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第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
植物向光性的原因是什么？
生长素具有什么作用？
本节聚焦
1
2
3
生长素的发现过程给你什么启示？
4
什么是植物激素？
1.图中植物的生长方向有什么特点。
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫做向光性
2.什么刺激引发了这株植物生长方向的改变？这种改变有什么适应意义？
讨论：
弯向窗外生长
使植株获得更多的阳光，从而通过光合作用合成更多的有机物，以满足自身生长发育的需要。
较长时间的单侧光刺激
图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物
一枝“红杏”出墙来
你还知道哪些向光性生长的实例？
植物为什么会出现向光性？
生长素是什么？科学家是怎样发现生长素的？
——与生长素有关
一、生长素的发现过程
达尔文
早在1880年，达尔文就注意到了植物的向光性，他和他的儿子一起设计了实验来探讨植物向光性的原因。
实验材料：
金丝雀虉（yì）草的胚芽鞘
尖端
尖端下部
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。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。
向光弯曲生长
有尖端
去掉尖端
不生长也不弯曲
尖端罩上锡箔罩子
只生长不弯曲
尖端下面一段罩上锡箔罩子
向光弯曲生长
1.达尔文实验示意图
1、2说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关
1、3说明感受光刺激的部位在尖端
3、4说明发生弯曲的部位在尖端下部
1 2 3 4
这种“影响”是什么？达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。
达尔文根据实验提出：
胚芽鞘的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，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
2.1913年鲍森·詹森实验
胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
结论：
琼脂片
琼脂：是海藻的提取物，溶于热水，再让其冷却得到。
云母片：常用作电器绝缘材料。
物质可在琼脂中扩散而性质不变。
物质不能透过云母片扩散。
拓 展
3.1918年拜尔实验
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。
结论：
排除光照的影响
向右侧弯曲生长
向左侧弯曲生长
鲍森·詹森和拜尔的实验初步表明了：
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年荷兰科学家温特实验
琼脂
胚芽鞘尖端中的物质可转移到琼脂块中
空白琼脂块
对照实验
几小时后
朝对侧弯曲生长
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。
排除空白琼脂卡对胚芽鞘生长的影响
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个推测的。
进一步研究发现：植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等，它们都属于生长素。
生长素究竟是什么？
1934年，科学家郭葛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）。
由于生长素在植物体内的含量极少，直到1946年人们才从高等植物中将其分离出来，并确定它也是IAA。
注意：生长素是一类物质，不是一种物质
1.产生生长素的部位：
3.生长素发挥作用的部位：
尖端
尖端
胚芽鞘实验中的“四个重要部位”
2.感受单侧光刺激的部位：
尖端下部
4.弯曲生长的部位：
尖端下部（伸长区）
植物向光性生长的原因
分布
合成
注意：单侧光只影响生长素的 ，不影响生长素的 。
外因：
内因：
单侧光照射
生长素分布不均匀
尖端
伸长区
黑暗或均匀光照下
单侧光
向光侧 背光侧
相关信息=========================
关于植物向光性生长的原因，目前还有争议。有学者根据实验结果提出，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。
达尔文
1880
詹森
1910
拜尔
1914
温特
1914
郭葛
单侧光使胚芽鞘向下传递“影响”
“影响”可透过琼脂片传给下部
“影响”在下部分布不均
“影响”是某种物质，取名生长素
从人尿中提取出生长素
生长素的发现
感悟
每位科学家所取得的进展可能只是一小步
众多的一小步终将汇成科学前进的一大步
1934
植物激素
继发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等激素。
由植物体内产生的，能从产生部位运送到作用部位，对植物体的生长发育有显著影响的微量有机物，叫做 。
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。
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？
植物激素与动物激素的异同
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。
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
①生长素主要的合成部位：
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
②在以上部位，由色氨酸经过一系列反应转变成为生长素。
色氨酸
吲哚乙酸
2.生长素的运输
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从_____________运输到_____________，而不能倒过来运输，也就是只能单方向运输，称为_______运输。
形态学上端
形态学下端
极性
①极性运输（方向）
极性运输是一种主动运输
地上部分
地下部分
形态学上端
形态学下端
形态学下端
形态学上端
需要载体，消耗能量
a
b
形态学上端
形态学下端
生长素为什么只能由形态学上端向下端运输呢？
在_______组织中，生长素可以通过___________进行非极性运输。
②非极性运输（方向）
成熟
输导组织
尖端横向运输就是一种非极性运输
筛管
拓展：横向运输
2.部位：尖端（茎尖、根尖）
3.影响因素：
离心力
单侧光
重 力
1.方向：从一侧向另一侧运输
生长素在植物各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位，如：_________、_____和______的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
胚芽鞘
芽
根尖
3.生长素的分布
三、生长素的生理作用
1.生长素的作用方式
生长素不起催化作用，也不为细胞提供能量，而是给细胞传递信息，起着调节细胞生命活动的作用。
基因表达
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。
①细胞水平
促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等
②器官水平
影响器官的生长和发育
如促进侧根和不定根的发生，影响花、叶和果实发育等
生长素的作用似乎就是“促进”。真的是这样吗？
基础
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
1.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
不同
植物生长素的作用特点
B点：
AB段：
促进作用逐渐增强
BC段：
促进作用逐渐减弱
既不促进生长，也不抑制生长
C点：
CD段：
抑制作用逐渐增强
促进根生长的最适浓度
10-10
10-8
10-6
10-4
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
A
B
C
D
0
2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
芽、茎的曲线分析与如上类似
低浓度促进生长，高浓度抑制生长----
两重性
3.同一浓度对不同器官作用效果是否相同？如E点对应的浓度？
E点对应的生长素浓度
对根的生长效应是：
对芽的生长效应是：
对茎的生长效应是：
抑制生长
既不促进也不抑制
促进生长
根、芽、茎对生长素浓度的敏感性有差异，敏感性大小依次是：
根 ＞芽 ＞茎
因植物细胞成熟情况和器官种类及植物种类不同而有较大的差异。
①细胞：
②器官：
③植物种类：
一般情况下，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。
2.生长素的作用特点
两重性
幼嫩细胞＞衰老细胞
根＞芽＞茎
双子叶植物＞单子叶植物
因此，农业生产中可用适宜浓度的生长素或生长素类似物，清除单子叶农作物中的双子叶杂草。
A
B
C
实例一：顶端优势
概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。
雪松的塔形树姿
3.生长素两重性的实例
顶端优势形成原因：
顶芽产生的生长素向下运输，使侧芽附近生长素浓度升高，而侧芽对生长素浓度又比较敏感，侧芽的发育受到抑制，因而表现出顶端优势。
去掉顶芽后，侧芽处的生长素浓度降低，于是侧芽萌动、加快生长。
棉花打顶
消除顶端优势：通过打顶和整枝，可以促进侧芽发育，从而使它多开花、结果，增加产量
顶端优势的应用
烟草打顶
保护顶端优势：
通过保留主枝，抑制侧枝生长，可以促使主茎强壮、挺直，用作木材
实例二：根的向地性
重力
根
茎
近地侧
远地侧
近地侧
远地侧
抑制
促进
促进
促进
浓度低
浓度高
浓度低
浓度高
体现
两重性
未体现两重性
课堂小结
作 业
完成课时评价作业（十五）

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