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第1节 植物生长素
第5章 植物生命活动的调节
图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。
植株的弯曲生长发生在幼嫩部分
弯向窗外生长
长时间的单侧光刺激
可以使植株获得更多阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要
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。
植物的向光性的原因是什么？
2.可能是哪种环境因素刺激引发了这株植物的形态改变？植株对这种刺激的反应有什么适应意义？
3.这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？
问题探讨
讨论 1.图中植株的生长方向有什么特点？
一枝红杏出墙来
植物的向性运动
植物受到一定方向的外界刺激引起的局部运动，称为向性运动。
向光性运动 向地性运动
刺激
意义
单侧光照射
重力
使植物茎叶处于最适宜利用阳光的位置，有利于充分利用光能而进行光合作用
使植物根向土壤
深处生长，有利于固
定植物，有利于吸收
水分和无机盐。
向性运动是植物对于外界环境的适应性
向水性
向重力性
向肥性
why 植物为什么会具有向光性？如何通过实验证明？
生活现象
达尔文
1880年，71岁的达尔文出版书籍《植物的运动力》（ ThePower of Movement in Plants ），里面详细描述了他年轻时在“贝格尔号”船舱中发现的植物向光性现象，并在自己儿子的协助下设计并完成了探讨植物向光性原因的实验。
一、生长素的发现过程
植物胚的组成部分之一。它突破种子的皮后发育成叶和茎。
1、实验材料——金丝雀虉（yì）草的胚芽鞘
胚芽鞘
单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物，叫做胚芽鞘。胚芽萌发时，它最先钻出地面，可保护胚芽中更幼小的叶和生长锥，还可以进行光合作用。
胚芽
一、生长素的发现过程
（一）达尔文向光性实验
2、实验过程
①单侧光照射
②去掉胚芽鞘尖端
③用锡箔罩把尖端罩上
④用锡箔罩罩上尖端下面的一段
向光弯曲生长
不生长不弯曲
直立生长
向光弯曲生长
一、生长素的发现过程
（一）达尔文向光性实验
该实验的对照组为_____，实验组为________；
①②对照，自变量为____________，说明胚芽鞘的向光弯曲生长与_____有关；
①③对照，自变量为_____________，说明胚芽鞘的弯曲生长与____________有关；
③④对照，自变量为__________；
①③④对照，说明胚芽鞘的感光部位在______；
①
②③④
有无尖端
尖端
尖端有无遮光
单侧光照射
遮光部位
尖端
实验①
实验②
实验③
实验④
生活现象
达尔文
实验结论:
胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
思考：这种“影响”究竟是什么呢？
一、生长素的发现过程
（一）达尔文向光性实验
感受单侧光刺激的是哪一部分？
胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分
尖端
尖端下部:伸长区
琼脂，是从海藻中提取出来的一种植物胶，为无色、无固定形状的固体，溶于热水。广泛应用在食品工业中，生物学研究中常作细菌培养基。
云母片是一种矿物质，由韵母族矿物质切制而成。因其材料为天然矿制品，具有无污染、绝缘、不透化学物质的特点。
一、生长素的发现过程
（二）鲍森·詹森实验
琼脂块
云母片
实验结论：
胚芽鞘顶端产生的“物质”可以通过琼脂片传递给下部，促进下部的生长，该物质不能通过云母片。
自变量：
因变量：
尖端与下部的物质是否被阻断
胚芽鞘是否向光弯曲生长。
一、生长素的发现过程
（二）鲍森·詹森实验
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？
黑暗条件
黑暗条件
现象:
自变量:
因变量:
尖端放置的位置。
尖端下部弯曲生长的方向。
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
一、生长素的发现过程
（三）拜尔实验
一、生长素的发现过程
（三）拜尔实验
拜尔为什么要选择黑暗的环境？
没有了光的刺激，为什么胚芽鞘还会发生弯曲？
排除光的影响，控制变量
尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
初步证明胚芽鞘的顶尖产生的影响可能是一种化学物质造成的，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
由詹森和拜尔的实验，可以得出什么结论？
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分布不均匀造成的。
黑暗中
思考：如何证明尖端产生了某种化学物质？
一、生长素的发现过程
（四）温特实验
设置对照组的目的是:
排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响
实验结论：胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质，这种化学物质在尖端下部分布不均，导致弯曲生长。温特将其命名为生长素。
1934年，科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质----吲哚乙酸（IAA）
1946年，人们从高等植物中分离出生长素,并确认它就是吲哚乙酸（IAA）。进一步研究发现，植物体内具有生长素效应的物质除IAA外还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸(IBA)等。
吲哚乙酸(IAA)
吲哚丁酸(IBA)
一、生长素的发现过程
生活现象
达尔文
詹 森
拜 尔
温 特
生长素
生长素的产生部位
生长素的作用部位
尖端
下端
感光部位
弯曲生长部位
胚芽鞘实验相关结论
植物的向光性是由于生长素分布不均匀造成的：单侧光照射后，胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧，因而引起两侧的生长不均匀，从而弯向光源。
一、生长素的发现过程
(1)外因:
(2)内因:
背光侧
向光侧
生长素多
生长素少
生长慢
生长快
结果：向光弯曲生长
生长素横向运输
单侧光照射
生长素分布不均匀
植物向光性的原因
不同的观点
解释
在单侧光的刺激下，引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成的。生长抑制物在向光一侧积累，导致向光侧生长受到抑制而背光侧生长正常，引起向光性。
现象
20世纪80年代以来有学者用向日葵、萝卜等做向光性研究的时候，发现向光侧和背光侧的IAA浓度基本相等。
科学离不开探究，探究还在继续......
在发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。
人们把这类由植物体内产生，能从产生部位运输到作用部位，对植物生长发育有显著影响的微量有机物，叫做植物激素。
植物激素作为信息分子，几乎参与调节植物生长，发育中的所有生命活动。
植物激素：
一、生长素的发现过程
人工合成的、或微生物产生的不能称为植物激素，如植物体产生的赤霉素是一种植物激素，而赤霉菌产生的赤霉素不能称为植物激素
植物激素与动物激素的异同
动物激素 植物激素
分泌器官 有特定内分泌腺或细胞 无特定分泌器官
化学本质 蛋白质，氨基酸衍生物、固醇等 一般是小分子物质
作用部位 靶器官、靶细胞 无特定靶器官
运输方式 随血液循环（体液）运输 　极性、非极性运输和横向运输
相同点 ①由自身产生；②从产生部位运输到作用部位 ③起调节作用；④微量高效 一、生长素的发现过程
幼嫩的芽、叶和发育着的种子
生长素由 经过一系列反应转变而来。
色氨酸
转变
色氨酸
吲哚乙酸
生长素合成的前体主要是色氨酸
二、生长素的合成、运输与分布
1、合成部位
幼嫩的芽、叶和发育着的种子
在植物体各器官中都有分布，但集中在生长旺盛的部位如：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。
二、生长素的合成、运输与分布
1、合成部位
2、生长素的分布
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学上端：如茎和根的顶端（植物伸长的方向）
形态学下端：如茎和根的基端
3、生长素运输
胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中，生长素只能从形态学上端向形态学下端运输，称极性运输；
二、生长素的合成、运输与分布
实验证明：
植物顶芽的生长素可以向生长素浓度度比它高的侧芽部位运输。
同时，在缺氧或加入呼吸抑制剂的情况下，会严重阻碍其运输。
极性运输是一种主动运输
3、生长素运输
二、生长素的合成、运输与分布
③横向运输：由于单侧光、重力、离心力等因素导致横向运输，发生根尖、茎尖在等部位。
②非极性运输：生长素在成熟组织的韧皮部可以进行非极性运输。
①极性运输：从形态学上端到形态学下端
幼嫩组织
（1）极性运输不会随植物形态学上端与形态学下端空间位置的改变而改变。
（2）极性运输为主动运输，需要消耗能量，需要载体蛋白。
（3）极性运输在太空中依然存在，不受重力因素的影响。
（4）生长素的横向运输只发生在根尖、芽尖等产生生长素的部位，且发生在有单侧光或重力等刺激时。尖端在均匀光照或黑暗处时，不发生生长素的横向运输。
（5）失重状态下，由于没有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生长素的水平分布是均匀的，植物会水平生长。
二、生长素的合成、运输与分布
2 尖端下部:生长素只能极性运输
（形态学上端 形态学下端）
1 尖端:生长素横向运输
（向光侧 背光侧）
构建模型，解释幼苗向光生长的原因
背光一侧
向光一侧
生长素多
生长素少
细胞生长快
细胞生长慢
二、生长素的合成、运输与分布
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端
尖端以下的部分
感光部位：
合成生长素的部位：
生长素的作用部位：
弯曲生长的部位：
尖端以下的部分
背光侧细胞长的快
生长素分布不均匀
向光弯曲
的原因
对向光性的再理解：
外因：
内因
物质分布：
细胞方面：
光照不均匀
二、生长素的合成、运输与分布
三、生长素的生理作用
生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素起作用的方式基本相似，它不像酶那样催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是作为信号分子，给细胞传递信息，起着调节细胞生命活动的作用。
生长素
生长素受体
特异性结合
引发
细胞内一系列信号转导
特定基因表达
产生效应
诱导
1、生长素作用方式
2、生长素的作用机理
三、生长素的生理作用
细胞
器官
生长素
伸长分化
生长、发育
受体
基因表达
（2）在器官水平上，影响器官的生长、发育。
（1）在细胞水平上，促进细胞伸长生长、诱导细胞分化。
应用：植物组织培养中脱分化、再分化过程的激素诱导。
促进侧根和不定根发生
影响花、叶和果实发育
应用：用一定浓度的生长素浸泡枝条的下端，可促进其生根，提高成活率。
自然状态下，果实有种子，可以产生生长素促进果实的发育；如果虫蛀果实，破坏发育中的种子，结果果实发育停止。
3、生长素的生理作用
2、对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
1、对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
讨论：
3、对于不同种类植物来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
三、生长素的生理作用
生长素的作用只有促进吗？
1、生长素作用曲线分析
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
b
a
c
自变量：不同浓度的生长素
①不同浓度生长素作用于同一器官
（1）a点表示的生长素浓度：促进根生长的最适浓度。
（2）b点表示的生长素浓度：既不促进也不抑制
h
g
（3）h、g：生长素浓度不同，促进效果相同。
总结：能找到对同一器官起相同作用的两个不同浓度。
三、生长素的生理作用
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
b
a
c
自变量：不同浓度的生长素
①不同浓度生长素作用于同一器官
（4）曲线oa段表示：随生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强。
（5）ab段表示随生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱。
（6）bc段表示：随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用加强。
总结：生长素在浓度较低时促进生长，浓度过高时抑制生长。
1、生长素作用曲线分析
三、生长素的生理作用
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
自变量：同一植物的不同器官
②相同浓度生长素作用于同植不同器官
b
a
c
思考1：对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同？
不同。
根最适浓度大约是10－10mol/L；
芽最适浓度大约是10－8mol/L；
茎最适浓度大约是10－6mol/L。
1、生长素作用曲线分析
三、生长素的生理作用
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
自变量：同一植物的不同器官
②相同浓度生长素作用于同植不同器官
思考2：同一株植物的不同器官对生长素浓度的敏感度相同吗？
同一株植物的不同器官对生长素浓度的敏感度不同（根、芽、茎对生长素敏感程度为根>芽>茎）。同一生长素浓度，10－6mol/L对于茎是最适浓度，对于芽是促进，对于根是抑制作用。
b
a
c
1、生长素作用曲线分析
三、生长素的生理作用
③相同生长素对不同种类植物影响不同
双子叶植物一般比单子叶植物对生长素敏感。可用高浓度的生长素除去单子叶植物(如水稻、小麦等)田间的双子叶杂草。或者使用一定浓度的生长素类似物
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
双子叶植物
单子叶植物
b
a
自变量：不同种类植物
1、生长素作用曲线分析
三、生长素的生理作用
不同种类的植物对生长素的敏感程度不同。
同一植物的不同器官：根、芽、茎对生长素敏感程度为根>芽>茎(如图所示)。
成熟程度:一般来说幼嫩细胞对生长素敏感,衰老细胞比较迟钝。
对生长素的敏感程度
植物种类：双子叶植物一般比单子叶植物对生长素敏感。可用高浓度的生长素除去单子叶植物(如水稻、小麦等)田间的双子叶杂草。
三、生长素的生理作用
1、生长素作用曲线分析总结
保花
疏果
生长素作用的两重性:
既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽也能抑制发芽；既能防止落花落果也能疏花疏果。
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很大差异。
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(根＞芽＞茎)
三、生长素的生理作用
2、生长素作用特点
“低促高抑”
不同的植物：对生长素的敏感程度不同(双子叶植物 >单子叶植物
①概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。
3、生长素两重性作用的实例——顶端优势
三、生长素的生理作用
3、生长素两重性作用的实例——顶端优势
三、生长素的生理作用
②原因：顶芽产生的生长素逐渐向下运输，导致枝条上部侧芽处生长素浓度较高，侧芽的发育受到抑制。
越临近顶芽的侧芽处生长素浓度较高，侧芽的发育受到更强烈的抑制。
解除顶端优势：可以达到增产,调节植株形态。(棉花打顶)
维持顶端优势：可以达到增产；如：材用树木。(整枝修剪)
③顶端优势的应用（解除顶端优势、维持顶端优势）
三、生长素的生理作用
3、生长素两重性作用的实例——茎背地性和根向地性
三、生长素的生理作用
由于重力作用，生长素发生横向运输，使近地侧生长素浓度大于远地侧。
根对生长素敏感：近地侧生长素浓度过高抑制根生长，远地侧生长素浓度促进生长，故根表现向地生长。
茎对生长素不敏感：近地侧生长素浓度促进茎生长，茎背地生长。
3、生长素两重性作用的实例——茎背地性和根向地性
近地端
促进作用强
远地端
抑制生长
促进生长
促进作用弱
三、生长素的生理作用
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？
没有重力作用，都水平生长。
3、生长素两重性作用的实例——茎背地性和根向地性
三、生长素的生理作用
如何证明生长素只能从形态学上端运输到形态学下端 ？（课本95）
若琼脂块1中含有生长素,琼脂块2中不含有生长素
则表明A端是形态学上端
1
A
2
B
A
B
供应块
接受块
含生长素琼脂
空白琼脂
若琼脂块2中含有生长素,琼脂块1中不含有生长素
则表明B端是形态学上端
发生部位
运输方向
影响因素
跨膜方式
运输
主动运输
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
从形态学上端运输到形态学下端
遗传因素决定
在成熟组织中通过输导组织进行
单侧光、重力等单一方向刺激
根尖、芽尖等生长素产生部位
向光侧→背光侧；远地侧→近地侧
发生部位
运输方向
影响因素
极性运输
非极性运输
横向运输
1.基于对生长素的合成、分布、运输及生理作用的理解，判断下列表述是否正确。
（1）单侧光会刺激胚芽鞘尖端产生生长素，并引起生长素的分布不均匀。（ ）
（2）生长素在从形态学上端向形态学下端的极性运输过程中会消耗能量。（ ）
（3）生长素对植物的根、芽、茎只有促进作用，没有抑制作用。（ ）
2. 用不透水的云母片以不同方式分别插入
三株燕麦幼苗的胚芽鞘尖端部分，并分别
从不同的方向给以光照（如图所示）。
培养一段时间后，胚芽鞘的生长情况是（ ）
A. a不弯曲、b不弯曲、c向右弯曲
B. a向右弯曲、b不弯曲、c向右弯曲
C .a向右弯曲、b不弯曲、c向左弯曲 D. a向左弯曲、b不弯曲、c向左弯曲
×
√
×
A
练习与应用
一、概念检测
练习与应用
一、概念检测
A
3.下图中曲线C表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系，如果将同样浓度的生长素施用于侧芽，能反映侧芽生长状况的曲线是（ ）

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