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第五章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素 （第1课时）
《游园不值》
作者：叶绍翁（宋）
应怜屐齿印苍苔，
小扣柴扉久不开。
春色满园关不住，
一枝红杏出墙来。
1. 图中植株的生长方向有什么特点？
弯向光源生长
2. 可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变？植物对这种刺激的反应有什么适应意义？
单侧光；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。
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？
幼嫩部分
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
生长素的合成、运输与分布
生长素的生理作用
考点一
生长素的发现过程
目
录
CONTENTS
考点二
考点三
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
19世纪末
1913年
1918年
1926年
1934-1946年
生长素的发现过程
一、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
1831—1836 年，达尔文以博物学家的身份参加英国军舰“贝格尔号”的环球科学考察。在旅途中，他养了几只鸟，又在船舱中种植了一些喂鸟用的金丝雀虉草。船舱很暗，只有舷窗能透进阳光。达尔文当时就注意到，植物的幼苗都向舷窗的方向弯曲生长。为了弄清引起植物向光生长的原因，达尔文等许多科学家先后进行了数十年的科学研究。
一、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
完成了生物进化研究之后，1875年，达尔文和他的儿子弗朗西斯·达尔文（F. Darwin）一起，用金丝雀虉草为材料研究植物的向光生长。
1882年，达尔文与世长辞，该实验是他晚年的重大科学贡献之一。
一、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
（1）实验材料:
金丝雀虉（yì）草(一种禾本科植物)的胚芽鞘
一、生长素的发现过程
实验材料：胚芽鞘
尖端
尖端下部
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。
胚芽鞘模式图
尖端
尖端下部
探究一：达尔文的实验（1880）
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
（2）实验过程:
一、生长素的发现过程
单侧光
实验①
实验③
实验④
实验②
不做处理
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下方
单侧光
实验①
实验③
实验④
实验②
不做处理
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下方
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
实验①
实验②
实验③
实验④
该实验的对照组为_____，实验组为________；
①②对照，自变量为__________，
①③对照，自变量为_____________
③④对照，自变量为__________；
①③④对照,
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
说明胚芽鞘的向光弯曲生长与_____有关；
说明胚芽鞘的弯曲生长与___________有关
说明胚芽鞘的感光部位在______；
一、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
（3）实验结论:
单侧光
感光部位在尖端
弯曲生长的部位是尖端下部伸长区
疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？
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。
胚芽鞘尖端是否真的产生了某种“影响”呢？
一、生长素的发现过程
疑问：为什么尖端感光后会影响到尖端下部生长弯曲呢？
现象：发生弯曲生长的 部位是尖端下部
结论1：胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
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
达尔文的向光性实验
结论：
这种“影响”究竟是什么呢？
达尔文的向光性实验
一
感光部位：
弯曲生长部位：
尖端
尖端下部
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。
新问题：1.这种“影响”是什么？
2.为什么伸长区背光面比向光面生长得快？
鲍森·詹森的“横插”实验
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。
云母片：是一种矿物质，常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。
实验材料：胚芽鞘若干、单侧光源、刀片、不透水的云母片、透水的琼脂片
猜测①：尖端产生了某种“影响”，传到下部
二
二
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。
鲍森·詹森的“横插”实验
物质可在琼脂中扩散且性质不变。
探究活动二：
实验材料：长势相同的胚芽鞘若干、刀片
猜测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）
①把切下的胚芽鞘尖端移至左侧＋黑暗
②把切下的胚芽鞘尖端移至右侧＋黑暗
自变量:
尖端放置的位置
尖端下部弯曲生长的方向
因变量:
注意：拜尔的实验没有设置空白对照，而是设置相互对照
三
拜尔的“错位”实验
黑暗 条件
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：
拜尔的实验为什么要在黑暗处进行？
排除受光不均匀对实验结果的影响。
三
拜尔的“错位”实验
①拜尔为什么要选择黑暗的环境？
②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。
【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。
【注意】有无光照尖端都能产生影响
探究活动三：
进一步证明胚芽鞘尖端产生的“影响”是种化学物质
实验材料：长势相同的胚芽鞘若干、刀片、琼脂块（物质可扩散与转移）
琼脂
胚芽鞘尖端中的物质可转移到琼脂快中
空白琼脂块
对照实验
几小时后
朝对侧弯曲生长
四
温特的“载体转移”实验
探究活动三：
进一步证明胚芽鞘尖端产生的“影响”是种化学物质
实验材料：长势相同的胚芽鞘若干、刀片、琼脂块（物质可扩散与转移）
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。
实验组
朝对侧弯曲生长
对照组
不生长不弯曲
琼脂
四
温特的“载体转移”实验
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。
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）。
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。植物体内还有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等与IAA相同效应的物质，它们都属于生长素。
色氨酸
色氨
吲哚乙酸
进一步探究：单侧光如何引起生长素分布不均匀
思考：单侧光照射后，胚芽鞘背光侧的生长素含量多于向光侧的原因是什么？
提出假设：
①向光侧的生长素在光的影响下被分解了
②向光侧的生长素在光的影响下抑制合成
③向光侧的生长素向背光侧发生横向转移
×
×
进一步探究：生长素横向运输的实验证据
思维延伸：在此实验的基础上如何进一步设计实验证明向光侧的生长素向背光侧发生了横向转移？
提示：可以借助云母片（物质不能透过）阻断的方法设计实验
背光侧
向光侧
生长素多
生长素少
生长慢
生长快
植物向光性的原因
说一说：基于上述科学事实，请你用语言解释植物向光性的原因。
单侧光照射后，胚芽鞘尖端的生长素横向运输，导致背光一侧的生长素含量多于向光一侧，引起两侧的生长不均匀，从而造成向光弯曲。
植物向光性的根本原因是：
引起生长素分布不均匀的外因是：
生长素分布不均匀
单侧光照射
生长素发现过程中运用的方法
观察现象，发现问题
分析问题，提出假说
演绎推理，设计实验
实验验证，得出结论




假说-演绎法
达尔文的实验
尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”。
詹森实验
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。
拜尔实验
胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂块传递给下部。
尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成胚芽鞘的弯曲生长。
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，并把它命名为生长素。
先后从人的尿液和高等植物中分离出与生长素作用相同的化学物质——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）。
总结：生长素的发现过程
胚芽鞘尖端：
生长素产生部位
感受单侧光刺激的部分
尖端下部伸长区：
弯曲生长的部位
与胚芽鞘向光生长有关的三个重要部位
(1)判断胚芽鞘“长不长”:
看胚芽鞘尖端下的伸长区能否获得生长素。
②不能获得生长素，则既不生长也不弯曲。
(2)判断胚芽鞘“弯不弯”:
①能获得生长素，则生长。
看胚芽鞘尖端下的伸长区生长素的分布是否均匀。
②若生长素分布不均匀，则弯曲生长。
①若生长素分布均匀，则直立生长。
用两看法判断胚芽鞘“长不长、弯不弯”
空白
琼脂片
光
光
琼脂片
含IAA
琼脂片
含IAA
琼脂片
用锡箔罩住尖端
光
不透水玻璃片
用燕麦胚芽鞘进行如下实验，一段时间后，其生长弯曲状况如何？
直立生长
直立生长
不生长不弯曲
向光弯曲
不生长不弯曲
直立生长
向右弯曲
向左弯曲
光
长不长，看有无生长素。弯不弯，看生长素分布是否均匀。
（3）作用：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。既不组成细胞结构，也不参与细胞代谢，也不起催化作用。【三不】
（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。
（2）种类：生长素，赤霉素，细胞分裂素，脱落酸，乙烯等。
（4) 化学实质:
有机物
（5) 主要特点：
①植物细胞内代谢产生（无专门分泌器官）
②能从产生部位运输到作用部位（运输方式和速度因激素种类、植物种类和器官种类的不同而不同）
③微量、高效的有机物
1、植物激素
动物激素 植物激素
分泌器官
化学本质
作用部位
运输方式
相同点 ①由自身产生 ②从产生部位运到作用部位
③起调节作用 ④微量高效
无特定分泌器官
有特定内分泌腺或细胞
一般是小分子物质
蛋白质，氨基酸衍生物、固醇等
无特定靶器官
靶器官、靶细胞
多样、复杂
随体液运输
2、植物激素与动物激素的比较：
锡纸
锡纸
光
光
向光弯曲
直立生长
直立生长
向光(小孔)生长
光
向右弯曲生长
直立生长
向光弯曲生长
向光弯曲生长
光
云母片
云母片
向左弯曲生长
云母片
不生长不弯曲
云母片
琼脂片
光
植物总是弯向其中相对静止的物体！
光
光
盆转
盒转
光
都转
直立生长
向光弯曲生长
向孔弯曲生长
达尔文父子
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
19世纪末
1913年
1918年
1926年
1934-1946年
生长素的发现过程
1. 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
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
随堂练习

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