以植物葉片絨毛分布分析植株年齡

木本植物可以年輪的數量來計算植株年齡，然而草本植物並無明顯年輪，植物學家發現在模式植物阿拉伯芥中(Arabidopsis thaliana)葉片上有許多特化的絨毛，絨毛在葉片上表皮與下表皮分佈的現象，可作為分析植株年齡的指標。

實驗材料: 阿拉伯芥植株 1株 小封口帶 2個 物鏡測微器紙片 1片 投影片 1片 鑷子 1個 剪刀 1把

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現象說明：

• 藉由解剖顯微鏡觀察並分析絨毛的分布，並歸納與推論阿拉伯芥葉片上表皮與下表皮絨毛分布與植株年齡之相關性。

初探與假說：

• 2.1 阿拉伯芥在分類上屬於何種植物(單子葉植物、雙子葉植物、蘚苔類植物、蕨類植物、維管束植物、裸子植物、被子植物）？
• 2.2 觀察子葉上方葉片的絨毛型態為何？
• 2.3 阿拉伯芥子葉的上表皮與下表皮絨毛分布情形為何？
• 2.4 判斷阿拉伯芥從先到後(由成熟到年輕)的葉片大小為何？
• 2.5 判斷阿拉伯芥從先到後(由成熟到年輕)葉片絨毛上下表皮的分布情形為何？推論阿拉伯芥葉片上表皮與下表皮絨毛分布與植株年齡的關聯性為何？
• 2.6 測量絨毛間的平均距離為何？

設計實驗與執行

3.1 設計出一項實驗，觀察阿拉伯芥的植物表型，判斷其分類？ 3.1.1 判斷是否為蘚苔類植物或維管束植物？ 3.1.2 判斷是否為蕨類植物、裸子植物或被子植物？ 3.1.3 判斷是否為單子葉植物或雙子葉植物？ 3.2 設計出一項實驗，觀察子葉上方第一片葉片的絨毛型態 3.2.1 觀察第一片子葉絨毛的外觀？ 3.3 觀察阿拉伯芥葉片從成熟到年輕的葉片大小 3.3.1 剪下阿拉伯芥子葉上方的葉片？ 3.3.2 將葉片由成熟到年輕從左到右擺放？ 3.3.3 觀察葉片大小分布？ 3.4 觀察阿拉伯芥葉片從成熟到年輕的絨毛在上下表皮的分布狀況 3.4.1 觀察阿拉伯芥葉片的絨毛上下表皮分布？？ 3.4.2 將每片葉片的絨毛分布情形記錄下來(如右圖所示) ？ 3.4.3 將上下表皮的絨毛數量繪製成圖表？ 3.5 測量最成熟葉之上表皮絨毛(基部自頂端) 3根絨毛平均距離為何？ 3.5.1 利用物鏡測微器與目鏡測微器？ 3.5.2 若物鏡測微器3格(含刻度線外緣)=0.2 mm？

分析與結論

• 4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出阿拉伯芥葉片絨毛在上下表皮的分布趨勢。
• 4.2 能熟知並操作顯微鏡、物鏡測微器與目鏡測微器。

教學目標與評量

• 能用顯微鏡觀察植物葉片絨毛分布。
• 能將觀察到的內容繪製成圖表並分析。

參考資料：

• Telfer A, Bollman KM, Poethig RS (1997) Phase change and the regulation of trichome distribution in Arabidopsis thaliana. Development 124: 645-654.
• Efroni I, Han SK, Kim HJ, Wu MF, Steiner E, Birnbaum KD, Hong JC, Eshed Y, Wagner D (2013) Regulation of leaf maturation by chromatin-mediated modulation of cytokinin responses. Dev Cell. 24: 438-445.

解答：

• 3.1觀察阿拉伯芥的植物表型，判斷其分類

3.1.1維管束植物

3.1.2被子植物

3.1.3雙子葉植物

• 3.2觀察第一片子葉絨毛的外觀

3.2.1上/下表皮

• 3.3觀察阿拉伯芥葉片從成熟到年輕的葉片大小

成熟→年輕

• 3.4阿拉伯芥葉片從成熟到年輕的絨毛在上下表皮的分布狀況

• 3.5最成熟葉之上表皮絨毛(基部自頂端) 3根絨毛平均距離

0.01~0.08 mm

測量方法：

1.目鏡測微器刻度與物鏡測微器刻度校正。

2.目鏡測微器量測樣本距離。

3.計算樣本距離。