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第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素导学案
主备人：闵锐 课型：自主 审核：高二生物备课组集体 备课时间：2020.11.3
【生命观念】概述植物生长素的合成、运输、分布和生理作用，尝试阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观。
【科学思维】分析植物生长素的发现过程，阐明其中蕴含的科学本质特点。
【教学重点】植物生长素的发现、植物生长素的生理作用。
【教学难点】植物生长素的合成、运输、分布和生理作用。
在单侧光的照射下，植物朝向________方向生长的现象叫作向光性。正是对向光性的研究，引导着人们揭示植物生命活动调节的奥秘。
一、生长素的发现过程
1.19世纪末，达尔文（C.R.Darwin,1809-1882）和他的儿子，设计了实验来探讨植物向光性的原因。
①、②对照：胚芽鞘的_______必须存在，才会表现出向光性。
①、③对照：胚芽鞘的_______必须接受到单侧光的刺激，才会表现出向光性。
③、④对照：感受光刺激的部位是胚芽鞘的________。
【思考】遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？感受单侧光刺激的又是哪一部分？你怎样解释这一结果？
达尔文根据实验提出：胚芽鞘________受单侧光刺激后，向下面的________传递了某种“影响”，造成伸长区________面比________面生长快，因而出现向光性弯曲。
2.1913年鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）实验
结论：胚芽鞘尖端产生的“影响” 可以透过琼脂片传递给________。
3.1918年拜尔（A.Paal）实验
结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其_______分布________造成的。
【思考】顶端产生的“影响”能传到下部，那么它为什么能使得伸长区两侧生长不均匀呢？
初步证明：胚芽鞘尖端产生的影响可能是一种_________，这种________在胚芽鞘尖端以下部位的分布________造成了胚芽鞘的弯曲生长。
4.1926年荷兰科学家温特的实验
结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种________引起的，并把它命名为________。
【思考】温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样作出这一推测的？
5.生长素的分离
1934年，科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸（________）。
1946年，人们才从高等植物中将其分离出来，并确认它也是IAA。
进一步研究发现，植物体内具与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（________）、吲哚丁酸（________）等，它们都属于生长素。
6.植物向光性的原因
单侧光导致胚芽鞘向光弯曲生长的作用机理：
生长素是由________________产生的。
（2）在单侧光照射下, 生长素在胚芽鞘尖端中________运输到________侧。
（3）生长素由胚芽鞘________向________运输。
（4）胚芽鞘尖端下部________侧生长素含量多，________侧生长素含量少，这样，胚芽鞘尖端下部_____侧细胞纵向伸长生长______，而______侧细胞纵向伸长生长________，结果，胚芽鞘向光弯曲生长。
7.植物激素
（1）概念：由________产生，能从________部位运送到________部位，对植物的生长发育有________的________有机物。
植物激素作为________，几乎参与________植物生长、发育过程中的所有生命活动。
（2）主要种类：________、________、________、________和________。
【思考·讨论·植物激素与动物激素的异同】
1.植物激素与动物激素都称作“激素”，二者有哪些相似之处？
2.植物体内没有分泌激素的腺体，这说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显不同。植物激素与动物激素还有哪些明显的区别？
类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式
植物激素
动物激素
二、生长素的合成、运输与分布
1.生长素的合成
主要合成部位：________、________和发育中的________。在这些部位，________经过一系列反应可转变成生长素。
2.生长素的分布
植物体各器官中都有分布，相对集中分布在________的部分。如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
3.生长素的运输
（1）极性运输（________部位）
在胚芽鞘、________、________和________中，生长素只能从形态学________运输到形态学________，而不能反过来运输，也就是只能单方向地运输，称为极性运输。极性运输是一种________运输。
【思维训练·评价实验设计和结论】
1.这个实验的设计是否严密？为什么？
2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
（2）非极性运输（________组织）
生长素可以通过__________进行非极性运输。生长素的非极性运输和其他有机物的运输没有区别。
（3）横向运输：在一些细胞分裂特别旺盛的地方（________），受外界某些刺激(如________、________)的影响,生长素也可以横向运输。
不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析：
类别 处理条件图解 结果
遮盖类 ①________生长 ②________生长
暗箱类 ①________生长 ②___________生长
插片类 ①________生长 ②________生长 ③______________ ④________生长 ⑤________生长
移植类 ①________生长 ②________生长 ③④中IAA含量： ________且______
旋转类 ①________生长 ②________生长 ③___________生长 ④___________生长
三、生长素的生理作用
1.作用方式：给细胞传达信息，起着________细胞生命活动的作用。
2.作用机制：生长素首先与细胞内某种蛋白质——________________特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导__________的表达，从而产生效应。
3.生长素的生理作用
（1）细胞水平
起着促进细胞________生长、诱导细胞________等作用；
（2）器官水平
影响器官的________、________，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和________发育等。
【思考】生长素在细胞水平起的作用，在与器官水平上发挥的作用有什么关系呢？
【思考·讨论·植物生长素的作用特点】
1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
3.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
4.生长素的作用特点
（1）生长素所发挥的作用，因________、植物细胞的________情况和________的种类不同而有较大的差异。
敏感程度排序：根＞____＞____；________细胞＞________细胞；________子叶植物＞________子叶植物
（2）生长素在浓度较________时促进生长，在浓度过________时则会抑制生长（即________性）
不同浓度生长素对根的作用分析：
①曲线AB段表示:____________________________
________________________________；
②B点对应的浓度为：_______________________；
③曲线BC段表示:____________________________
________________________________；
④C点的生长素浓度对根生长的效应是：_________
________________________________；
⑤曲线CD段表示：___________________________
________________________________；
⑥E、F表示：________________________________
__________。
5.生长素两重性的实例
（1）顶端优势
①概念：植物的顶芽________生长，而侧芽生长受到________的现象。
②产生顶端优势的原因：顶芽产生的生长素逐渐________运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较________，由于侧芽对生长素浓度比较______，因此它的发育受到________，植株因而表现出顶端优势。
③顶端优势的应用：a.解除顶端优势——去掉顶芽；b.保留顶端优势。
设计实验探究顶端优势产生的原因：
1.自然生长：________________________________。
2.去掉顶芽：________________________________。
3.去掉顶芽，切口放含生长素的琼脂块：________________。
4.去掉顶芽，切口放不含生长素的琼脂块：________________________________。
（2）茎的背地性、根的向地性分析
原理：当幼苗横放时，由于重力的作用，生长素发生横向运输，在_____侧浓度较高，即：___＞___，___＞___；茎对生长素敏感性___，C、D两侧都是______作用，且___侧促进作用更强，使茎______弯曲生长；根对生长素敏感性___，___侧浓度高，______生长，因此生长速度___＞___，使根______弯曲生长，这体现了生长素生理作用的______性。
（3）除草剂
敏感程度：___子叶植物＞___子叶植物
应用：在___子叶农作物田里面施加适量浓度的_______________，除去___子叶杂草。
【课堂作业】
1.如下图所示胚芽鞘向光性实验，请分析各胚芽鞘生长情况（图中插入薄片为云母片，不透水）。
2.如图表示生长素发现过程的部分相关实验，下列有关分析错误的是（ ）
A.达尔文的实验中胚芽鞘的遮光部位属于自变量
B.拜尔的实验在有光和无光条件下胚芽鞘的弯曲方向不同
C.图③是温特实验的实验组，其对照组使用未接触胚芽鞘尖端的琼脂块
D.温特的实验证明生长素可以通过扩散的方式进入琼脂块
3.为了探究生长素的作用，将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组，实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块，对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块，两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。两组胚芽鞘在同样条件下，在黑暗中放置一段时间后，对照组胚芽鞘无弯曲生长，实验组胚芽鞘发生弯曲生长，如图所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是（ ）
A.胚芽鞘 b 侧的IAA含量与 b' 侧的相等
B.胚芽鞘 b 侧与胚芽鞘 c 侧的IAA含量不同
C.胚芽鞘 b' 侧细胞能运输IAA，而 c' 侧细胞不能
D.琼脂块 d' 从 a' 中获得的IAA量小于 a' 的输出量
4.为如图为不同浓度生长素对同种植物不同器官的作用效应图，下列叙述正确的是（ ）
A.c点后的浓度对三种器官而言均为高浓度抑制效应
B.a、a'点所在曲线表示生长素浓度对芽的作用效应
C.当生长素浓度为b'时，抑制根生长、促进茎生长
D.不同浓度生长素作用于同一器官，引起的生理效应均不同
5.生长素浓度对生长速率的影响如图甲；豌豆苗横放一段时间后的生长状况如乙；棉花、苹果等枝条去除顶芽后的生长状况如图丙。下列有关说法错误的是（ ）
A.图丙中的去顶操作有利于侧枝的生长，但不能提高棉花的产量
B.若乙图中 Ⅲ处的生长素浓度在甲图的AB段，则 IV处的生长素浓度可能在BD段
C.图乙中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三处的生长素均具有促进作用
D.题中乙、丙两组实验均可证明生长素的作用具有两重性
第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素导学案
主备人：闵锐 课型：自主 审核：高二生物备课组集体 备课时间：2020.11.3
【生命观念】概述植物生长素的合成、运输、分布和生理作用，尝试阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观。
【科学思维】分析植物生长素的发现过程，阐明其中蕴含的科学本质特点。
【教学重点】植物生长素的发现、植物生长素的生理作用。
【教学难点】植物生长素的合成、运输、分布和生理作用。
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫作向光性。正是对向光性的研究，引导着人们揭示植物生命活动调节的奥秘。
一、生长素的发现过程
1.19世纪末，达尔文（C.R.Darwin,1809-1882）和他的儿子，设计了实验来探讨植物向光性的原因。
①、②对照：胚芽鞘的尖端必须存在，才会表现出向光性。
①、③对照：胚芽鞘的尖端必须接受到单侧光的刺激，才会表现出向光性。
③、④对照：感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端。
【思考】遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？感受单侧光刺激的又是哪一部分？你怎样解释这一结果？
分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段，是采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时系统的反应，从而确定是哪一部分在起作用。胚芽鞘弯曲生长的是顶端下面的一段，感受光刺激的是顶端。这说明，是胚芽鞘顶端接受单侧光照射后，产生某种刺激传递到下面，引起下面一段弯曲生长。
达尔文根据实验提出：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而出现向光性弯曲。
2.1913年鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）实验
结论：胚芽鞘尖端产生的“影响” 可以透过琼脂片传递给下部。
3.1918年拜尔（A.Paal）实验
结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
【思考】顶端产生的“影响”能传到下部，那么它为什么能使得伸长区两侧生长不均匀呢？
因为该影响（生长素）在向光一侧和背光一侧（浓度分布）存在差异，因而引起两侧的生长不均匀。
初步证明：胚芽鞘尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
4.1926年荷兰科学家温特的实验
结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并把它命名为生长素。
【思考】温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样作出这一推测的？
没有。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。要得出这样的结论，既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理，还需要一定的想象力。
5.生长素的分离
1934年，科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸（IAA）。
1946年，人们才从高等植物中将其分离出来，并确认它也是IAA。
进一步研究发现，植物体内具与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等，它们都属于生长素。
6.植物向光性的原因
单侧光导致胚芽鞘向光弯曲生长的作用机理：
生长素是由胚芽鞘尖端产生的。
（2）在单侧光照射下, 生长素在胚芽鞘尖端中横向运输到背光侧。
（3）生长素由胚芽鞘尖端向下运输。
（4）胚芽鞘尖端下部背光侧生长素含量多，向光侧生长素含量少，这样，胚芽鞘尖端下部背光侧细胞纵向伸长生长快，而向光侧细胞纵向伸长生长慢，结果，胚芽鞘向光弯曲生长。
7.植物激素
（1）概念：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
植物激素作为信息分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。
（2）主要种类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。
【思考·讨论·植物激素与动物激素的异同】
1.植物激素与动物激素都称作“激素”，二者有哪些相似之处？
二者都是调节生命活动的化学物质，都能从产生部位运输到作用部位发挥作用，且都具有微量、高效的特点。
2.植物体内没有分泌激素的腺体，这说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显不同。植物激素与动物激素还有哪些明显的区别？
类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式
植物激素 无特定的分泌器官 一般是小分子物质 无明显的靶细胞 多样、复杂
动物激素 有特定的内分泌腺 蛋白质、类固醇等 靶器官、靶细胞 随着体液运输
二、生长素的合成、运输与分布
1.生长素的合成
主要合成部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子。在这些部位，色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。
2.生长素的分布
植物体各器官中都有分布，相对集中分布在生长旺盛的部分。如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
3.生长素的运输
（1）极性运输（幼嫩部位）
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不能反过来运输，也就是只能单方向地运输，称为极性运输。极性运输是一种主动运输。
【思维训练·评价实验设计和结论】
1.这个实验的设计是否严密？为什么？
不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
结论2不严谨。没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。
（2）非极性运输（成熟组织）
生长素可以通过输导组织进行非极性运输。生长素的非极性运输和其他有机物的运输没有区别。
（3）横向运输：在一些细胞分裂特别旺盛的地方（尖端），受外界某些刺激(如单侧光、重力)的影响,生长素也可以横向运输。
不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析：
类别 处理条件图解 结果
遮盖类 ①直立生长 ②向光弯曲生长
暗箱类 ①直立生长 ②向光（小孔）弯曲生长
插片类 ①向左弯曲生长 ②向右弯曲生长 ③不生长不弯曲 ④直立生长 ⑤向右弯曲生长
移植类 ①直立生长 ②向左弯曲生长 ③④中IAA含量： a=b+c且b＞c
旋转类 ①直立生长 ②向光弯曲生长 ③向小孔弯曲生长 ④向中央弯曲生长
三、生长素的生理作用
1.作用方式：给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2.作用机制：生长素首先与细胞内某种蛋白质——生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因的表达，从而产生效应。
3.生长素的生理作用
（1）细胞水平
起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用；
（2）器官水平
影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。
【思考】生长素在细胞水平起的作用，在与器官水平上发挥的作用有什么关系呢？
生长素在细胞水平上发挥作用是在器官水平上发挥作用的基础。
【思考·讨论·植物生长素的作用特点】
1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
“促进”或“抑制”，是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言，当生长素浓度过高而“抑制”生长时，器官表现为生长速度减慢，甚至生长停滞。
2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
3.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。
生长素的作用特点
（1）生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。
敏感程度排序：根＞芽＞茎；幼嫩细胞＞衰老细胞；双子叶植物＞单子叶植物
（2）生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长（即两重性）
不同浓度生长素对根的作用分析：
①曲线AB段表示:在一定范围内，随生长素浓度升高,对根生长的促进作用逐渐增强；
②B点对应的浓度为：促进根生长的最适浓度；
③曲线BC段表示:超过最适浓度，随生长素浓度升高,对根生长的促进作用逐渐减弱；
④C点的生长素浓度对根生长的效应是：既不促进，也不抑制；
⑤曲线CD段表示：随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用逐渐增强；
⑥E、F表示：生长素浓度虽然不同，但促进效果相同。
5.生长素两重性的实例
（1）顶端优势
①概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制的现象。
②产生顶端优势的原因：顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高，由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。
③顶端优势的应用：a.解除顶端优势——去掉顶芽；b.保留顶端优势。
设计实验探究顶端优势产生的原因：
1.自然生长：顶芽优先生长，侧芽生长受抑制。
2.去掉顶芽：侧芽生长快，成为侧枝。
3.去掉顶芽，切口放含生长素的琼脂块：侧芽生长受抑制。
4.去掉顶芽，切口放不含生长素的琼脂块：侧芽生长快，成为侧枝。
（2）茎的背地性、根的向地性分析
原理：当幼苗横放时，由于重力的作用，生长素发生横向运输，在近地侧浓度较高，即：B＞A，D＞C；茎对生长素敏感性低，C、D两侧都是促进作用，且D侧促进作用更强，使茎背地弯曲生长；根对生长素敏感性高，B侧浓度高，抑制生长，因此生长速度A＞B，使根向地弯曲生长，这体现了生长素生理作用的两重性。
（3）除草剂
敏感程度：双子叶植物＞单子叶植物
应用：在单子叶农作物田里面施加适量浓度的生长素类似物，除去双子叶杂草。
【课堂作业】
1.如下图所示胚芽鞘向光性实验，请分析各胚芽鞘生长情况（图中插入薄片为云母片，不透水）。
2.如图表示生长素发现过程的部分相关实验，下列有关分析错误的是（ B ）
A.达尔文的实验中胚芽鞘的遮光部位属于自变量
B.拜尔的实验在有光和无光条件下胚芽鞘的弯曲方向不同
C.图③是温特实验的实验组，其对照组使用未接触胚芽鞘尖端的琼脂块
D.温特的实验证明生长素可以通过扩散的方式进入琼脂块
3.为了探究生长素的作用，将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组，实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块，对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块，两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。两组胚芽鞘在同样条件下，在黑暗中放置一段时间后，对照组胚芽鞘无弯曲生长，实验组胚芽鞘发生弯曲生长，如图所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是（ D ）
A.胚芽鞘 b 侧的IAA含量与 b' 侧的相等
B.胚芽鞘 b 侧与胚芽鞘 c 侧的IAA含量不同
C.胚芽鞘 b' 侧细胞能运输IAA，而 c' 侧细胞不能
D.琼脂块 d' 从 a' 中获得的IAA量小于 a' 的输出量
4.为如图为不同浓度生长素对同种植物不同器官的作用效应图，下列叙述正确的是（ C ）
A.c点后的浓度对三种器官而言均为高浓度抑制效应
B.a、a'点所在曲线表示生长素浓度对芽的作用效应
C.当生长素浓度为b'时，抑制根生长、促进茎生长
D.不同浓度生长素作用于同一器官，引起的生理效应均不同
5.生长素浓度对生长速率的影响如图甲；豌豆苗横放一段时间后的生长状况如乙；棉花、苹果等枝条去除顶芽后的生长状况如图丙。下列有关说法错误的是（ A ）
A.图丙中的去顶操作有利于侧枝的生长，但不能提高棉花的产量
B.若乙图中 Ⅲ处的生长素浓度在甲图的AB段，则 IV处的生长素浓度可能在BD段
C.图乙中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三处的生长素均具有促进作用
D.题中乙、丙两组实验均可证明生长素的作用具有两重性

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