育成果实。果实包被着种子，并帮助种子传播→→⑦种子发育成新植株。
在种豆的整个过程中，我们肉眼能看到的都是孢子体世代（即①、⑥、⑦环节）；而配子体世代（②、③、④、⑤环节）只能借助显微镜观察。 上图的被子植物生活史采取的是“先鸡后蛋”顺序，而我们的研究只能是按照“先蛋后鸡”模式——顺应小徐的操作或观察顺序：
一、观察和了解种子
（一）实验设计
1.浸泡前
1.1 筛选种子
★ 观察：找出一批备选种子，观察种子的外观是否一致？
★ 记录：对种子之间的外观差异，给出你自己的定性描述。
★ 推理：导致种子之间的外观差异的原因，可能有哪些？
★ 思考与交流：当你从中筛选待培育的种子时，你在意种子的外观么？如果不在意的话，请说明你的原因；如果在意的话，请说明你在意的是哪些方面？（你在意的方面，便构成了你筛选种子的标准）
1.2 探索
★ 观察：种子的形状、颜色及种皮的细节；
★ 绘图：对照种子实物，画出绿豆（或红豆）的种子轮廓，要注意种皮的结构细节；
★ 推测：种皮有什么作用？
1.3 拓展
★ 阅读：查阅有关种皮结构、种皮作用的资料（可参见本篇日志下方）；
★ 比较：①把查到的种皮结构资料与1.2中自己的观察和绘图进行比较，看看是否存在差异？分析差异产生的原因。
②把了解到的关于种皮作用的结论与1.2中自己的推测进行比较；
★ 应用概念：依据你查阅文献了解到的关于种皮结构的知识，写出下图中种皮各部分的名称：
★ 延伸：查阅资料，了解种皮三个必备结构的形成原因和作用（可参见本篇日志下文）；了解除这三个结构外，种皮还有哪些其他的结构？
★ 思考：绿豆和红豆的种孔究竟在哪里？如何能够验证它们的存在及存在的准确位置？
2. 浸泡后
2.1 萌发前
★ 推测：种子萌发所需要的条件；
★ 思考：不同的温湿度，对种子萌发是否会产生影响？如何考察这种影响？
★ 动手：如果浸泡的同一种豆子不止一粒，需要给每一粒种子编号，以便于后期的个体身份识别和平均值测算；
★ 统计：浸泡后，记录下浸泡种子的起始时间。如果设有实验组，要分别记录实验组和对照组的情况；
2.2 萌发后
★ 观察：及时观察种子的变化情况，萌发以“出芽”（胚根肉眼可见）为标准；
★ 统计：及时在表中记录萌发的时间，并计算各粒种子从浸泡到萌发所需要的时间、同批种子从浸泡到萌发的平均时间；
★ 探索：
①种孔：观察并确定种孔的所在位置，与1.3“应用概念”中的图形比对，检验图中种孔的位置是否有误；
②种皮：仔细观察脱落的种皮有几层，查阅文献进一步了解种一层种皮与二层种皮的不同之处；
③找一颗种皮脱落、已经萌发的种子，小心地从中间分开（注意不要让其分离），观察其内部结构及对称性；
★ 绘图：对照种子实物，绘制种子的内部结构图；
★ 拓展与应用：
①查阅资料，认识种子的内部结构及作用。之后，写出下图中种子各部分的名称：
②查阅资料，认知胚的各组成部分及其作用。之后，写出下图中的胚的各组成部分的名称（左边3项）：
因缺乏红豆种子内部的照片，暂以网上的蚕豆图片代替
（二）、相关知识点
1. 从种子到被子植物
小徐的种豆，首先是从挑选绿豆和红豆的种子开始的：
绿豆和红豆之所以被归类于被子植物门，是因为它们都有种子，且种子外部都有种皮
通常把被子植物（种子外部有果皮包被。俗称显花植物，因为它们通过“花”这一重要器官繁衍后代）与裸子植物（种子是裸露着的）合称为“种子植物”（严格讲，应叫“有胚有管植物”）。所有的种子植物都具有两大基本特征：一是体内具有维管组织（参见下面的叶片部分），二是能利用种子进行繁殖。
2. 种子的结构
种子(seed)是由胚珠发育而成的繁殖器官，虽然在大小、形状、颜色等外部形态方面，种子因植物种类不同而有较大差异，但其基本结构是一致的，都有种皮、胚和营养物质（胚乳或子叶）三个部分。种子最好粒大饱满，这样子叶或胚乳中的营养物质才充足，从而有利于种子的萌发（针对1.1中的思考问题）。
2.1 种皮的结构及作用
红豆和绿豆的种皮结构
①种皮(seed coat，testa)：
种皮是包被在种子最外面的结构，由胚珠的珠被发育而成（内种皮由内珠被发育而成，薄膜状，常含有色素；外种皮由外珠被发育而成，厚且粗糙。后面有进一步的详释）。所有种子的种皮细胞都不含原生质（细胞内生命物质的总称），是死细胞；种皮细胞间有许多孔隙，使种皮呈多孔结构。
种皮具有保护种子内的胚和胚乳的作用——保护胚和避免水分丧失、受外力损伤和病虫害侵入。对水分和空气具有某种程度的不透性，减少外界环境对胚和胚乳的影响，调节种子内部组织代谢和生长，、抵御损伤和渗透
绿豆和红豆的种子只具有一层？较薄的种皮（有些种子如蓖麻则具有内、外两层种皮）。
②种脐(hilum)：种脐是种子成熟后从种柄或胎座上脱落后留下的疤痕，相当于人的肚脐，脱落前是给种子运输营养物质的通道。（种脐的形状、大小、颜色和位置常随植物种类而有不同，形状有圆形、椭圆形、卵形等，豆科的种脐位于侧面，伞形科和大多十字花科植物的种脐位于种子先端，菊科、胡桃科、蓼科的种脐在种子基部）。
③种孔（micropyle）：是由胚珠上的珠孔发育而形成的。种子萌发，需要通过种孔来吸收水分；种子萌发时，胚根首先从种孔处突破种皮。（种子吸涨后，轻轻挤压种脐两侧，能看到有水从种孔溢出）。
种脐和种孔是植物种子都具有的构造，有些植物的种子还有种脊(raphe，种脐另一端略为突起的部分，种脐到合点之间隆起的脊棱线，内含维管束，由倒生胚珠的珠柄发育而来）、种阜(caruncle)或种毛（如棉花种皮上的纤维），这与胚珠类型有关（如由直生胚珠发育的种子不具种脊）。
种皮细胞中常因含有色物质而使种皮呈现各种颜色；
2.2 胚（embryo）
胚是由受精卵（合子）发育而成的，是新生植物的雏体（即原始体），是种子中最重要的组成部分。胚已有初步的分化，在双子叶植物分化为胚芽、胚轴、胚根和子叶四部分（如大豆和蚕豆）；在单子叶植物分化为胚芽、胚轴、胚根和胚乳（如玉米）。
胚芽：由生长点和幼叶组成，位于胚轴的上端，是未来植物茎叶系统的原始体，将来发育成为植物的地上部分。
胚轴：连接胚芽和胚根之间的短轴，侧面与子叶相连，以后形成根茎相连的部分。在种子萌发时，胚轴的生长对某些种子的子叶出土有很大的帮助。
胚根：由生长点和根冠组成，位于胚轴的下端，呈圆锥状，是种子内主根的雏型，将来可发育成植物的主根，也是最先从破例的种子皮中长出来，并形成植株的根系。
子叶是胚的叶，或者说，是暂时的叶，一般为1或2片，位于胚轴的侧方。被子植物中，胚具1片子叶的，称单子叶植物（它的营养主要来自胚乳）。具2片子叶的，称双子叶植物（它的营养主要来自子叶）。
2.3 营养物质（淀粉、蛋白质和脂类）
子叶和胚乳都是种子的结构，种子根据有子叶数目和有无胚乳可以分为：单子叶有胚乳种子（如玉米、小麦、水稻），单子叶无胚乳种子（如慈菇），双子有胚乳种子（如蓖麻），双子叶无胚乳种子（如黄豆）。
子叶和胚直接相连（比如黄豆的两个豆瓣就是黄豆的子叶），胚乳的作用只是起提供种子萌发的营养，如果没有胚乳那么提供营养就由子叶提供。比如你吃的水稻小麦，食用部分就是胚乳。
有胚乳种子的子叶都不发达，肉眼一般看不到，而无胚乳种子的子叶都相对很发达。单子叶植物主要都是有胚乳的，子叶不发达，肉眼看不到；而双子叶植物区别子叶和胚乳也比较容易，因为子叶有两个，能掰得下来，而胚乳是一个整体，分不开，另外，两片子叶中间一般能看到很小的胚芽双子叶植物没有胚乳有两片子叶，营养储蓄在子叶里；
单子叶植物有胚乳，有一片子叶，营养储存在胚乳里
双子叶植物种子的对称性。
胚(embryo)是构成种子的最重要部分，是新一代植物体的幼体，它由胚芽(plumule)、胚轴(embryonal axis)、胚根(radicle)和子叶(cotyledon)四部分组成。胚根和胚芽体积较小，胚根由根端生长点和根冠组成；胚芽由茎端生长点和幼叶组成；连接胚根和胚芽的轴状结构为胚轴，胚轴较短，在种子中不显著。种子萌发时，胚轴随之生长，变长，成为植物幼根或幼茎的一部分。胚轴由子叶着生处到第一片真叶的一段称之为上胚轴，由子叶着生处到胚根的一段称为下胚轴。实质上，胚是种子里的幼小植物体，或者说是新生植物体的雏形。
子叶是植物体最早的叶，不同植物种子的子叶在形态、数目及生理功能上各不相同。有些种子的子叶肥厚，储藏有大量养料，供种子萌发和幼苗生长时利用，如蚕豆、花生的种子。而有些种子的子叶成薄片状，在种子萌发时，其分泌酶，消化胚乳中的养料，再吸收转运到胚里供胚利用，如小麦、玉米、蓖麻等的种子。有些种子的子叶在种子萌发后露出地面，进行短期的光合作用，制造养分，供胚芽和胚根利用，如棉花、向日葵等。每种植物种子中的子叶数目是一定的。被子植物种子内子叶的数目有一枚的，也有两枚的。种子中具一枚子叶的被子植物称为单子叶植物，如小麦、玉米、水稻、竹子等；种子中具两枚子叶的被子植物称为双子叶植物，如棉花、大豆、落花生等。此外，裸子植物也是以种子进行繁殖的种子植物，其种子中的子叶数目有两枚的，如银杏、桧柏等，也有多枚子叶的，如松、云杉等植物。
胚乳(endosperm)位于种皮和胚之间，是种子内贮藏营养物质的场所，由贮藏组织构成，为胚的发育和生长提供营养。植物种子成熟后，有的具有胚乳，而有的无胚乳。无胚乳种子有两种情况：一种是种子在形成时根本不产生胚乳，如兰科、川苔草科及菱科等；另一种情况是种子在生长发育过程中，胚乳的养料被胚吸收，转入子叶中贮存，其子叶比较发达，如落花生、蚕豆等。
种子中的胚乳或子叶贮藏的营养物质主要有糖类、脂类和蛋白质，亦有少量无机盐和维生素。根据贮藏物质的主要成分，植物种子可分为淀粉类种子，如小麦、玉米、水稻等；脂肪类种子，如油菜、芝麻、花生等；蛋白质类种子，如大豆、蚕豆等。不同植物的种子所含营养物质的种类和数量因植物种类而异，变化很大，如表3-1。
少数植物种子在形成过程中，珠心未被完全吸收，一部分珠心组织保留下来，在种子中形成类似胚乳的营养组织，称外胚乳(perisperm)，外胚乳也贮藏丰富的营养物质，如甜菜种子。外胚乳与胚乳来源不同，功能相同。
需要指出的是裸子植物种子中的胚乳是由雌配子体转化而来，为单倍体。被子植物种子中的胚乳是由受精极核发育而来，为三倍体或多倍体。
绿豆与红豆（学名为“赤豆”），在植物学分类中同属被子植物门--双子叶植物纲--（原始花被亚纲）--蔷薇目--（蔷薇亚目）--豆科--（蝶形花亚科--菜豆族--菜豆亚族）--豇jiāng豆属。
（二）萌发
绿豆一年生直立草本，高20-60厘米。茎被褐色长硬毛。羽状复叶具3小叶；托叶盾状着生，卵形，长0.8-1.2厘米，具缘毛；小托叶显著，披针形；小叶卵形，长5-16厘米，宽3-12厘米，侧生的多少偏斜，全缘，先端渐尖，基部阔楔形或浑圆，两面多少被疏长毛，基部三脉明显；叶柄长5-21厘米；叶轴长1.5-4厘米；小叶柄长3-6毫米。总状花序腋生，有花4至数朵，最多可达25朵；总花梗长2.5-9.5厘米；花梗长2-3毫米；小苞片线状披针形或长圆形，长4-7毫米，有线条，近宿存；萼管无毛，长3-4毫米，裂片狭三角形，长1.5-4毫米，具缘毛，上方的一对合生成一先端2裂的裂片；旗瓣近方形，长1.2厘米，宽1.6厘米，外面黄绿色，里面有时粉红，顶端微凹，内弯，无毛；翼瓣卵形，黄色；龙骨瓣镰刀状，绿色而染粉红，右侧有显著的囊。荚果线状圆柱形，平展，长4-9厘米，宽5-6毫米，被淡褐色、散生的长硬毛，种子间多少收缩；种子8-14颗，淡绿色或黄褐色，短圆柱形，长2.5-4毫米，宽2.5-3毫米，种脐白色而不凹陷。花期初夏，果期6-8月。
赤豆一年生、直立或缠绕草本。高30-90厘米，植株被疏长毛。羽状复叶具3小叶；托叶盾状着生，箭头形，长0.9-1.7厘米；小叶卵形至菱状卵形，长5-10厘米，宽5-8厘米，先端宽三角形或近圆形，侧生的偏斜，全缘或浅三裂，两面均稍被疏长毛。花黄色，约5或6朵生于短的总花梗顶端；花梗极短；小苞片披针形，长6-8毫米；花萼钟状，长3-4毫米；花冠长约9毫米，旗瓣扁圆形或近肾形，常稍歪斜，顶端凹，翼瓣比龙骨瓣宽，具短瓣柄及耳，龙骨瓣顶端弯曲近半圈，其中一片的中下部有一角状凸起，基部有瓣柄；子房线形，花柱弯曲，近先端有毛。荚果圆柱状，长5-8厘米，宽5-6毫米，平展或下弯，无毛；种子通常暗红色或其他颜色，长圆形，长5-6毫米，宽4-5毫米，两头截平或近浑圆，种脐不凹陷。花期夏季，果期9-10月。
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