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第1节 植物生长素的发现和作用


植物生长素的发现

向光性
概念: 在单侧光的照射下植物表现出朝向光 源方向生长的现象. 特征: 是植物的一种应激性.

胚芽鞘是什么?
胚芽鞘

胚芽鞘:单子叶植物,特别是禾本科植物胚芽外的锥形状物。 它能保护生长中的胚芽。种子萌发时,胚芽鞘首先钻出地面, 出土后不能进行光合作用。

(一)达尔文的向光性实验 1

小提示: 自变量,指实验中由实验者操纵的因素或条件。 因变量,指实验中由于实验变量引起的变化和结果。

达尔文向光性实验1
实验结果 (因变量) 直立生长 弯向光源 生长 直立生长

装 置 1 2

实验处理 (自变量) 黑暗 单侧光

结论

单侧光照射使植物 弯向光源生长 (外因)

3

均匀光

实验1的分析
1、2组实验差异:
有无单侧光的照射——单一变量 现象: 对照组直立生长;实验组向光生长 结论: 单侧光引起胚芽鞘向光生长

向光性与谁有关?

(一)达尔文的向光性实验 2

实验二的分析 两实验差异: 有无胚芽鞘尖端——单一变量

现象: 实验组不生长;对照组向光弯曲生长
结论: 胚芽鞘的向光性弯曲与尖端有关

感光部位在哪?

(一)达尔文的向光性实验 3

实验三的分析 两实验差异: 锡箔套或罩遮光部位不同
——单一变量

现象:实验组1直立生长;实验组2向光生长 结论:胚芽鞘的生长与弯曲与尖端有关,尖端
是感受光刺激的部位 通过上述实验,达尔文得出什么结论?

总结上述三个实验,达尔文提出: 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伸长区时,会造
成背光面比向光面生长快,因而出现向光弯

曲。

这种刺激究竟是什么?

(二)詹森的实验

琼脂片

结论:尖端产生的某种刺激可以透过琼脂片传递给下部

问题:
尖端产生的刺激在向下运输的过程中, 如 何引起向光性?

(三)拜尔的实验

结论:胚芽鞘的弯曲生长,是因为尖端产生的刺激在下部分布不均造成的.

由詹森和拜尔的实验,可以得出什么结论?

初步证明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。
即:尖端是通过产生的某种物质影响下部生长

如何证明?

(四)温特的实验

朝对侧弯曲生长

不生长也不弯曲

温特实验的分析:
使用的琼脂块是否用尖端处理过 两实验差异: ——单一变量 现象: 实验组1不生长;实验组2弯曲生长

结论: 胚芽鞘顶端确实可以产生某种向下运输 的并能引起胚芽鞘生长的物质

温特进一步作出了什么推论? 温特认为这可能是和动物激素类似的物质, 并把这种物质命名为: 生长素

生长素究竟是什么物质呢?
1934年,荷兰科学家郭葛等人首先从人尿中 分离出了这种物质,经过鉴定,知道它叫 吲哚乙酸( IAA )。

直到1942年,人们才从高等植物中分离出了 生长素,并确认它就是IAA.除IAA外还有 苯乙酸(PAA)、还有吲哚丁酸(IBA)等

生长素发现过程的总结与应用 1.生长素的化学本质: 吲哚乙酸。 2.科学研究的一般过程:

观察发现问题
重复

提出假设

得出结论

设计实验验证

3.掌握实验设计的基本原则: (1)对照原则 (2)单一变量原则
4.四个“部位”: 生长素的产生部位、作用部位、感光部位、 生长和弯曲部位。 ? ? ? ? 生长素产生的部位: 胚芽鞘的尖端 作用部位:尖端以下的部位 感光的部位: 胚芽鞘的尖端 弯曲的部位: 尖端以下的部位

产生部位 由植物体内产生,能从_______运送 到________,对植物生长发育有显著影 作用部位 响的微量_______。 有机物 除生长素外,还发现了赤霉素、细胞 分裂素、脱落酸和乙烯等.

二、生长素的产生、运输和分布
形态学的上端和下端

地上部分:
A、层次越高的枝条相对下面的 枝条为形态学的上。 B、以树干中轴为基准,同一 枝条距中轴越远则是形态学 的上。

形态学上端

地下部分:
A、以地面为基准,距地面越深 的根为形态学的上。 B、以主根中轴为基准,同一侧 根距中轴越远则是形态学的上。

形态学下端

生长素的产生部位:主要在幼嫩的芽、叶、发育的种子
色氨酸 ______可转化成生长素

生长素的分布: 大多集中在生长旺盛的部位
如胚芽鞘、分生组织、形成层、发育的种子和果实 向光 横向运输 从胚芽鞘尖端_______一侧向 背光 _______一侧运输 运输特点: 极性运输 从植物体形态学______向形 上端 (主动运输)态学____运输 下端

提醒:
①单侧光只影响生长素的分布,不影响生长 素的合成。琼脂块无感光作用 ②单侧光刺激时,生长素在尖端既进行横向运 输,又进行极性运输

三、对植物向光性的解释
单侧光引起生长素背光运输(尖端)

向光一侧 生长素少

背光一侧 生长素多 细胞生长快

细胞生长慢

背光侧比向光侧生长素含量多, 背光侧细胞生长快,向光弯曲 向光生长的原因_______________________________

思考题1: 请分析各胚芽鞘生长情况(图中 插入薄片为云母片)。

A

B

C

D

E

答: A图胚芽鞘向光源弯曲生长 B图胚芽鞘背光源弯曲生长 C图胚芽鞘不弯曲不生长 D图胚芽鞘直立生长 E图胚芽鞘向光源弯曲生长

思考题2:
在方形暗箱内放一盆幼苗,暗箱一 侧开一小窗,固定光源的光可以从窗口 射入。把暗箱放在旋转器上水平旋转, 保持每15分钟均速转一周。一星期后幼 苗生长状况为: B

思考题3:
下图示三盆燕麦幼苗。A、C盆中是正常幼苗,B 盆中是切去胚芽鞘尖端的幼苗。将A、B盆分别放 在缓慢匀速旋转的圆盘上,将C盆放在不旋转的圆 盘上,三盆都有单侧光照射。几天后,A盆的幼苗 直立 不 ________生长;B盆幼苗 ________生长, C盆的 向光弯曲 幼苗___________生长。

生长素的生理作用:
促进植物生长 促进植物生根 促进果实发育 防止落花落果

生长素的生理作用的特点: 两重性:
1、 既能促进生长,也能抑制生长; 2、 既能促进发芽,也能抑制发芽;

3、 既能防止落花落果,也能疏花疏果。

生长素所发挥的生理作用,因浓度、 植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而 有差异。表现为:
浓度:低浓度促进生长;高浓度抑制生长 细胞成熟情况:幼嫩细胞敏感;衰老细胞迟钝 不同的器官:对生长素的敏感程度不同

问题探讨
促 进 生 长 A



B

B’





B’’

0
抑 制 生 长
10-10

C

C’

C’’

D

10-8

10-6

10-4

10-2

c/mol·-1 L

生长素浓度与所起作用的关系

顶端优势

顶端优势: 植物的顶芽优先生长,而侧芽生长受抑 制的现象。 形成原因: 顶芽产生的生长素向下运输,大量地 积累在侧芽部位,侧芽对生长素浓度又比 较敏感,使侧芽的生长受到抑制。

生长素的应用

顶端优势

解除顶端优势

茎的背地性和根的向地性生长

1 2 对比1与2, 2>1 3与4的浓度:

3 4

4>3

放置一株水平方向的幼苗在太空的宇宙飞船中, 培养一段时间后,根、茎生长的方向如何?

促 进 生 长 0 抑 制 生 长

A

B

C 2m D q 浓度

m

p

问题:1、若某幼苗已表示出向光性,测得其向光面的生长素浓

度为上图中m,则其背光面生长素浓度范围为 (m,2m) 2、若水平放置的幼苗表现根的向地性,茎的背地性,测得 茎的近地侧浓度为2m,则茎的远地侧浓度 小于m 大于q 3、除草剂灭草的原理是使杂草的生长素浓度处于

生长素的应用(无子蕃茄)
用一定浓度的生长 素刺激未授粉的雌 蕊柱头或子房而获 得的,其原理是应 用生长素能促进果 实发育的生理作用

培育无子果实(无子番茄、黄瓜、辣椒等) 原理: 胚珠 种子 产生生长素 果实

子房
方法:

花蕾期去雄,套袋,雌蕊柱头上涂抹一 定浓度的生长素.

生长素的应用(促进扦插枝条生根)

A

B

C

D

A、B、C、D表示扦插的四枝同种植物的芽的情况, 请问:谁最先长出根?为什么 ?

练习:
1、[2009年广东高考题]在5个相同的琼脂块上分别放置1~5个水稻胚芽 鞘尖端,几小时后将这些琼脂块分别紧贴于5个切去尖端的胚芽鞘切面一侧, 经暗培养后,测定胚芽鞘弯曲角度(如下图所示)。正确的结果是( )

A

2.下图中A、B是两块琼脂,按左图装置处理一段时
间后,取出A、B两块琼脂,移放在去掉尖端的胚芽 鞘上(如图所示),胚芽鞘将( A )

A.向右弯曲生长 B.向左弯曲生长 C.直立生长 D.不生长不弯曲

3、[2009年福建高考题]某研究小组探究避光条件下生长素 浓度对燕麦胚芽鞘生长的影响。胚芽鞘去顶静置一段时间后, 将含有不同浓度生长素的琼脂块分别放置在不同的去顶胚芽鞘 一侧,一段时间后测量并记录弯曲角度(α)。图 甲为实验示 意图。图乙曲线中能正确表示实验结果的是 ( B )

A.a

B.b

C.c

D.d

4.下图中能正确反映生长素浓度与芽生长关系 的是(侧芽1、侧芽2、侧芽3分别表示距顶芽的 距离由近到远) ( B )

5、为了验证胚芽鞘尖端确实能产生促进生长的某
种物质,用胚芽鞘和琼脂块等材料进行实验时,实

验的设计思路是 ( C )
A.完整的胚芽鞘分别置于单侧光照和黑暗条件下 B.胚芽鞘尖端和未放过尖端的琼脂块分别置于胚芽 鞘切面的同一侧 C.未放过尖端的琼脂块和放过尖端的琼脂块分别置 于胚芽鞘切面的同一侧 D.胚芽鞘尖端和放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘 切面的同一侧

6.某小组开展“探索生长素类似物促进插条生
根的最适浓度”的课题研究,在制定实验方案 过程中,下列哪一项可以不考虑 ( C ) A.严格控制无关变量 B.配置一系列浓度梯度

C.蒸馏水处理作为对照
D.查资料或预测实验,确定实验浓度范围

7、[2009年海南高考题]下列关于植物激 素的叙述,错误的是 ( C ) A.根尖能够产生细胞分裂素 B.脱落酸能抑制马铃薯发芽

C.生长素的化学本质是蛋白质
D.赤霉素施用过多可引起水稻植株疯长

8、(2009年海南高考题)为了验证“植物主茎顶芽产生的 生 长素能够抑制侧芽生长”,某同学进行了以下实验: ①选取健壮、生长状态一致的幼小植株,分为甲、乙、丙、

丁4组,甲组植株不做任何处理,其他三组植株均切除顶芽。
然后乙组植株切口不做处理,丙组植株切口处放置不含生长 素的琼脂块;丁组植株切口处放置含有适宜浓度生长素的琼 脂块。 ②将上述4组植株置于相同的适宜条件下培养。

回答下列问题:
乙组 ;丙组 ;丁组

生长受抑制 ; 。

(1)各组植株侧芽的预期生长情况分别为:甲组 生长 生长 生长受抑制

(2)比较甲组与乙组的预期结果,
能够说明

顶芽生长抑制侧芽的生长



(3)比较乙组与丙组的预期结果, 能够说明 琼脂块对侧芽生长没有影响 。

(4)比较丙组与丁组的预期结果, 能够说明 对侧芽生长起抑制作用的是生长素 (5)顶芽产生的生长素抑制侧芽生长的原因是



顶芽产生的生长素向下运输,在侧芽处积累较多,侧芽 对生长素浓度比较敏感,从而使侧芽生长受到抑制 _________________________________________________

9、下图中甲是一株盆栽植物,乙表示该植物不同器官对生长 素浓度的反应。据图回答下列问题:(要求:用乙图根、茎、 芽三条曲线上的相应字母所对应的浓度来表示甲图相应各点的 生长素浓度)

(1)乙图

b或d

点浓度可表示甲图①处的生长素浓度,

f 点浓度可表示②处的生长素浓度。②处结构长不出来的原
①处(顶芽)产生的生长素向下运输积累在②处(侧芽),抑制②生长 因是_____________________________________________

解决的办法是 去掉顶芽 于 10-6 mol· -1。 L

,此后②处的生长素浓度将会低

(2)将该植物较长时间置于右侧光照下,乙图 g或k 点浓度可 表示③侧的生长素浓度, c 点浓度可表示④侧的生长素浓

度。此时,植物的茎将 向右(向光)弯曲 生长。 (3)能够促进茎生长的浓度范围是 10-10~10-2 mol· -1,能够同 L 时促进根、茎、芽生长的浓度范围是10-10~10-8 mol· -1。 L

10.(2010全国Ⅰ)从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧 芽)。自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。 将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后, 观察到半边茎向外弯曲生长,如图所示。若 上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的, 放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素 浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点 分析半边茎向外弯曲生长这一现象,推测出现

该现象的两种可能原因。 内侧细胞中的生长素浓度比外侧高,所以内侧细胞生长较快 原因1是____________________________。
内外两侧细胞中的生长素浓度相同,但内外侧细胞对生长素敏 感性不同,该浓度的生长素更有利于内侧细胞的生长 原因2是____________________________。
从题干上来看,(1)幼茎段无叶无侧芽,暗示我们不会再有新的生长素产生;(2)黄化苗茎段中 的生长素浓度是促进生长的,放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高,暗示 我们只考虑低浓度的促进效应,不考虑高浓度的抑制效应;(3)仅根据生长素的作用特点分析半边 茎向外弯曲生长这一现象,暗示我们不能把造成这一现象的原因单纯归结为内外两侧的细胞吸水膨 胀不同引起的。从图示的情形可以推测出来,应该是半边茎内侧细胞生长比外侧快形成的;而造成 这一结果的原因则可能是:

11、(2010新课标)从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽),将 茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后,浸没在不同浓度的生长素溶液中,一段时 间后,茎段的半边茎会向切面侧弯曲生长形成弯曲角度(a)如图甲,与生长浓度的关 系如图乙。请回答:

(1)从图乙可知,在两个不同浓度的生长素溶液中,茎段半边茎生长产生的弯 曲角度可以相同,请根据生长素作用的特性,解释产生这种结果的原因,原 因是 生长素的生理作用具有双重性,最适生长素浓度产生最大α值,高于最适浓度
时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长,从而产生相同的α值。

(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中,测得其半边茎的弯曲 角度a 1,从图乙中可查到与a 1对应的两个生长素浓度,即低浓度(A)和高浓 度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度,有人将待测溶液稀释 至原浓度的80%,另取切割后的茎段浸没在其中,一段时间后测量半边茎的 弯曲角度将得到a 2。请预测a 2与a 1相比较的可能结果,并得出相应的结 论: 若α2小于α1,则该溶液的生长素浓度为A;若α2大于α1,则该溶液的生长素浓度为B。


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