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1概述植物生长素的发现和作用


第三章 植物激素调节

1.概述植物生长素的发现和作用; (生长素的发现;生长素的产生、运输、 分布,生长素的生理作用); 2.列举其它植物激素(乙烯、赤霉 素、脱落酸、细胞分裂素等激素及其生理 作用); 3.评述植物激素的应用价值。

植物的激素调节 知识结构

生长素的发现过程
一、达尓文的向光性实验

胚芽鞘在单侧光下

弯向光源生长

1、胚芽鞘弯 曲生长的是 哪一部分? 2、感受光刺 激的是哪部 分?

去掉胚芽鞘的顶尖

不生长也不弯曲

用锡箔罩子把尖端罩上

生长但不弯曲

罩上尖端下面一段

思考讨论:

生长但不弯曲

分别遮盖胚芽鞘的顶端和它下面一段的目的是什么 ?

胚芽鞘在单侧光下

弯向光源生长

胚芽鞘尖端产生的称 作什么?
在哪里产生? 传到了哪里?

不生长也不弯曲

结论: 单侧光照射使胚芽鞘的尖 端产生某种刺激,当这种刺 激传递到下部的伸长区时, 会造成背光面生长快,因而 出现向光性弯曲。

生长但不弯曲

这种刺激是什么?会不会是一种物质? 二、 詹森的实验

结论:“刺激”可以透过琼脂块传递给下部

三、拜尔的实验

结论:胚芽鞘顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的

根据达尔文、詹森、拜尔等一系列实 验结果,能得出什么结论?

胚芽鞘的顶尖产生的刺激可能是一 种化学物质,这种化学物质的分布不均匀 造成了胚芽鞘的弯曲生长。
究竟是不是化学物质呢?如果是,是 哪种化学物质?

四、温特的实验

朝对侧弯曲生长

不生长也 不弯曲

结论:
胚芽鞘的尖端确实产生了某种物质,这种物质从 尖端运输到下部,并且能够促使胚芽鞘下面某些部分 的生长。

植物向光性的原因
单侧光照射导致生长素 在向光侧和背光侧分布不均 匀造成的。生长素在背光侧 比向光侧分布多,因而引起 两侧的生长不均匀,从而造成 向光弯曲。

思考:
1、温特提出植物体内存在生长素时,有没有提取出 这种物质?植物体内具有生长素效应的物质就这一 种吗? 对实验结果进行严密的逻辑推理 2、温特是在_____________________________的基础 上作出这一推测的。要得出这一结论,既要以 事实 严密的逻辑推理 __________为依据进行________________,还要有一定 的__________。 想象力

植物激素
产生 由植物体内产生,能从______部位运 作用 生长发育 送到______部位,对植物的________ 有显 微量有机物 著影响的__________,称作植物激素.

生长素的产生、分布和运输
一、产生的部位: 主要有幼嫩的芽、叶和发育中的种子 二、分布: 植物体各器官都有分布,但相对集中地分 布在生长旺盛的部位,如胚芽鞘 、芽和根顶 端的分生组织、形成层、发育中的种子和果 实等。

三、运输:
形态学上端: 正常生长状况 下向上的一端

形态学下端: 正常生长状况 下向下的一端

以主动运输方式从植 物形态学的上端向下端运 输,而不能倒转过来。即 极性运输。

在成熟组织中,生长素可以通过韧皮部进 行非极性运输。

?前节内容小节: 1、植物的向光性: 生长素分布不均引起 2、生长素的运输:
(1)极性运输:形态学的上端向下端运输 (2)非极性运输:在植物的韧皮部

3、生长素的分布:
生长旺盛的部位
胚芽鞘、芽、根顶端分生组织、 形成层、发育中的种子和果实.

二、探讨生长素浓度与所起作用的关系

1、不同浓度的生长素作用于同一器官上时, 引起的生理功效不同(促进效果不同或抑 制效果不同)

2、同一浓度的生长素作用于不同器官上时, 引起的生理功效也不同,这是因为不同器 官对生长素的敏感性不同(敏感性大小: 根﹥芽﹥茎),也说明不同器官正常生长 所要求的生长素浓度也不同。

3、曲线在A’、B’、C’点以前的部分分别 体现了不同浓度生长素对根、芽、茎的 不同促进效果,而A、B、C三点则代表 最佳促进效果点,(促进根、芽、茎的 生长素最适浓度依次为10-10mol/l、108mol/l、10-4mol/l左右),AA’、BB’、CC’

段表示促进作用逐渐降低,A’、B’、C’点对 应的生长素浓度对相应的器官无影响,超过 A’、B’、C’点浓度,相应的器官的生长将被 抑制。

生长素的作用表现出两重性:既能促进生长, 也能抵制生长;既能促进发芽,也能抵制发 芽;既能防止落花落果,也能疏花疏果。
从细胞水平上看,生长素可以影响细胞的伸长、 分裂和分化。从器官水平上看,生长素可以影响 器官的生长、成熟和衰老,具体表现如下。 生长素可以促进雌花的形成、单性结实、子房壁 的生长;维管束的分化、形成层活性;叶片的扩 大;不定根、侧根的形成;种子的生长、果实的 生长、座果;伤口的愈合;顶端优势。同时可以 抑制花、果实、幼叶的脱落;侧枝的生长;块根 的形成等。

生长素的生理作用

生长素的生理作用
生长素发挥的生理作用,会因浓度、植 物的种类、器官、细胞的年龄不同而有 差异。一般情况下,生长素在低浓度时 促进生长,浓度较高时则抑制生长,浓 度过高甚至会杀死细胞。对于同一植物 不同器官来说,一般营养器官比生殖器 官敏感;根比芽敏感,芽比茎敏感,幼 嫩细胞敏感,衰老细胞迟钝。双子叶植 物一般比单子叶植物敏感。

生长素的生理作用
(1)营养器官>生殖器官 (2)根>芽>茎 (3)幼嫩细胞>衰老细胞 (4)双子叶植物>单子叶植物
植物对生长素的敏感程度如何呢?

顶端优势 植物表现出的顶端优势——植物的 顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现 象,就是因为顶芽产生的生长素向 下运输,大量地积累在侧芽部位, 使侧芽的生长受到抑制的缘故。如 果摘掉顶芽,侧芽部位的生长素浓 度降低了,侧芽所受到的抑制作用 就会解除,不久,侧芽就可以发育 成枝条了。

顶端优势示意图

3.(2006江苏卷).下列不能解除植物顶端优势 的措施是 A.去掉顶芽 B.在去掉顶芽的断口处放一块含有生长素的 羊毛脂 C.在去掉顶芽的断口处放一块含有细胞分裂 素的羊毛脂 D.在去掉顶芽的断口处放上琼脂小块

B

三、生长素在农业生产中的应用
1、顶端优势的概念:植物的顶芽优先生 长而侧芽受到抑制的现象 2、人工研制的生长素类似物

ɑ-萘乙酸(NAA)、2,4-D等 3、生长素类似物在农业生产中的应用, 主要有 a.促进扦插枝条的生根 b.促进果实发育 c.防止落花落果

由于重力作用,生长素在下部的浓度高。对于植株的茎来说, 这个浓度的生长素能促进生长,因而下面的生长较快,植株 的茎就向上弯曲生长。同样的生长素浓度,对于植株的根来 说,却会抑制生长,因而,根部下面的生长比上面的慢,根 就向下弯曲生长。

右图表示生长素浓度与植物生长的关系。下列描 述部位与P点相对应的是 ( ) D A.胚芽鞘向光弯曲生长时,尖端下部的背光侧 B.植株横置时,茎生长部位的近地侧 C.植株横置时,根生长部位的背地侧 D.具顶芽植株的侧芽部位

将植物横放,茎弯曲向上生长,根弯曲向下生长,这与重 力影响生长素的分布和根、茎对生长素的敏感性不同有 关。下列分析正确的是

BD

A.A处生长素浓度较B处高,茎对生长素敏感性高,A 处生长受抑制,B处生长快,茎向上生长。 B.D处生长素浓度较C处高,根对生长素敏感性高,D 处生长受抑制,C处生长快,根向下生长。 C.C处生长素浓度较A处高,茎弯曲向下生长 D.B处生长素浓度较A处高,茎弯曲向上生长

【高考考向01】:向性运动实验分析与设计 1、下列生理现象受其他部位生长素影响的是 ①棉花顶芽的生长 ②番茄子房壁细胞的发育 C ③棉花侧枝生长的抑制 ④燕麦胚芽鞘尖端以下部位的弯曲生长 A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.①③

2、荷兰学者Frits.Went于1928年把燕麦胚芽鞘尖端切 下,放在琼脂薄片上,约1h~2h后移去胚芽鞘尖端,将 琼脂小块放在去顶的胚芽鞘一侧,然后置于黑暗条件下培 养,胚芽鞘逐渐向放置琼脂小块的对侧弯曲生长,该实验 结果不能直接证明的问题是
D

A.胚芽鞘顶端能产生影响生长的物质 B.影响生长的物质自顶端向下运输 C.该物质能促进胚芽鞘的生长 D.单侧光使该物质在胚芽鞘内呈不均匀分布

【高考考向02】:不同处理下胚芽鞘生长效应的判断与分析 1、某校生物兴趣小组把一个胚芽鞘尖端放在一块琼脂块上,琼脂 块的中央被云母片隔开,同时被一个纸盒罩住,纸盒的一侧开口, 有单侧光照(如图①所示)。经过以下三种方法处理一段时间:仅 纸盒转动、仅胚芽鞘的琼脂块转动、整个装置同时转动,然后分别 把A、B所示琼脂块放在三个切尖端胚芽鞘的切口上(如图②)。 胚芽鞘的生长状况分别( D ) A.直立生长、向右弯曲生长、向右弯曲生长 B.向左弯曲生长、直立生长、向右弯曲生长 C.向左弯曲生长、向右弯曲生长、直立生长 D.向右弯曲生长、直立生长、向右弯曲生长

【高考考向04】:生长素作用及农业应用 对果树进行压条时,需要把压条树皮环割一圈,环割后剥圈以下 的侧芽会迅速发育成侧枝,这是因为 C A.剥圈以上顶芽不会再产生生长素 B.剥圈以下的侧芽部位生长素浓度升高 C.剥圈以下的侧芽部位生长素浓度降低 D.剥圈以上的侧芽部位生长素浓度降低

【高考考向06】:热点:无籽果实
1.(2006广东卷)生物兴趣小组的同学对某品种番茄的花进 行人工去雄后,用不同浓度的生长素类似物2,4—D涂抹 子房,得到的无籽番茄果实平均重量见下表。
0 5 10 15 20
2,4—D浓度( mg/L) 无籽番茄平均 重量(g/个) 0 13. 26.2 46. 5 5 53. 6

2 5

30 3 5

D

5 43 3 3. .0 0. 7 2

据表得出的正确结论是 A.2,4—D浓度超过25 mg/L,对果实的发育起抑制作用 B.2,4—D与生长素的作用效果相同 C.2,4—D可以促进扦插枝条生根 D.2,4—D诱导无籽番茄的最适浓度范围为20—25 mg/L

观图P54 列表几种植物激素的合成、分布和生理作用

用 植物 主要 分 布 生 理 作 激素 合成 部位 赤霉 生长 较多存在 调节细胞的伸长、促 素 中的 于植株生 进蛋白质和RNA的合 种子 长旺盛的 成,从而促进茎的伸 和果 部位,如 长、抽薹、叶片扩大、 实、 茎端、嫩 种子发芽、果实生长, 抑制成熟和衰老等 幼叶、 叶、根尖、 根和 果实和种 茎尖 子

植 物 激 素 细 胞 分 裂 素

主要 分 合成 部位 根、 生长 中的 种子 和果 实











主要分布于进 促进细胞分裂, 行细胞分裂的 诱导芽的分化, 部位,如茎尖、促进侧芽生长, 根尖、未成熟 抑制不定根和侧 的种子、萌发 根形成,延缓叶 的种子、生长 片的衰老等 着的果实

用 植物 主要合 分 布 生 理 作 激素 成部位 成熟中 各器 促进细胞扩大, 的果实、 官都 促进果实成熟, 衰老中 存在 的组织、 促进器官脱落 茎节

乙 烯



植 物 激 素 脱 落 酸

主要 分 合成 部位











根冠、各器官、组 老叶、织中都有, 将要脱落或 茎 休眠的器官 和组织中较 多,逆境条 件下会增多

抑制核酸和蛋白 质的合成,表现 为促进叶、花、 果的脱落,促进 果实成熟,抑制 种子发芽、抑制 植株生长等

旁栏思考题P54

是的,植物激素自身的合成也是受基因 组控制的。 高等植物体内的信使 植物的生长发育过程,表现为按部就班 地进行着种子的休眠、萌发,根、茎、 叶的生长与伸展,生殖器官的发生与发 育,种子和果实的形成与成熟等过程。 这些生长发育过程,是植物的遗传程序 随着季节的变化而启动、按顺序进行的。

植物的生长发育过程可以通过激素加以调控。然 而,植物的形态建成等过程,并不是某个激素独 立进行调节的,而是多种营养代谢生理变化的综 合产物。激素自身也是特定条件下的代谢产物, 也在陆续地合成、分解。 事实上,植物的生长发育既受内部因子的调节, 也受外部因子的影响。内部因子主要是化学信使 ──激素,外部因子包括光、温度、日照长度、 重力、化学物质等。这些化学和物理因子通过信 号转导,诱导相关基因表达,调控生长发育。 除植物激素以外,高等植物体内的信使还有 水信使、电信使(含羞草等植物 )。

高等植物体内的信使

生命活动的调节 阶段练习
用植物激素诱导烟草体外培养的实验结果如下:

(1)6-BA属于 类植物激素,其生理作 用是 ;IBA属于 类植物激素,其 生理作用是 。 (2)这个实验表明,在体外组织培养条件下, 烟草愈伤组织的生根和出芽是 。

生命活动的调节 阶段练习

(1)6-BA属于 细胞分裂素 类植物激 促进细胞分裂及组织分化 素,其生理作用是 ; 生长素 IBA属于 类植物激素,其生 促进植物生长 。 理作用是 (2)这个实验表明,在体外组织 培养条件下,烟草愈伤组织的生 根和出芽是 。
细胞分裂素和生长素共同作用的结果

除草剂的作用方式
除草剂之所以能起作用,在于它被植物 的根、芽吸收后,能作用于特定位点, 干扰植物的生理、生化代谢反应,导致 植物生长受抑制或死亡,其起作用的方 式有以下几类。 (1)抑制光合作用 (2)抑制脂肪酸合成 脂质是植物细胞膜的重要组成成分 (3)抑制氨基酸的合成

除草剂的作用方式
(4)干扰激素平衡(如2,4-D等) (5)抑制微管与组织发育 植物细胞的骨架主要是由微管和微丝组 成,它们保持细胞形态,在细胞分裂、 生长和形态发生中起着重要的作用。目 前,还没有商品化的除草剂干扰微丝。 大量研究明确了很多除草剂直接干扰有 丝分裂的纺锤体,使微管的机能发生障 碍或抑制微管的形成,如二硝基苯胺类 除草剂。

【高考考向05】:其它植物激素
(高考试题:2007广东生物)在早春低温时为了让水稻种子早发芽,

稻农常将种子置于流动的河流或溪水中浸泡 一段时间。 这种做法与下列哪种激素变化的相关性最大? A A.脱落酸B.细胞分裂素C.赤霉素D.生长素

这是因为脱落酸能促进种子休眠,抑制发芽。持续一段时间的 高温,能使种子中的脱落酸降解。没有了脱落酸,这些种子就 不会像其他种子那样休眠了。然后,大雨天气又给在穗上的种 子提供了萌发所需要的水分,于是种子就会不适时地萌发。

植物激素在农业生产和园林绿化方面得到广泛的应用, 下列说法不正确的是: A.利用生长素类似物合成除草剂,可清除农田和 园林杂草或抑制杂草生长。 B.在园林栽培中,可用赤霉素来促进植物细胞伸 长,使植株增高。 C.在进行组织培养时,在培养基中加入适量的细 胞分裂素可促进细胞分裂。 D.在果树挂果时,利用乙烯利促进果实细胞体积增大

D

【高考考向07】:植物的激素调节综合

1、种子的休眠、萌发与植物激素有着密切的关系。将休 眠状态的糖枫种子与湿砂混合后放在0-5℃的低温下1-2个 月,就可以使种子提前萌发,这种方法叫层积处理。下图 表示糖枫种子在层积处理过程中各种激素含量的变化情况, 据图分析不正确的是

B

A.从图中可看出,脱落酸对种子的萌发起抑制作用 B.赤霉素与脱落酸之间存在协同作用 C.此图说明植物生命活动不是受单一激素的调节,而是 由多种激素相互作用、共同调节的 D.马铃薯块茎收获后立即用细胞分裂素处理可提前萌发

用适宜浓度的生长素和赤霉素的不同组合分别处 理幼茎切段。下图为幼茎切段的平均伸长量随时 间的变化曲线。据图可说明 A.植物激素间具有协同作用 A B.植物激素间具有拮抗作用 C.植物激素间具有反馈调节作用 D.植物激素间具有连锁调节作用

2.(2006广东卷)番茄果实成熟过程中,乙烯释 放量、果实色素积累及细胞壁松弛酶活性变化 规律如右下图。从该图可得出乙烯能促进 ①细胞壁松弛酶活性升高 ②果实色素积累 ③番茄果实发育 ④番茄果实成熟 A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④

B

(方框一)赤霉菌产生的物质使水稻患恶苗病,这种物质 能促进植株增高; (方框二)不能够证明赤霉素就是植物激素,因为植物激 素应该是植物自身产生的调节物质,这时,还没有证明植 物自身能合成这种物质。

(07模拟:广东揭阳一模) 实验探究与分析。 (1)结合下列图解,在空白框内填写适当的内容,并回答有关问 题。

(2)在上述实验过程中能肯定赤霉素是植物激素 吗? 。 因为: 。 (3)植物激素已广泛应用于农业生产。如用适宜浓度 的 素处理,可提高芹菜、莴笋的产量;用适宜浓度的 素 处理,可促进插条生根;用适宜浓度的 素处理,可保持蔬菜鲜 绿,延长贮藏期。

(1)(方框一)赤霉菌产生的某种物质使水稻患 恶苗病。 (方框二)赤霉菌产生的赤霉素能使植株患恶苗 病 (2) 不能 植物激素应该是植物自身产生的调节 物质,实验中没有证明植物自身能合成这种物质。 (3)赤霉素 生长素 细胞分裂素


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