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新教材 选择性必修1 稳态与调节
第5章 植物生命活动的调节
5.3 植物生长调节剂的应用
思考：植物有自身合成的植物激素，为什么还要施用人工合成的植物激素类物质呢？
在玫瑰葡萄种植过程中，合理施用人工合成的赤霉素、细胞分裂素类物质，可以提高葡萄结果率和单果质量，提高果实无核化程度。但如果施用不合理，可能会造成果实空心等问题。
葡萄植株里有自身合成的植物激素，为什么还要施用人工合成的植物激素类物质呢？
仅靠葡萄植株自身合成的植物激素来调节植株的生长发育，不一定能满足人们对葡萄产量或品质的需要。适当施用人工合成的植物激素类物质，可以提高作物产量或提升产品品质。
植物体内的激素含量非常少，提取困难
一些人工合成的化学物质，具有与植物激素相似的化学物质。
发现
植物生长调节剂
称为
1.概念：人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质，称为植物生长调节剂。
原料广泛
容易合成
效果稳定
一、植物生长调节剂的类型和应用
分子结构与植物激素完全不同，但具有与植物激素类似的生理效应，例如α-萘乙酸（NAA）、矮壮素等。
植物生长调节剂的类型
分子结构和生理效应，与植物激素类似，例如吲哚乙酸和吲哚丁酸；
从其分子结构上，分为两类：
一、植物生长调节剂的类型和应用
事例1
大麦芽
（含α-淀粉酶）
大麦种子
（无α-淀粉酶）
发芽
大麦
赤霉素
大麦种子
（含α-淀粉酶）
在传统方法生产啤酒时，大麦芽是不可缺少的原料。利用大麦芽，实质上是利用其中的α-淀粉酶。有人利用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。
思考1.你还知道哪些植物生长调节剂在农产品和园艺生产上应用的例子？
（1）用赤霉素类调节剂打破莴苣、马铃薯、人参种子的休眠；促进苋菜、芹菜等的营养生长，增加产量。
（2）用NAA促进甘薯、黄杨、葡萄的生根；对苹果、鸭梨进行疏花疏果，促进脱落；对棉花进行保花保果，防止脱落。
（3）用乙烯利促进黄瓜、南瓜的雌花分化，促进香蕉、柿子、番茄的果实成熟。
（4） 施用矮壮素（生长延缓剂）防止棉花徒长、促进结实。
（5）用生长素类调节剂培育无子番茄。
用一定浓度的生长素类调节剂培育无子果实
子房
有子番茄
无子番茄
发育的种子
生长素
提供
促进
受粉前,雌蕊柱头
涂抹
生长素
促进
发育
发育
事例2
对西瓜、草莓、葡萄等使用一定浓度的膨大剂（也叫膨大素），会使水果长势加快、个头变大，加快水果成熟，使其提前上市。但使用膨大剂的水果与正常的水果相比，口感较差，汁水较少，甜味不足，而且不宜长时间储存。
事例3
在蔬菜、水果上残留的一些植物生长调节剂会损伤人体健康。例如，可以延长马铃薯、大蒜、洋葱储存期的青鲜素（抑制发芽）可能有副作用。中国科学院植物生理研究所用荔枝为原料研究表明，残留期为1～2个月。
2017年，欧盟委员会发布(EU)2017/1777号法规，规定樱桃中乙烯利的最大残留限量为5 mg/kg，葡萄中乙烯利的最大残留限量为1 mg/kg，苹果中乙烯利的最大残留限量为0.8 mg/kg，梨、杏、桃子、草莓、芒果和香蕉中乙烯利的最大残留限量为0.05 mg/kg。
思考2.在生产过程中施用植物生长调节剂要注意哪些事项？
要根据实际情况和施用目的，综合考虑植物生长调节剂的作用效果、价格等；同时还需要考虑适当的施用时间，以及国家法律法规的要求等。
思考3.我国禁止销售、使用未经国家有关部门批准的植物生长调节剂。这是为什么？
有些植物生长调节剂是人工生产的化学药剂，可能具有一定的毒性，因此上市之前需要经过国家有关部门的检测、评估。
延长马铃薯、大蒜、洋葱贮藏期（抑制发芽）
致癌
禁止销售、使用未经国家或省级有关部门批准的植物调节剂
青鲜素
植物生长调节剂的施用效果受多种因素的影响，要综合考虑气候条件、施药时间、施药浓度、施药方法、施药部位、施药次数，以及作物本身的吸收、运转、整合和代谢等，都将影响到其作用效果。
还有考虑药物毒性、药物残留、价格等因素。
生长调节剂应用的负面影响
（1）使用不当，可能影响作物产量和产品品质；
（2）过量使用，可能对人体健康和环境带来不利影响；
事例4
天然状态下的凤梨（菠萝）开花结果时期参差不齐，一片凤梨田里需要分五六次收获，费时费工，晚上市还卖不出好价钱。到了冬季，由于气温低、日照弱，果实成熟慢、品质差。用乙烯利催熟，就可以做到有计划地上市。
思考4：你知道哪些水果在上市前有可能使用了乙烯利？
番茄、香蕉、苹果、葡萄、柑橘等在生产实际中可以应用乙烯利催熟。
思考5：生长调节剂应用的好处
（1）提高作物产量、改善产品品质：
如它能延长或终止种子、芽及块茎的休眠，调节花的雌雄比例，促进或阻止开花，诱导或控制果实脱落，控制植株高度、形状等
（2）减轻人工劳动：如减少园林植物的修剪次数
二、植物生长调节剂的施用
1.根据实际情况，选择适当的植物生长调节剂。
（1）促进扦插枝条的生根——生长素类植物生长调节剂。
2.综合考虑施用目的、效果和毒性，调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
影响
1
施用浓度
2
施用时间
4
施用时植物的生理状态
3
施用部位
5
气候条件
施用效果
（2）果实催熟——乙烯利。
植物激素与植物生长调节剂的比较
项目 类别 植物激素 植物生长调节剂
来源
生理作用 作用后去向
作用效果
实例
植物体内产生
人工合成
对植物生长发育起调节作用
属于信息分子，发挥完作用后被相应的酶分解失活
残留在植物体内继续发挥作用
短暂,只发挥一次作用
持久稳定
乙烯、生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸
乙烯利、α-萘乙酸、青鲜素、膨大素
三、探究·实践 探索植物生长调节剂的应用
（一）探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
学习目标
1. 能选取合适的扦插枝条作为实验材料；
2. 能设计实验方案，控制自变量、因变量、无关变量；
3. 能运用表格、曲线图、柱形图等对实验数据进行分析；
4. 能通过预实验和正式实验确定插条生根的最适浓度；
5. 能尊重科学，实事求是记录实验数据和结果。
2、变量
1、实验原理：适宜浓度的NAA溶液促进迎春条插条生根，浓度过高或过低都不利于插条生根。
自变量
因变量
无关变量
不同浓度生长素类似物
促进枝条生根的效果
观测指标：枝条生根的总数
①枝条的发育程度②枝条长度③枝条上保留的芽的数量④环境因素（温度）⑤培养液的浓度和量⑥处理时间、培养时间。
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
3、步骤
提示:①温度要一致。②设置重复组,即每组不能少于3个插条。③设置对照组,清水空白对照,设置浓度不同的几个实验组之间进行对比,目的是探究2,4-D或α-萘乙酸促进扦插枝条生根的最适浓度。④插条处理的是形态学下端。⑤插条最好选择一年生枝条,注意所带幼叶、幼芽数相等且不要过多等因素。
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
制备插条→分组处理插条→进行实验观察→记录实验结果
①同种的生长旺盛的一年生枝条：
②去掉成熟叶片：
③插条的形态学下端要削成斜面：
④保留有芽和幼叶的插条更容易生根成活（但并非越多越好，每枝留3~4个芽）：
选取合适的实验材料
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
3.步骤：
制备插条→分组处理插条→进行实验观察→记录实验结果
容易生根
降低蒸腾作用
增加吸水面积，促进成活
芽和幼叶能产生生长素，有利于生根
①沾蘸法：浓度较低，一般在遮空和空气湿度较高地方进行处理。
②浸泡法：5秒，深度约1.5cm即可
牢记实验设计三部曲和实验三原则
1、分组编号 2、实验处理 3、观察记录
1、单一变量原则
2、对照原则
3、平行重复原则
除生长素类似物浓度（自变量）外，其他无关变量要保持适宜且相同
蒸馏水空白对照，几个浓度不同的实验组相互对照
设置重复试验，每组至少3根插条，从而减少偶然误差，获得精确的实验结果
4、设计实验
牢记实验设计三部曲和实验三原则
4、设计实验
无关变量
因变量
设计一系列浓度梯度的NAA溶液
自变量
预实验
正式实验
实验流程
实验设计
生根数目
插条的数目、处理的时间
材料处理：下端削成斜面，增加吸水面积促进成活，每枝留3~4个芽。
同种的生长旺盛的一年生枝条（容易生根）。
取材原则：容易、方便和效果良好
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
5、实施实验
富贵竹
连翘
迎春花
不同植物对同一浓度的生长素的敏感度不同
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
5、实施实验
研究人员利用紫背天葵作为实验材料，试图找到某种植物生长调节剂（简称NAA溶液）促进插条生根的最适浓度。
实验步骤如下：
① 选用长势、长度、粗细等均一致的紫背天葵插条若干，随机均分成6组，每组3~5枝，分别编号为A、B、C、D、E、F；
插条的生长状况等是无关变量，应保持相同且适宜（5分）。
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
5、实施实验
先设置较大梯度浓度进行预实验，为进一步实验摸索条件，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成人力、物力、时间的浪费。
（可先配制母液再逐级稀释）
配制不同浓度梯度的NAA浓度
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
5、实施实验
②配制一系列的NAA溶液，浓度分别为0、10-4、 10-5 、 10-6 、 10-7 、 10-8 （mol/L）；
对照原则、单一变量原则
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
预实验
如果对要研究的植物有关情况所知不多，可在正式实验前先设计一组梯度比较大的实验进行摸索最适浓度大致范围
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
2.8
3.2
正式实验：在1.2—2之间缩小浓度梯度进一步实验
意义：
（1）为正式实验摸索条件
（2）检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周而造成人力、物力和财力的浪费。
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
③ 将6组插条分别在步骤②中配制的NAA梯度溶液中浸泡一段时间；
④ 将上述6组插条分别扦插到相同条件的环境中（水培），并在适宜的条件下培养一段时间；
培养条件等是无关变量（要相同且适宜）
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
⑤ 观察记录，并统计各组插条生根数目、测量根的长度。
观测指标（可操作性，容易测量，且能很好反映因变量变化）
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
数据处理
以生长素类调节剂的浓度为横坐标，以根的数目（每组平均值）为纵坐标，绘制曲线图，并确定插条生根的最适浓度。
科学性原则
实事求是原则
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
误差分析：
若实验结果枝条都不能生出不定根的原因：
1、没分清形态学上端和下端，倒插了
2、枝条叶片较多，蒸腾作用过强，失水太多
3、芽保留较多，本身合成一定浓度的生长素，浸泡后形态学下端处于高浓度的抑制状态
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
（二）尝试利用乙烯利催熟水果
1.实验原理：乙烯利是一种植物生长调节剂，工业品为液体；当溶液pH<3.5时，它比较稳定；但随着溶液pH升高，它会分解释放出乙烯；乙烯对水果有催熟作用，还可进一步诱导水果自身产生乙烯，加速水果成熟。
2.材料：番茄、香蕉等。
3.自变量和因变量：处理后的生长时间、成熟程度。
4.注意事项：
生长素类调节剂有一定的毒性，实验结束后应妥善处理废液。
三、探究·实践 探索植物生长调节剂的应用

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