台中县第四十二届国民中学科学展览会.docx
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台中县第四十二届国民中学科学展览会
台中縣第四十二屆國民中學科學展覽會
作品說明書
科別:
生物科
組別:
國中組
作品名稱:
現代神農鑑穀精
關鍵詞:
穀精草、鑑定。
編號:
現代神農鑑穀精
壹、摘要
穀精草主要分布於亞洲、非洲。
外形蓮座狀,葉簇生;頭狀花序頂生,形態多變化。
利用其外部型態的不同,參考其他重要分類依據後,再設計一套以內部組織結構為鑑定的標準。
並調查台灣各中藥行使用之各穀精草來源是否相同。
貳、研究動機
有一次美術老師帶了他家裡養的一種水生植物叫做—穀精草。
它的外型很可愛,有一位老師告訴我們穀精草有很多種類,而且市面上中藥行也有販售,我們一夥人就想到一年級生物下冊第十章曾經學過分類,接著就決定將市面上販售的穀精草和原植物作一比對鑑定,於是我們就朝著這個方向進行下去。
參、研究目的
我們決定根據植物分類學及植物組織學之原則,記述台灣產穀精草屬原植物之外部型態特徵,確認它們的種別;再利用顯微鏡觀察植物內部構造,敘述植物內部組織之內容,建立一套鑑定標準。
利用這套標準,將來鑑定瀕危或極危種時,可不需採取全株,僅利用一小段果柄即可做鑑定,對中藥行僅帶一小段果柄的市售穀精草也便於隨時鑑定。
肆、研究設備及器材
一、試劑:
(一)水合氯醛溶液(Chloralhydratesolution)
(二)蘇丹Ⅲ溶液(SudanⅢsolution)
(三)藤黃酚溶液(Phloroglucinolsolution)
(四)濃鹽酸(Hydrochloricacid)
(五)甘油:
水(Glycerin:
water【1:
1】)
(六)甘油:
酒精:
水(Glycerin:
alcohol:
water【1:
1:
1】)
二、儀器:
(一)顯微鏡(OlympusCH2)
(二)顯微鏡(NikonphotographT-2)
(三)顯微測微計(Micrometer)
(四)照相機(NikonF-65)
伍、研究材料、過程與方法
一、材料
(一)連萼穀精草(Eriocaulaceaebuergerianum)
(二)小穀精草(Eriocaulaceaecinereum)
(三)南投穀精草(Eriocaulaceaenantoense)
(四)蓮花池穀精草(尼泊爾穀精草)(Eriocaulaceaenepalense)
(五)大葉穀精草(Eriocaulaceaesexangulare)
(六)菲律賓穀精草(Eriocaulaceaetruncatum)
二、植物採集
(一)地點-蘭嶼椰油村田埂上
材料編號1
採集者-邱年永老師、謝文全老師
時間-2001年10月23日
天氣-晴天
採集地點為溼度低、黑壤土的田埂,全日照。
(二)地點-新竹縣蓮花寺後方溼地
材料編號2、3、4、5、6
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、郭珮貞、林佳穎同學
時間-2001年10月28日
天氣-陰雨
蓮花寺溼地為一滲水坡地,土壤含鐵,呈紅色。
周圍有用大石塊及鐵網搭成的擋土牆。
其中有許多水生植物和穀精草混生在該溼地。
(三)地點-台中市南屯區永春東路1116-1號“海灣水族”
材料編號7
栽培者-田秉豐先生
時間-2001年11月22日
天氣-晴天
田先生稱所栽培之穀精草為蓮華池榖精草,當時該材料因花期已過,故整株呈乾燥狀態,田先生免費贈送一束。
(四)地點-南投縣蓮華池
材料編號8
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、郭珮貞、林佳穎同學
時間-2001年11月9日
天氣-陽光大.晴天
蓮華池位於南投縣魚池鄉五城村,此次採集的地點位於蓮華池的下池,檳榔園的排水溝內,全日照。
(五)地點-宜蘭縣跑馬古道路旁排水溝
材料編號9、10、11
採集者-邱年永老師
時間-2001年11月9日
天氣-晴天
採集地點為溼度高之排水溝,全日照。
(六)地點-台北縣汐止汐萬公路旁,三號橋附近水溝
材料編號12、13、14
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、鄧宗港、林佳穎同學
時間-2001年11月10日
天氣-陰天下雨
採集地點為公路旁之排水溝,陰涼且水量充沛,半日照。
(七)地點-台北縣汐止汐萬路往七分寮轉角附近滲水坡地
材料編號15、16、17
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、鄧宗港、林佳穎同學
時間-2001年11月10日
天氣-陰天下雨
採集地點為公路旁之滲水溼地,水量充沛,全日照。
(八)地點-南投縣南投市彰南路二段
材料編號18
栽培者-鄭佳峻老師
時間-2001年11月14日
鄭老師將小穀精草栽培於水族箱供觀賞,並表示小穀精草栽培非常容易。
(九)地點-台中市南屯區永春東路1116-1號“海灣水族”
材料編號19、20
栽培者-田秉豐先生
時間-2001年11月22日
天氣-晴天
田先生栽培之小穀精草供水族箱觀賞用,栽培於水田中,上方架設了黑網布,以避免陽光直射。
(十)地點-宜蘭縣崙埤池
材料編號21
採集者-邱年永老師
時間-2001年11月29日
天氣-晴天
(十一)地點-台北縣汐止汐萬公路旁,三號橋附近水溝
材料編號22
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、黃郁雯、林佳穎同學
時間-2002年4月6日
天氣-陰天下雨
(十二)地點-台北縣汐止汐萬路往七分寮轉角附近滲水坡地
材料編號23
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、黃郁雯、林佳穎同學
時間-2002年4月6日
天氣-陰天下雨
(十三)地點-汐止夢湖路的新山夢湖出水口
材料編號24
採集者-楊翠媚老師、郭俊孝、林宛君、黃郁雯、林佳穎同學
時間-2002年4月6日
天氣-陰天下雨
三、市場品調查
(一)市場品穀精草1(以下記為“市1”),取樣自:
台中市健行路三九七號,聯合中西藥局。
(二)市場品穀精草2,取樣自:
台中縣豐原市成功路一八一號,春鶴堂參茸藥材行,傅裕富。
(三)市場品穀精草3,取樣自:
台中市北屯區昌平路二段一三六號,博仁中藥行,江博志。
(四)市場品穀精草4,取樣自:
南投縣鹿谷鄉廣興村興產路89-8號,新正豐中藥行,陳東星。
(五)市場品穀精草5,取樣自:
嘉義縣中埔鄉中華路六五六號,松德中藥行,李文賢。
(六)市場品穀精草6,取樣自:
宜蘭縣員山鄉永同路一段一一四號,德興參藥行,張獻文。
(七)市場品穀精草7a、7b(以下記為“市7a、7b”),取樣自:
臺北市汀州路三段一三五號。
(八)市場品穀精草8,取樣自:
屏東縣恆春鎮山腳里恒南路二一七號,福生中藥行,張恆生。
(九)市場品穀精草9,取樣自:
苗栗縣後龍鎮中隆街一七一號杜,人壽藥房,杜岱霖。
(十)市場品穀精草10,取樣自:
台中市成功路欣隆中藥行。
電話:
04-22063366
(十一)市場品穀精草11a、11b,取樣自:
中國吉林省長春市長春中醫醫院。
四、實驗方法及步驟
(一)外部形態鑑別
利用五官鑑別法配合立體顯微鏡觀察
(二)組織切片之操作方法
利用徒手切片法將各類穀精草作橫切(Transversesection,X.S.)。
1.先取穀精草頭狀花序1㎝左右的果柄作為實驗材料。
2.用兩塊珍珠板將果柄垂直緊緊夾住,再用小刀切取約10µm的薄片,將它放入盛水的培養皿,讓它的細胞能夠伸展開來。
3.取薄片放置在載玻片上,再滴不同試劑作進一步觀察。
(三)實驗試劑共分為以下3種
1.以glycerin-water(1:
1)混合溶液封鎖檢體,觀察各組織中細胞原本的樣貌。
2.以chloralhydratesolution清除細胞內含物後,加phloroglucinolsolution
與hydrochloricacid,觀察內部組織是否有木化反應,最後以glycerin:
water(1:
1)混合溶液封鎖檢體,蓋上蓋玻片。
3.加sudanⅢsolution進行木栓化組織之觀察,含韌皮部及角皮層,最後以glycerin:
alcohol:
water(1:
1:
1)混合溶液封鎖檢體,蓋上蓋玻片。
陸、結果
表一:
穀精草外觀形態觀察統計表
群組
(一)(大葉穀精草)
事項
編號
葉長
葉數
葉基部寬
花柄長
花序位置◎
採集地
13
5-31㎝
14-17
2.1㎝
10-37㎝
穿插型
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
14
7.5-37.5㎝
14-17
2.1㎝
8-44㎝
穿插型
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
22
無葉長
無葉數
無葉基部寬
無果柄
無花序與葉之相對位置
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
23
無葉長
無葉數
無葉基部寬
無果柄
無花序與葉之相對位置
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
24
7.5-34㎝
10㎝
0.75-1.2㎝
11.5㎝
穿插型
台北縣汐止是新山夢湖
◎附註:
:
葉片
(1)穿插型
(2)集生型‧:
花序
(1)穿插型:
花序由葉與葉間長出
(2)集生型:
花序由葉中長出
(3)中間型:
為穿插型及集生型混合型,混合成同一株
群組
(二)(連萼穀精草)
事項
編號
葉長
葉數
葉基部寬
花柄長
花序數及位置
採集地
16
3-23.5㎝
7-21
2.3㎝
7-14㎝
中間型
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
17
5-8.5㎝
12
0.3㎝
5-14㎝
中間型
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
群組(三)(小穀精草)
事項
編號
葉長
葉數
葉基部寬
花柄長
花序數及位置
採集地
18*
2-4㎝
37
0.2㎝
3.5-15.5㎝
集生型
南投縣南投市彰南路二段鄭佳峻老師家
19*
4-6㎝
26-28
0.3㎝
3-17.5㎝
集生型
台中市南屯田先生
20※
0.5-1.1㎝
29
0.1㎝
4-5㎝
集生型
台中市南屯田先生
*:
沈水型:
葉較細小,成針狀。
※:
挺水型:
葉較寬扁。
群組(四)(蓮花池穀精草)
事項
編號
葉長
葉數
葉基部寬
花柄長
花序數及位置
採集地
7
1.9㎝
11
0.2㎝
無果柄
無花序與葉之相對位置
南投縣蓮花池
群組(五)(菲律賓穀精草)
事項
編號
葉長
葉數
葉基部寬
花柄長
花序數及位置
採集地
1
2.9㎝
15
0.5㎝
無
集生型
蘭嶼椰油村
2
3.8㎝
6-8
0.1㎝
3-6㎝
集生型
新竹縣蓮花寺
3
3.1㎝
4-5
0.3㎝
4-10㎝
集生型
新竹縣蓮花寺
4
3.6㎝
6-8
0.4㎝
3-16㎝
集生型
新竹縣蓮花寺
5
3.8㎝
6
0.3㎝
2㎝
集生型
新竹縣蓮花寺
8
5.4㎝
13
0.5㎝
8-14㎝
集生型
南投縣蓮花池
9
3-4㎝
10-11
0.3-0.5㎝
ba
2-8㎝
集生型
宜蘭縣跑馬古道
10
3-3.3㎝
10-11
0.3㎝
ab
5-7㎝
集生型
宜蘭縣跑馬古道
11
2.8㎝
4
0.2-0.3㎝
ba
6-14㎝
集生型
台北縣汐止市汐萬路三號橋附近水溝
15
3.5-12㎝
11
1.2㎝
4-10㎝
集生型
台北縣汐止市汐萬路往七分寮
表二:
游標尺紀錄
群組
(一)(大葉穀精草)
事項
編號
頭狀花序直徑
果柄直徑
葉脈
13
0.64㎝
0.13㎝
31條
14
0.76㎝
0.11㎝
31條
22
無頭狀花序
無果柄直徑
無葉脈
23
無頭狀花序
無果柄直徑
無葉脈
24
無頭狀花序
無果柄直徑
無葉脈
群組
(二)(連萼穀精草)
事項
編號
頭狀花序直徑
果柄直徑
葉脈
16
0.44㎝
0.12㎝
23條
17
0.29㎝
0.07㎝
8條
群組(三)(小穀精草)
事項
編號
頭狀花序直徑
果柄直徑
葉脈
18
0.14㎝
0.1㎝
5條
19
0.19㎝
0.1㎝
5條
20
0.24㎝
0.07㎝
3條
群組(四)(蓮花池穀精草)
事項
編號
頭狀花序直徑
果柄直徑
葉脈
7
無頭狀花序
無果柄
6條
群組(五)(菲律賓穀精草)
事項
編號
頭狀花序直徑
果柄直徑
葉脈
1
無頭狀花序
無果柄
8條
2
0.16㎝
0.02㎝
8條
3
0.365㎝
0.06㎝
7條
4
0.3㎝
0.05㎝
9條
5
0.11㎝
0.07㎝
7條
8
0.29㎝
0.09㎝
9條
9
0.17㎝
0.07㎝
7~8條
10
0.23㎝
0.07㎝
8條
11
0.14㎝
0.09㎝
7條
15
0.38㎝
0.07㎝
16條
表三:
果柄橫切面之相似度可分為以下幾個群組(長度單位:
㎜)
群組
(一)(大葉穀精草)
果柄的髓部較大,稜較小,且近表皮處有厚壁細胞。
項目
編號
稜之細胞列數
x.s.徑寬
髓部
髓部外圍細胞列
表皮細胞層數
稜數
木化反應
24
3-4
0.48-0.49
0.19-0.17
1-3
1
4
無
13
9-12
2.50-1.09
0.69-0.80
4-5
1
5
14
15-17
1.50-1.20
0.93-0.67
4-5
1
5
無
22
3-10
0.51-0.50
0.21-0.16
2-3
1
5
23
4-12
0.46-0.43
0.21-0.18
2-3
1
5
市7b
2-3
1.50-1.20
1.07-0.69
0
1
8
市8
4-5
1.58-0.85
0.69-0.51
2-3
1
6
群組
(二)(連萼穀精草)
果柄的稜及髓部的大小差異不大,且稜近表皮處有厚壁細胞。
項目
編號
稜之細胞列數
x.s.徑寬
髓部
髓部外圍細胞列
表皮細胞層數
稜數
木化反應
21
3-6
0.89-0.82
0.22-0.18
1-2
1
5
無
17
1-3
0.75-0.71
0.21-0.16
1-2
1
5
16
3-9
1.50-1.09
0.56-0.59
2-4
1
6
市1
4-7
0.65-0.46
0.2-0.21
1-3
1
6
市2
3-8
0.53-0.50
0.19-0.14
1-2
1
9
市4
4-5
0.66-0.31
0.24-0.21
2-3
1
6
市6
3-7
0.58-0.43
0.28-0.25
2-3
1
8
市10
4-6
1.34-1.01
0.61-0.53
1-3
1
6
群組(三)(含菲律賓穀精草、南投穀精草、)
果柄的稜較大,髓部較小,稜的細胞均為薄壁細胞。
項目
編號
稜之細胞列數
x.s.徑寬
髓部
髓部外圍細胞列
表皮細胞層數
稜數
木化反應
1
2-3
1.10-0.93
0.32-0.21
2
1
6
無
2
2-3
1.01-0.75
0.27-0.21
0
1
6
無
3
2-3
1.20-1.04
0.32-0.32
1
1
6
無
4
2-3
1.07-0.96
0.27-0.27
1
1
6
無
5
2-4
0.90-0.79
0.28-0.24
1-2
1
6
無
8
2-3
1.03-1.07
0.24-0.24
1
1
5
無
9
2-3
1.04-0.93
0.32-0.21
1
1
6
無
15
2-3
1.15-1.15
0.24-0.21
0
1
5
無
市11a
2-4
0.67-0.61
0.21-0.16
0
1
4
無
市11b
2-3
0.80-0.75
0.21-0.21
1-2
1
5
無
11
2-4
1.01-0.85
0.2-0.24
1
1
5
無
10
0.87-0.79
0.26-0.23
1
6
無
群組(四)(小穀精草)
果柄的稜較大,髓部較小,稜的細胞均為薄壁細胞。
項目
編號
稜之細胞列數
x.s.徑寬
髓部
髓部外圍細胞列
表皮細胞層數
稜數
木化反應
18.
2-7
0.88-0.84
0.23-0.26
1-2
1
5
無
19
2-5
0.89-0.76
0.32-0.30
0-2
1
6
20
2-5
0.91-0.64
0.26-0.24
0-1
1
5
群組(五)(蓮花池穀精草)
果柄的稜較大,髓部較小,稜的細胞為均薄壁細胞。
項目
編號
稜之細胞列數
x.s.徑寬
髓部
髓部外圍細胞列
表皮細胞層數
稜數
木化反應
7
2-3
1.07-1.01
0.48-0.27
0-1
1
5
無
群組(六)(不知名種)
果柄整個較大,其稜的位置較中央,髓部與稜大小差不多,除髓部外均為薄壁細胞。
項目
材料
編號
稜之細胞列數
x.s.徑寬
髓部徑寬
髓部外圍細胞列數
表皮細胞層數
稜數
木化反應
市7a
4-6
2.27-1.63
0.75-0.61
1
1
6
無
柒、討論
一、穀精草科、屬簡介:
穀精草科(Eriocaulaceae),一年或多年生草本單子葉植物,主要生長在池沼或水中,少數生長於乾燥的環境。
挺水生長,少數為沉水生長。
根具或不具根毛。
葉序呈蓮座狀生長,狹形,平行脈,缺乏特化的葉鞘,氣孔細胞為平行型排列。
花莖具稜,具毛或光滑,基部由一花鞘包覆。
頭狀花序數個,球形或卵形,由單性花或兩種單性花混合組成。
花托具毛或光滑。
花朵非常小,具苞片,花被有兩輪,有些則無明顯的特化。
外花被片二或三數,離生、合生或部分合生;內花被片不存在或二至三片合生。
雄蕊與內花被片同數或為二倍,基部與內花被片合生。
花粉粒為螺旋狀萌發溝。
上位子房一個,心皮一至三個癒合,每心皮僅一胚珠,花柱一個,柱頭分裂為一至三個。
果實為胞背開裂的蒴果。
全世界有十三屬,約1200種,主要分布在南、北半球之泛熱帶地區,少數種類分布至溫帶(Chang1978;Dahlgrenetal.l985;Zhangl999)。
台灣產一屬。
(3)
二、穀精草屬植物之分布
約400種分布於兩半球之泛熱帶地區,有些種類分布於溫帶地區,為穀精草科之最大科(Chang1978;Dahlgrenetal.1985;Zhang1999)。
台灣產八種。
(1)
三、穀精草屬之共同特徵
關於穀精草屬(Eriocaulon)植物之共同特徵,據文獻整理如下:
穀精草屬(Eriocaulon)為一年或多年生草本。
主要生長在池沼或水中。
莖部通常非常短,很少有延長或分支的情形。
葉序為蓮座狀生長,葉片狹形,長度與寬度的變化大。
花莖數根至許多,基部由花鞘所包圍。
頭狀花序由單性花組成,少由兩性花組成。
花具苞片,花器二數至三數。
雄花:
花萼一至三個,離生或合生成筒狀、佛燄苞狀構造;花瓣與雄蕊合生成雄蕊柄。
雌花:
花萼一至三個,離生或合生成佛燄苞狀;花瓣無至三瓣,離生,等大或不等大,頂具密腺或缺。
子房具柄或無,一至三個心皮,花柱一個,頂裂為三個柱頭。
果為胞背開裂蒴果。
種子極小,種子表皮細胞縱向或橫向延長;細胞壁具附屬物或無,附屬物條狀、帶狀或錨狀。
(3)
四、台灣產穀精草屬植物之檢索表(4)
1.雌花萼片合生······································································1.E.buergerianum
1.雌花萼片離生。
2.雌花萼片3。
3.花托具直柔毛····································································3.E.nantoense
3.花托光滑············································································4.E.nepalense
2.雌花萼片2
4.雌花萼片之龍骨具翼;雄花萼片2,合生成管狀;葉長3-30cm,寬3-7cm··········································································5.E.sexangulare
4.雌花萼片不具龍骨;雄花萼片2-3,合生成佛焰苞;葉長2-5cm,寬1-3mm
5.雌花無花瓣;葉寬小於2mm·········································2.E.cinereum
5.雌花花瓣3;葉寬約2-3mm·········································6.E.truncatum
五、
1.根據外觀型態的判斷及表一、表二的群組歸納,依序將材料編號13、14、22、23、24歸為大葉穀精草;16、17歸為連萼穀精草;18、19、20歸為小穀精草;7歸為蓮花池穀精草;1、2、3、4、5、8、9、10、11、15歸為菲律賓穀精草。
再據此設計切片實驗,定出新的鑑定方法與標準。
2.根據上述,再將市場品橫切面與原植物橫切面比對,市7a、市8來源為大葉穀精草;市1、市2、市4、市6、市10來源為連萼穀精草;市11a、11b為菲律賓穀精草,將之建立共同之鑑定標準,如表三。
而市7a為大陸市場品,目前無法比對鑑定,列為不知名種。
將來有機會也可進一步研究其來源。
六、從表三中可看出市面上的市場品中,連萼穀精草占了大多數,但也有少數的大葉穀精草及不知名種混在其中,由此可知,市面上賣的穀精草以連萼穀精草為主,至於為什麼不用其他種的穀精草作為藥用?
以及不知名種到底是何種穀精草?
對人體是否有害?
就更值得繼續去探討了。
捌、結論
一、在經過種種的實驗過程中,我們發現了以下許多不能用來鑑定穀精草的點
(1)採集地點
綜合表二及表三,我們可以知道,在同一地點採集的穀精草有時有多個相類似的穀精草族群,所以地點僅可作為鑑定初步的參考。
(2)葉子的脈數
從表二可知,同種的葉脈數也並不一定會相等,也就是說葉脈數可能隨成長等因素而改變,不適合作為鑑定穀精草之標準。
(3)果柄的稜數
在表二中,同一群組的果柄的稜數也不一定相同,由此可看出稜數也不適合用來鑑定穀精草。
(4)頭狀花序的直徑
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