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(共51张PPT)
第五章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
目标
01
02
03
通过分析“生长素发现的实验”、“与生长素相关的实验设计”的实验，掌握实验设计的方法，训练思维逻辑的严密性。(科学思维)
通过生长素生理作用两重性的曲线分析，培养运用模型分析问题的科学思维能力。(生命观念)
通过分析顶端优势与植物生长素的运输和作用特点的关系，关注生物学原理在农业生产和园艺中的应用。(社会责任)
教学目标
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
(1)概念：
(2)原因：
植物受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动
向性运动：
植物向光性
向地性(向重力性）、向水性、向肥性
茎的背地性
植物
外因？
内因？
向光生长
一、问题探讨
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
二、生长素的发现过程
请自主学习课本P90-92页，小组合作完成以下问题。
自变量及条件 实验结论
达尔文
鲍森.詹森
拜尔
温特
阅读课本生长素的发现过程，找出科学家的实验过程及结论。
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
（1）实验材料:
金丝雀虉（yì）草(一种禾本科植物)的胚芽鞘
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
（1）实验材料:
金丝雀虉（yì）草(一种禾本科植物)的胚芽鞘
胚芽鞘
第一片叶
种子
尖端
尖端下部
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
二、生长素的发现过程
单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物叫作胚芽鞘，它能保护生长中的胚芽。种子萌发时，胚芽鞘首先钻出地面，出土后还能进行光合作用。
实验①
实验③
实验④
实验②
（2）实验过程:
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
实验①
实验③
实验④
实验②
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
（3）实验现象:
向光弯曲生长
不生长也不弯曲
直立生长
向光弯曲生长
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
（4）过程分析:
实验①
实验①
实验②
实验①与②对照
自变量：
有无尖端
向光弯曲生长与胚芽鞘尖端有关
结论：
实验②
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
实验①
实验①
实验③
实验①与③对照
自变量：
结论：
实验③
尖端是否感光
向光性与尖端感受单侧光有关
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
（4）过程分析:
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
实验①
实验①
实验④
实验①与④对照
自变量：
结论：
实验④
尖端下部是否感光
向光性与尖端下部伸长区感受单侧光无关
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
（4）过程分析:
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
实验③
实验③与④对照
自变量：
结论：
实验③
实验④
实验④
感光部位
感受单侧光引起向光性的是尖端
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
（4）过程分析:
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
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
总结归纳
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
实验①
实验②
实验③
实验④
总结归纳
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
【思考】遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么
分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段，是采用排除法,观察某一部分不受单侧光刺激时胚芽鞘的反应, 从而确定是哪一部分在起作用。
实验①
实验②
实验③
实验④
总结归纳
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
【思考】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
疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？
现象：发生弯曲生长的部位是尖端下部伸长区
结论1：胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
（5）实验结果
结论2：胚芽鞘的感光部位在尖端
①尖端产生了某种“影响”，传到下部
②下部弯曲生长是因为背光侧生长的快（尖端产生的“影响”在下部分布不均）
推测
二、生长素的发现过程
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
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。
琼脂：是海藻的提取物，溶于热水，再让其冷却得到。物质可在琼脂中扩散而性质不变。
2. 鲍森.詹森(1913年)
二、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
注：琼脂块只起传送作用，不影响生长素的运输。而云母片、玻璃片会阻碍生长素的运输。
2. 鲍森.詹森(1913年)
琼脂片
胚芽鞘尖端产生的“影响”,可以透过琼脂片传递给下部。
实验结论：
二、生长素的发现过程
向光弯曲生长
不生长,不弯曲
没有形成单一变量，无法排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的结论
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
2. 鲍森.詹森(1913年)
云母片
二、生长素的发现过程
【思考】如果把该实验的琼脂片换成不能透过物质的云母片，其他条件不变，实验结果会是怎样的？
推测：因为可以透过琼脂片向下传递，不能透过云母片，所以可能是一种化学物质。
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
2. 鲍森.詹森(1913年)
二、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
旁栏思考
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。
黑暗条件
黑暗条件
实验结论:
胚芽鞘弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
注意：拜尔的实验没有设置空白对照，而是设置相互对照
二、生长素的发现过程
3. 拜尔(1918年)
①现象：
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
②自变量：
尖端放置的位置
③因变量：
尖端下部弯曲生长的方向
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
黑暗条件
黑暗条件
二、生长素的发现过程
3. 拜尔(1918年)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
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
尖端产生的影响分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长
黑暗条件
黑暗条件
二、生长素的发现过程
3. 拜尔(1918年)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
【注意】拜尔首次将实验放置于黑暗中进行，说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而“影响”的分布不均匀才是根本原因。
胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长区传递某种“影响”
这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
达尔文的推想
鲍森·詹森
拜尔
结论：尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部
结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀
这些实验初步证明：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分分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
二、生长素的发现过程
实验组
对照组
二、生长素的发现过程
4. 温特(1926年)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
①实验组:
a.处理:
把接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放于切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧
b.现象:
胚芽鞘会朝着对侧弯曲生长
②对照组:
a.处理:
把未接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放于切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧
b.现象:
胚芽鞘既不生长也不弯曲
实验组
对照组
3.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。
温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素。
1.自变量：
琼脂块是否接触过尖端。
2.因变量：
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长。
二、生长素的发现过程
4. 温特(1926年)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
进一步证明弯曲的部位在尖端的下段（伸长区）
实验组
对照组
二、生长素的发现过程
4. 温特(1926年)
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
①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
②在放置琼脂块前，要将去掉尖端的胚芽鞘在蒸馏水中浸泡一段时间，原因是什么？
去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，以去除生长素，排除内源激素对实验的干扰。
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？
温特没有提取出生长素。
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。
旁栏思考
二、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长区传递某种“影响”
这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
达尔文的推想
鲍森·詹森实验结论：尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部
拜尔实验结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀
温特实验: 胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，这可能是一种和动物激素类似的物质，并把它命名为生长素。
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）
进一步研究发现生长素还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)
二、生长素的发现过程
情景材料一：20世纪20年代，科学家通过实验方法测得玉米胚芽鞘生长素的分布情况如图所示。
琼脂块
云母片将胚芽鞘完全分开
云母片将胚芽鞘部分分开
实验结论：生长素受到单侧光照射后将由　　 侧向　 　侧转移，而且生长素具有________________的作用，所以胚芽鞘_____________生长。
向光
背光
促进植物生长
向光弯曲
1.向光性的原因探究实验
三、植物向光性的原因
背光侧
向光侧
生长素多
生长素少
生长慢
生长快
向光弯曲生长
(1)外因:
单侧光照射
生长素分布不均匀
生长素横向运输
三、植物向光性的原因
2.向光性的原因分析
两侧生长不均匀，向光侧生长快，背光侧生长慢，从而造成向光弯曲。
①
②
③
④
② > ①
④ > ③
(2)内因:
(3)结果：
向光侧
背光侧
生长素少
生长素多
伸长慢
伸长快
向光弯曲生长
三、植物向光性的原因
2.向光性的原因分析
从细胞学角度，我们应当观察到哪种现象呢？
背光侧细胞的伸长体积比向光侧的细胞伸长体积要大
关于植物向光性生产的原因，目前还有争议。有些学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成的。
单侧光
向光侧抑制生长的物质多
背光侧抑制生长的物质少
向光侧生长慢
背光侧生长快
向光生长
三、植物向光性的原因
向光侧生长素含量低于背光侧，有同学认为，这是因为单侧光导致向光侧的IAA被分解，还有同学认为，单侧光使向光侧的IAA移动到背光侧。请设计实验探究哪种说法是正确的？
预测实验结果：
①胚芽鞘长度：c②胚芽鞘长度：c或：
α
深入探究
(1)判断“长不长”:
看胚芽鞘尖端下的伸长区能否获得生长素。
①能获得生长素,则生长。
②不能获得生长素,则既不生长也不弯曲。
(2)判断“弯不弯”:
看胚芽鞘尖端下的伸长区生长素的分布是否均匀。
①若生长素分布均匀,则直立生长。
②若生长素分布不均匀,则弯曲生长。
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
“三看法”判断胚芽鞘生长情况
一看：胚芽鞘中生长素的来源：主要是由尖端产生或由外源提供(如含有生长素的琼脂块等)；若胚芽鞘无尖端且无外源提供的生长素，则胚芽鞘不生长
二看：影响生长素向下运输的因素：插入云母片等处理；若生长素不能向下运输，则胚芽鞘不生长
三看：若生长素均匀运往生长部位，则直立生长；若生长素不均匀运往生长部位，则胚芽鞘弯向生长素少的一侧生长。
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
(1)常规类
③
④
向光弯曲
不生长
不弯曲
直立生长
不生长
不弯曲
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
(2)遮盖类
直立
生长
向光弯曲
向光弯曲
③
④
直立生长
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
说明胚芽鞘的尖端是感光部位。
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
(3)暗盒类
③
④
含生长素的琼脂块
直立生长
直立生长
向光（小孔）弯曲
直立生长
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
说明向光性的产生需要单侧光照射。
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
(4)
⑤
⑥
直立生长
向右弯曲生长
向右弯曲生长
向左弯曲生长
直立生长
向右弯曲生长
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
插入类
⑦
背光弯曲生长
⑧
直立生长
⑨
向光弯曲生长
向光弯曲生长说明生长素能透过琼脂块。
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
(5)旋转类
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
直立生长
向光弯曲生长
向小孔弯曲生长
向中心生长
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
旋转对胚芽鞘生长方向的影响
①如果胚芽鞘位于旋转圆盘的中心，相当于没有离心作用，在没有其他干扰因素的情况下，生长素分布均匀，胚芽鞘会直立生长。
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
(5)旋转类
②如果胚芽鞘在旋转圆盘(转速较大)的边缘，在没有其他干扰因素的情况下，则由于离心作用，胚芽鞘内侧的生长素浓度比外侧的低，胚芽鞘会弯向圆心生长。
③如果将胚芽鞘放在有小孔的暗盒中，单侧光从小孔射入，若胚芽鞘和暗盒一起旋转，胚芽鞘与暗盒是相对静止的，所以胚芽鞘弯向小孔生长；
若只是暗盒转动，胚芽鞘隔一段时间会接受一次来自光源方向的单侧光照，
胚芽鞘会弯向光源生长。
若暗盒不转，胚芽鞘转动，相当于接受均匀光照，胚芽鞘直立生长。
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
(6)移植类
向右弯曲
向B侧弯曲
向左弯曲
④
含生长素琼脂块
直立生长
⑤
向右弯曲生长
⑥
向左弯曲生长
直立生长
直立生长
直立生长
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
分析方法：生不生长——有无生长素
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
(6)移植类
⑦
向左弯曲生长
⑧
直立生长
四、不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
类别 图解条件 实验结果
遮盖类
暗箱类
插入类
总结归纳
①直立生长
②向光弯曲生长
①直立生长
②向光(小孔)弯曲生长
①向右弯曲生长
②直立生长
③向光弯曲生长
④向光弯曲生长
移植类
旋转类
总结归纳
①直立生长
②向左弯曲生长
③④中IAA的含量：a＝b＋c，b>c
⑤向右弯曲生长
①直立生长
②向光弯曲生长
③向小孔弯曲生长
④茎向心生长，根离心生长
【例】用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦、⑧进行如图所示实验，且②～⑦均给予单侧光照，一段时间后，会发生弯曲的是(　　)
A.②⑤⑦　　 B.①②③⑤⑧ C.①③④⑥⑦ D.②⑤⑧
D
习题巩固
空白琼脂块（a)
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
胚芽鞘弯曲生长
实验结论：
(1)下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；
(2)生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。
实验设计：取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2mm，使胚芽鞘不再产生生长素。在上端放一块含有生长素的琼脂，下端放一块不含生长素的琼脂（胚芽鞘的形态学上端朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。
思维训练
空白琼脂块(a)
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
胚芽鞘弯曲生长
实验设计：取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2mm，使胚芽鞘不再产生生长素。在上端放一块含有生长素的琼脂，下端放一块不含生长素的琼脂（胚芽鞘的形态学上端朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。
思维训练
这个实验的设计是否严密？从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？
为什么？
不严谨，没有证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
空白琼脂块(a)
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
胚芽鞘弯曲生长
如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
实验前
形态学下端
形态学上端
含IAA琼脂块
空白琼脂块(b)
实验后
胚芽鞘既不弯曲也不生长
思维训练
空白琼脂块(a)
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
胚芽鞘弯曲生长
思维训练
拓展：如何检测下端的琼脂块中是否接收到生长素？
方案1: 将A琼脂块中的生长素用放射性同位素标记。一段时间后检测下端的琼脂块中是否含有放射性。
方案2: 将下端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧，一段时间后观察胚芽鞘是否向对侧弯曲。

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