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第6讲　植物生命活动的调节
选择性必修1　稳态与调节
第八单元　稳态与调节
一、生长素的发现过程
1．发现过程
尖端
尖端
单侧光
背光
考点1　植物生长素
鲍森·詹森
拜尔
不均匀
温特
对照
琼
脂块
化学
物质
促进生长
2．植物向光性的解释
　　　
单侧光照射
背光
多于
两侧生长不均匀
3．植物激素的概念
由________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__________。
植物体内
微量有机物
二、生长素的合成、运输与分布
　　　　　　　
色氨酸
叶
种子
胚芽鞘
上端
下端
输导组织
生长旺盛
三、生长素的生理作用
　　　　
传达信息
伸长生长
细胞分化
受体
特定基因
四、生长素的作用特点
　　　　
低
促进　
侧芽
高
抑制
②＞③＞④＞①
1．单侧光照射使植物幼苗的茎表现出向光性，一般认为是单侧光照射引起生长素分布不均，另外一种观点是什么？(选择性必修1　P92“相关信息”)
提示：单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均(或单侧光照射引起某些抑制生长的物质在向光侧分布多而在背光侧分布少)。
2．我国宋代著作《种艺必用》中记载了“尿泥促根”的方法，请解释“尿泥促根”的原因是什么？(选择性必修1　P95“拓展应用”)
提示：人尿液中含有植物生长素，黄泥能吸附生长素，一定浓度的生长素能促进枝条生根。
1．温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输。 ( )
提示：生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是扩散作用。
2．生长素在植物体内只能进行极性运输。 ( )
提示：在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
3．吲哚乙酸是一种具有催化作用的蛋白质。 ( )
提示：吲哚乙酸不是蛋白质，不具有催化作用。
×
×
×
4．对于同一植物的不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。 ( )
5．生长素与靶细胞内的生长素受体特异性结合后能诱导特定基因的表达。 ( )
6．高浓度生长素能抑制种子形成，从而形成无子果实。 ( )
提示：获得无子果实利用的是生长素能促进子房发育的作用，而非抑制种子的形成。
√
√
×
7．生长素在细胞水平上发挥作用是在器官水平上发挥作用的基础。 ( )
√
1．去尖端的玉米胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块，下端放置不含IAA的琼脂块。在黑暗中放置一段时间后，胚芽鞘发生弯曲生长。测量实验前后琼脂块中IAA的含量，发现下端琼脂块获得的IAA量小于上端琼脂块输出量，请从激素的作用特点角度分析，其原因是______________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：生长素在作用于细胞后被降解失活
2．顶端优势形成的原因在于________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高，侧芽的发育受到抑制，植物因而表现出顶端优势
1．向光性产生的原因
2．植物茎的背地性和根的向地性
(1)表现
(2)原因
3．生长素浓度与促进程度的曲线分析
(1)曲线区间代表的含义
①OH段：随生长素浓度升高，促进生长作用增强。
②HC段：随生长素浓度升高，促进生长作用减弱(但仍为促进生长)。
③CD段：抑制生长。
(2)曲线特殊点的含义
①H点：促进生长的最适浓度为g。
②C点：表示促进生长的“阈值”，浓度大于C点所示值时抑制生长，小于C点所示值时促进生长。
4．不同植物对生长素的敏感程度曲线分析：双子叶植物比单子叶植物敏感
1．研究发现，适宜浓度的生长素可诱导细胞膜外环境的pH降低，细胞壁在酸性条件下会伸长，进而细胞生长。已知植物细胞膜上有生长素受体，H＋泵等，细胞内有包括H＋在内的多种离子。请根据这些信息，写出生长素促进细胞生长的一种可能机制。
提示：生长素与受体结合，激活了膜上H＋泵，将H＋从细胞内转运到细胞膜外，降低pH，促进细胞壁伸长，进而细胞生长。
2．细胞分裂素具有解除顶端优势的作用，试利用适宜浓度的细胞分裂素溶液、多株生长状况相同的幼苗为材料进行实验验证，请写出实验设计思路，并预期结果。
实验思路：_________________________________________________　
__________________________________________________________
预期结果：_________________________________________________　
__________________________________________________________
提示：将多株生长状况相同的幼苗平均分成A、B、C三组，A组不做处理，C组去除顶芽，B组侧芽涂抹适量细胞分裂素。　B组侧芽生长速度与C组接近且均比A组快。
3．向触性是某些植物的一种向性运动，是指由接触刺激引起的植物的卷须卷成许多圈呈盘旋状的现象，如图所示。达尔文观察到西番莲卷须的顶端接触到支柱后，在20～30 s内就能激发出明显的弯曲现象。他认为如此快速的运动不能用向光性原理进行解释，并大胆提出：卷须的向触性运动是靠电信号传递和原生质收缩来实现的。请设计一个实验探究向触性是否是靠电信号传递的，写出实验的设计思路。
设计思路：_________________________________________________　
__________________________________________________________
提示：在卷须顶端及顶端下部放置一个电极，连接到一个灵敏电表上，让卷须顶端接触到支柱，检测有无电位差出现。
考向1考查生长素发现的实验过程分析及拓展
1．(2022·湖南雅礼中学二模)研究人员对生理状况相同的水稻的根用不同强度的单侧光照射相同时间后，生长状况如图1所示，黑暗、弱光、强光条件下测得的α分别为0°、17.5°、35.5°。已知光照不会影响生长素的合成，研究人员测定不同处理后根尖向光侧和背光侧的生长素含量，结果如图2所示。以下分析不正确的是(　　)
A．由图1结果可知，水稻根具有背光生长的特性
B．与弱光相比，强光对生长素分布的影响程度更大
C．水稻根向光侧生长素含量下降仅与生长素向背光侧运输有关
D．水稻根在单侧光照射后的生长状况可能与生长素低浓度促进根生长，高浓度抑制根生长有关
C　[由题干信息可知，黑暗、弱光、强光条件下测得的α分别为0°、17.5°、35.5°，这一结果体现了根具有背光生长的特性，A正确。与弱光相比，强光对生长素分布的影响程度更大，B正确。分析图2可知，黑暗条件下两侧生长素的总量为700.0 ng·g-1，而弱光、强光条件下生长素的总量分别为539.8 ng·g-1(即138.2＋401.6)、506.6 ng·g-1(即92.2＋414.4)，推测单侧光可能引起向光侧生长素的分解；弱光、强光条件下背光侧生长素的含量分别为401.6 ng·g-1、414.4 ng·g-1，均大于黑暗条件下的一侧生长素含量(350.0 ng·g-1)，故推知
单侧光引起生长素的横向运输，部分生长素由向光侧向背光侧运输，故水稻根向光侧生长素含量下降与两方面有关(单侧光引起向光侧生长素的分解、单侧光引起生长素的横向运输)，C错误。由题图分析可知，单侧光照射后，水稻根向光侧生长素含量少，生长快，背光侧生长素含量多，反而生长慢，说明水稻根在单侧光照射后的生长状况与生长素低浓度促进根生长，高浓度抑制根生长有关，D正确。]
　 “四看法”分析与生长素有关的实验结果
第一，看尖端的有无。有尖端才有横向运输，没有尖端就没有横向运输。
第二，看插入的材料。云母片可以阻断生长素的运输，琼脂片则不会阻断生长素的运输。
第三，看插入的方向。云母片横向插入会影响生长素的极性运输，纵向插入则不会影响生长素的极性运输。
第四，看植物的部位。植物的不同部位对生长素的敏感程度不同，同样的浓度对不同部位可能会产生相反的效果。
(教师用书独具)
(2022·山东菏泽高三期末)研究表明，高等植物的向光性与向光素(光受体)有关，向光素是一种自磷酸化蛋白激酶。不同波长的光照影响向光素的自磷酸化过程，激活的向光素调节着生长素运输载体的磷酸化，引起生长素的侧向运动，导致植物器官不对称生长。如图为用不同波长的单侧光照射玉米胚芽鞘后测量的吸收值与胚芽鞘弯曲角度曲线。下列说法错误的是(　　)
A．高等植物的向光性主要受蓝紫光调节
B．核黄素与向光素的吸收光特性基本一致
C．β-胡萝卜素可作为向光弯曲生长的辅助色素
D．红光刺激向光素发生自磷酸化是引起玉米胚芽鞘向光弯曲的主要原因
D　[蓝紫光区植物胚芽鞘弯曲角度最大，说明高等植物的向光性主要受蓝紫光调节，A正确；高等植物的向光性与向光素(光受体)有关，核黄素的吸收值与胚芽鞘弯曲角度同步变化，据此可推测核黄素与向光素的吸收光特性基本一致，B正确；通过曲线比较可知，β-胡萝卜素可作为向光弯曲生长的辅助色素，C正确；红光区域的胚芽鞘弯曲角度几乎无变化，且红光区域的吸收值很低，据此说明红光刺激向光素发生自磷酸化不是引起玉米胚芽鞘向光弯曲的主要原因，D错误。]
考向2考查生长素的产生、运输及分布
2．(2022·山东日照一中模拟预测)植物的根顺重力方向向下生长，称为正向重力性。植物细胞中感受重力的物质是淀粉体，植物根部的淀粉体在根冠，受重力影响淀粉体会下沉到根冠细胞的底部。如图为根冠细胞正向重力性调节机制，已知钙泵是Ca2+激活的 ATP酶，钙泵和生长素泵分别将钙离子和生长素运输到细胞壁并在根冠下侧聚积，大部分生长素最终分布在根的伸长区下侧，使根的生长表现为正向重力性。下列有关叙述正确的是(　　)
A．淀粉体在重力作用下沉降到细胞底部可直接促进细胞释放大量Ca2+
B．细胞质基质中Ca2+增多会直接激活钙泵和生长素泵
C．钙泵和生长素泵具有特异性，二者转运物质时需要消耗 ATP
D．重力导致根下侧细胞生长素的浓度高于上侧，促进生长的作用更强
C　[结合图示可知，淀粉体在重力作用下沉降到内质网上，促进内质网释放大量Ca2+，进而产生一系列的调节作用，A错误；细胞质基质中Ca2+增多，会激活无活性的钙调蛋白，被激活的钙调蛋白可激活钙泵和生长素泵，B错误；钙泵和生长素泵只能转运特定的物质，体现了特异性，由题目信息可知，钙泵是一种ATP水解酶，又由于在钙泵和生长素泵的作用下，钙离子和生长素聚积在根冠下侧细胞壁处，由此可判断钙泵和生长素泵转运物质需要消耗ATP，C正确；重力导致根下侧细胞生长素的浓度高于上侧，因根对生长素更敏感，故高浓度的生长素会抑制根下侧细胞的生长，表现为根向地弯曲生长，D错误。]
(教师用书独具)
(2022·重庆选择性考试)新中国成立初期，我国学者巧妙地运用长瘤的番茄幼苗研究了生长素的分布及锌对生长素的影响，取样部位及结果见下表。据此分析，下列叙述错误的是(　　)
取样部位 生长素含量(μg·kg-1) 对照组 低锌组
①茎尖 12.5 3.3
②茎的上部 3.7 2.5
③瘤上方的茎部 4.8 2.9
④长瘤的茎部 7.9 3.7
⑤瘤 26.5 5.3
A．部位①与部位②的生长素运输方向有差异
B．部位③含量较高的生长素会促进该部位侧芽生长
C．因部位⑤的存在，部位④生长素含量高于部位③
D．对照组生长素含量明显高于低锌组，表明锌有利于生长素合成
B　[部位①可以进行横向运输，而部位②则不能，A正确；生长素作用具有低浓度促进生长，高浓度抑制生长，部位③含量较高的生长素会抑制该部位侧芽生长，B错误；由表格可知部位⑤瘤的生长素含量为26.5 μg·kg-1，远大于其他部位，瘤长在部位④处，使④的生长素含量高于稍远处的部位③，C正确；由表格分析可知，对照组生长素含量明显高于低锌组，表明锌有利于生长素合成，D正确。]
考向3考查生长素的生理作用及特点
3．(2022·天津南开一模)科学家用IAA处理胚芽鞘切段进行实验，在处理后的第12分钟至40分钟左右胚芽鞘切段快速生长(第一阶段)，40分钟后开始出现持续生长反应(第二阶段)。实验还发现，使用其他酸性物质处理也能使胚芽鞘切段出现第一阶段反应，但不会出现第二阶段反应；而RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂处理胚芽鞘切段可显著抑制第二阶段的生长反应。下列叙述正确的是(　　)
A．实验过程属于自身前后对照，不需要再单独设置对照组
B．IAA促进胚芽鞘切段第一阶段快速生长的原因可能是IAA促进了H＋进入细胞
C．IAA促进胚芽鞘切段第二阶段持续生长的原因可能是IAA促进了蛋白质的合成
D．生产上使用酸性缓冲液代替IAA处理作物，可促进作物持续快速生长
C　[该实验需要未经外源生长素处理的胚芽鞘作为对照组，A错误；使用其他酸性物质处理也能使胚芽鞘切段出现第一阶段反应，可以推测第一阶段快速生长是细胞外呈酸性引起的，即可能是IAA促进H＋运出细胞，B错误；据题干可知，RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂处理胚芽鞘切段可显著抑制第二阶段的生长反应，所以可能是IAA促进了蛋白质的合成，C正确；据题可知酸性物质只能促进胚芽鞘第一阶段快速生长，D错误。]
(教师用书独具)
(2022·江苏盐城高三调研)为探究萌发的小麦种子中生长素的含量，取胚芽鞘尖端下部的切段(4 mm)若干均分为8组，分别浸入7种浓度的生长素溶液和萌发种子提取液(待测样液)中，在相同且适宜条件下培养24 h后，测量每组切段的平均长度，结果见表。下列相关叙述正确的是(　　)
生长素 浓度(mg ·L-1) 0 0.001 0.01 0.1 1 10 100 待测
样液
切段平 均长度 (mm) 6.5 6.8 8.2 10 12 10 5.5 af10
A．该实验遵循对照原则，待测样液组和生长素浓度为0组为对照组
B．切段生长所需生长素的最适浓度为1 mg·L-1
C．该实验体现了生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，因为有的切段长度大于10 mm，有的小于10 mm
D．要进一步确定萌发小麦种子的生长素浓度，可将待测样液稀释10倍后再重复实验
D　[该实验遵循对照原则，生长素0浓度组为对照组，待测样液组为实验组，A错误。该实验生长素浓度梯度较大，切段生长所需生长素的最适浓度不一定为1 mg·L-1，应该在生长素浓度0.1 mg·L-1～10 mg·L-1之间，设置更小的浓度梯度探究切段生长所需生长素的最适浓度，B错误。生长素浓度为0作为对照组，由表中数据可知生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，因为有的切段长度大于6.5 mm，有的小于6.5 mm，C错误。待测样液切段平均长度与生长素
浓度0.1 mg·L-1和生长素浓度10 mg·L-1相等，为确定待测样液中的生长素浓度是0.1 mg·L-1还是10 mg·L-1，可以将待测样液稀释，重复上述实验。若切段长度小于10 mm(切段比原来的短)，则待测样液中生长素的浓度为0.1 mg·L-1，反之为10 mg·L-1，D正确。]
一、其他植物激素的种类和作用
　　　　　
种子萌发
根尖
关闭
衰老
脱落
休眠
考点2　其他植物激素及植物生长调节剂的应用
二、植物激素间的相互作用
1．在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，某种激素的含量会发生变化。
2．各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素________植物的生长发育和对环境的适应。
3．决定器官生长、发育的，往往不是某种激素的绝对含量，而是不同激素的________。
4．在植物生长发育过程中，不同种激素的调节还往往表现出一定的______。
共同调控
相对含量
顺序性
三、植物生长调节剂的应用
1．植物生长调节剂的概念：由人工合成的，对植物的生长、发育有____作用的化学物质。
2．优点：________、原料广泛、________等。
3．类型
(1)分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丁酸。
(2)________与植物激素完全不同，但具有与植物激素类似的生理效应，如NAA、矮壮素。
调节
容易合成
效果稳定
分子结构
4．应用实例(连线)
A．乙烯利　　 a．使大麦种子无须发芽就能产生
α-淀粉酶
B．赤霉素 b．培育无子番茄
C．2，4-D c．保持蔬菜鲜绿
D．青鲜素 d．催熟
E．膨大素 e．使水果长势加快，个头变大，加
快水果成熟
提示：A—d　B—a　C—b　D—c　E—e
1．1935年科学家从培养基滤液中分离出致水稻患恶苗病的物质，称之为赤霉素。此时就能肯定赤霉素是植物激素吗？请说明理由。(选择性必修1　P96“文字信息”)
提示：不能，该赤霉素不是从植物体内提取的物质。
2．植物生长调节剂的应用，需要关注可能存在的负面影响有哪些？(选择性必修1　P102“文字信息”)
提示：植物生长调节剂使用不当，则可能影响作物产量和产品品质；过量使用植物生长调节剂，还可能对人体健康和环境带来不利影响等。
3．脱落酸在高温条件下容易降解。在自然界中存在这样一种现象：小麦、玉米在即将成熟时，如果经历持续一段时间的干热之后又遇大雨的天气，种子就容易在穗上发芽。请对此现象进行解释。(选择性必修1　P99“拓展应用”)
提示：高温使脱落酸降解，大雨又为种子萌发提供了水分，于是种子就会在穗上发芽。
1．赤霉素的合成部位是幼芽、幼根及未成熟的种子。 ( )
2．细胞分裂素在调节细胞分裂时，主要是促进细胞核的分裂。 ( )
提示：细胞分裂素主要促进细胞质的分裂。
3．苹果树开花后，喷施适宜浓度的脱落酸可防止果实脱落。 ( )
提示：苹果树开花后，喷施适宜浓度的生长素可防止落花落果。
√
×
×
4．黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比例较高，有利于形成雄花。 ( )
提示：黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比例较高，有利于形成雌花。
5．油菜素内酯能促进茎、叶细胞的扩展和分裂。 ( )
6．有些植物生长调节剂分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丁酸。 ( )
×
√
√
1．乙烯利可催熟水果，但不会使儿童性早熟，请说明理由。
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：促进儿童性发育的激素是性激素，与催熟水果的乙烯利化学成分不同，靶细胞结合的受体分子不同
2．每年4、5月份，杨树和柳树的雌花序中果实裂成两瓣，具有白色茸毛的种子随风飘散。银川市为了解决这些飞絮，给杨树和柳树注射了赤霉素。推测赤霉素在这里的作用是___________________
__________________________________________________________。
提示：使雌花的比例降低(减少)，使杨树和柳树的种子(果实)数量减少，从而使飞絮减少
3．植物激素对植物生长发育的调控是通过什么方式实现的？__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：植物激素对植物生长发育的调控，是通过调控细胞分裂、细胞伸长、细胞分化和细胞死亡等方式实现的
植物激素间的相互作用
(1)生长素和乙烯对细胞伸长生长的影响
(2)生长素与赤霉素在促进茎秆伸长方面的关系
(3)生长素和细胞分裂素
(4)脱落酸和赤霉素
②赤霉素促进种子萌发，脱落酸抑制种子萌发，种子是否萌发取决于赤霉素和脱落酸浓度之比。(如图所示)
1．研究表明，赤霉素对植物的开花具有调节作用，其作用机制如图所示。检测植物体内是否产生SOC蛋白是预测植物开花的先决条件，结合SPL蛋白的功能，描述赤霉素对植物开花的调节机制。
提示：赤霉素能够促进DEL蛋白的降解，解除DEL蛋白对SPL蛋白作用的阻止，而SPL蛋白直接激活SOC编码基因转录、翻译产生SOC蛋白，进而促进植物开花。
2．拟南芥的AtABCG4基因突变体的侧芽发育不好，研究发现，其细胞分裂素含量很低，有人认为是AtABCG4基因的表达产物与根中细胞分裂素运输至侧芽部位有关。若用14C标记的细胞分裂素来验证这一说法，请写出实验的设计思路。
设计思路：_________________________________________________　
__________________________________________________________
提示：用标记的细胞分裂素分别处理拟南芥突变体和正常植株的去掉根尖的切口，检测侧芽的放射性大小。
考向1考查植物激素的作用
1．(2022·山东德州三模)为研究水稻中的PLA3基因在参与脱落酸(ABA)调控水稻种子萌发中的作用，研究人员以野生型水稻(WT)种子和PLA3基因突变体(pla3)种子为材料进行了实验，结果如图所示。此外，研究人员对种子中相应基因的表达量进行检测，发现pla3种子中ABA合成酶基因的表达量与WT种子中相同，而ABA降解酶基因和ABA作用抑制因子基因的表达量分别为WT种子的15倍和32倍。下列分析不正确的是(　　)
A．在WT种子中，PLA3基因的作用是抑制种子萌发
B．综合四组实验结果可知，pla3种子对ABA的敏感性降低
C．在pla3种子中，PLA3基因的突变促进了赤霉素的合成
D．在WT种子中，PLA3基因抑制了ABA作用抑制因子基因的表达
C　[pla3种子中ABA合成酶基因的表达量与WT种子中相同，而ABA降解酶基因和ABA作用抑制因子基因的表达量分别为WT种子的15倍和32倍，因此在WT种子中，PLA3基因的作用是通过抑制ABA的分解和抑制ABA作用抑制因子基因的表达来抑制种子萌发，A正确；综合四组实验结果可知，在有ABA情况下，pla3种子的萌发率高于WT种子，因此pla3种子对ABA的敏感性降低，B正确；题中没有提到赤霉素的合成情况，C错误；在WT种子中，PLA3基因抑制了ABA作用抑制因子基因的表达，使得ABA的作用增强，萌发变慢，D正确。]
2．(2023·广东广州检测)某兴趣小组探究植物激素对顶端优势的影响，实验处理及结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
D．生长素运输抑制剂处理后　E．细胞分裂素处理侧芽后
A．植株侧芽的生长情况是本实验的无关变量
B．A组和B组对照可证实茎尖细胞合成的生长素维持了顶端优势
C．D组和E组实验结果说明细胞分裂素通过抑制生长素运输解除顶端优势
D．本实验说明生长素和细胞分裂素对侧芽抑制和萌发的调控作用效果相反
D　[该实验目的是探究植物激素对顶端优势的影响，植株侧芽的生长情况属于因变量，A错误；A组和B组对照，可证实茎尖维持了顶端优势，但是不能说明尖端细胞产生了生长素，B错误；生长素运输抑制剂抑制生长素运输降低侧芽处的生长素浓度，促进侧芽生长，而细胞分裂素通过促进细胞分裂促进侧芽生长，二者作用不同，C错误；通过实验结果可知，茎尖产生的生长素向下运输抑制侧芽的萌发，细胞分裂素促进侧芽的生长，因此侧芽的抑制和萌发受生长素和细胞分裂素的调控，但二者作用效果相反，D正确。]
考向2考查植物激素间的相互作用
3．(2022·福建莆田二模)为研究生长素(IAA)和赤霉素(GA)对植物生长的影响，科研人员切取菟丝子茎顶端的茎芽部分，置于A、B、C三组无菌培养液中，分别培养至第1、8、15天，每组再用适宜浓度的激素处理30天，测量茎芽长度，结果如图所示。下列分析正确的是(　　)
A．IAA和GA能为菟丝子的茎芽伸长生长提供能量
B．用IAA和GA处理茎芽时，应将这些激素添加到无菌培养液中
C．出现A组结果的可能原因是离体时间短的茎芽中内源GA含量较高
D．由B、C两组可推测IAA和GA对茎芽伸长生长的作用效果相反
C　[IAA和GA都是植物激素，激素作为信息分子，不能提供能量，A错误；用激素处理时，应用IAA处理茎芽尖端而不是加在培养液中，原因是在幼嫩组织中，生长素只能进行极性运输，由形态学上端运输到形态学下端，B错误；A组和B组、C组比较，A组中赤霉素的作用更显著，可能是因为离体时间短的茎芽中的内源GA含量较高，C正确；B、C两组数据显示单独使用GA和IAA均能促进茎芽的伸长，且促进效果均比两种激素联合使用效果差，据此可推测IAA和GA对茎芽伸长生长的作用存在协同关系，D错误。]
(教师用书独具)
(2022·山东青岛一模)已知成熟种子中含大量的脱落酸(ABA), 萌发的种子会释放大量的赤霉素(GA)，降解ABA。为研究GA和ABA在种子萌发中所起的调控作用，研究者以野生型拟南芥和突变型拟南芥(细胞中GA含量降低)为实验材料，探究外源ABA对种子萌发率的影响，结果如图所示。下列分析与推测错误的是(　　)
A．GA和ABA在调控种子萌发和休眠中表现为作用效果相反
B．突变型拟南芥ABA含量高导致其对ABA的敏感性高
C．GA可能通过影响ABA的信号途径调控植物生长
D．GA能促进细胞伸长和促进细胞分裂与分化
B　[成熟的种子含有大量的ABA，而萌发的种子会释放大量的GA，降解ABA，可见，GA和ABA在调控种子萌发和休眠中表现为作用效果相反，A正确；实验结果显示，随着ABA含量的升高，对突变型拟南芥种子的萌发抑制作用增强，这是因为突变型GA含量降低，对ABA的降解减少，而并没有显示出突变型拟南芥对ABA的敏感性更高，B错误；野生型种子在萌发过程中会释放大量的GA降解ABA，反而表现出促进萌发的作用，而突变型由于细胞中GA含量降低，因而降解的ABA少，因此，ABA表现为对突变型种子萌发的抑制作用，据此可推测，GA可能通过影响ABA的信号途径调控植物生长，C正确；据题干可知，种子萌发会大量释放GA，所以GA能促进细胞伸长和促进细胞分裂与分化，D正确。]
考向3考查植物生长调节剂的应用
4．(2022·山东等级考)石蒜地下鳞茎的产量与鳞茎内淀粉的积累量呈正相关。为研究植物生长调节剂对石蒜鳞茎产量的影响，将适量赤霉素和植物生长调节剂多效唑的粉末分别溶于少量甲醇后用清水稀释，处理长势相同的石蒜幼苗，鳞茎中合成淀粉的关键酶AGPase的活性如图。下列说法正确的是(　　)
A．多效唑通过增强AGPase活性直接参与细胞代谢
B．对照组应使用等量清水处理与实验组长势相同的石蒜幼苗
C．喷施赤霉素能促进石蒜植株的生长，提高鳞茎产量
D．该实验设计遵循了实验变量控制中的“加法原理”
D　[由图可知，多效唑可以增强AGPase活性，促进鳞茎中淀粉的合成，间接参与细胞代谢，A错误；由题“适量赤霉素和植物生长调节剂多效唑的粉末分别溶于少量甲醇后用清水稀释”可知，对照组应使用等量的甲醇－清水稀释液处理，B错误；由曲线可知，与对照组相比，喷施赤霉素会使用AGPase的活性下降，所以喷施赤霉素不能提高鳞茎产量，反而使得鳞茎产量减少，C错误；与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，用外源激素赤霉素和植物生长调节剂多效唑处理遵循了实验变量控制中的“加法原理”，D正确。]
5．(2022·河北石家庄一模)独脚金内酯(SL)是近年来发现的一种植物激素。为研究独脚金内酯对植物侧枝生长的影响，中国科学院研究员用细胞分裂素调节剂6-BA和独脚金内酯类似物GR24作试剂，以豌豆的独脚金内酯合成缺陷型突变体和独脚金内酯受体不敏感突变体为实验材料进行了系列实验，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该实验应选择侧芽尚未发育的豌豆作为实验材料，自变量是不同激素处理
B．突变体1是独脚金内酯受体不敏感突变体，突变体2是独脚金内酯合成缺陷型突变体
C．正常植物体内没有分解GR24的酶，因此GR24的作用时间更久，效果更好
D．实验证明GR24通过抑制细胞分裂素的合成或促进细胞分裂素降解抑制侧枝生长
C　[该实验以侧枝长度为因变量，不能用侧芽尚未发育的豌豆作为实验材料，A错误；由题图可知，突变体1加6-BA＋GR24时侧枝长度比加6-BA时短且比突变体2更明显，因此突变体1是独脚金内酯合成缺陷型突变体，突变体2是独脚金内酯受体不敏感突变体，B错误；正常植物体内没有分解GR24的酶，因此GR24的作用时间更久，效果更好，C正确；实验不能证明GR24是通过抑制细胞分裂素的合成或促进细分裂素的降解来抑制侧枝生长的，D错误。]
1．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
(1)实验原理：适宜浓度的生长素类调节剂能促进插条生根，不同浓度的生长素类调节剂溶液处理后，插条生根的情况不同。
(2)实验过程
　　
一系列
生长状况
相同
插
条生根
状况
考点3　(探究·实践)探索植物生长调节剂的应用
制作插条：把形态、大小一致的某种植物的插条分成10组，每组3
枝
↓
配制梯度溶液：取生长素类调节剂按照不同的比例稀释成多份，用
蒸馏水作为空白对照
↓
↓
实验培养：把每组处理过的枝条下端依浓度梯度从小到大分别放入
盛清水的托盘中浸泡，放在适宜温度下培养，每天观察
一次，记录生根情况
↓
记录结果：一段时间后观察插条的生根情况，并记录所得到的数据
↓
分析结果：由如图曲线可知，促进扦插枝条生根的最适浓度是A点对应的生长素类调节剂浓度，在A点两侧，存在促进生根效果相同的两个不同浓度
2．尝试利用乙烯利催熟水果
(1)乙烯利的性质
①工业品为液体。
②当溶液pH<3.5时，比较稳定，但随着溶液pH____，它会分解释放出____。
升高
乙烯
(2)乙烯利的作用
①对水果具有____作用。
②进一步诱导水果自身产生乙烯，加速水果成熟。
催熟
1．需进行预实验
预实验可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。
2．设置对照组、重复组
(1)设置对照组：预实验必须有蒸馏水组作空白对照，正式实验时可不设空白对照；设置浓度不同的几个实验组之间进行相互对照，目的是探索生长素类调节剂促进扦插枝条生根的最适浓度。
(2)设置重复组：即每组不能少于3枝。
3．控制无关变量
无关变量在实验中的处理要采用等量原则。如选用相同的植物材料，插条的生理状况、带有的芽数相同，插条处理的时间长短一致等。
4．处理插条
(1)生长素类调节剂处理插条可用浸泡法(溶液浓度较低)或沾蘸法(溶液浓度较高，处理时间较短)。
(2)处理时插条上下不能颠倒，否则扦插枝条不能成活。
(3)扦插时常去掉插条成熟叶片，原因是降低蒸腾作用，保持植物体内的水分平衡。
1．(2022·山东菏泽二模)用BL(油菜素内酯)和IAA(生长素)处理萌发的油菜种子，观察二者对主根伸长的影响，实验结果如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．单独使用IAA处理，图中曲线对应的IAA浓度对主根的伸长表现为低浓度促进，高浓度抑制
B．IAA浓度为0～10 nM时，BL与IAA同时处理对主根伸长的抑制作用逐渐增强
C．IAA浓度大于10 nM时，BL与IAA同时处理对主根伸长的促进作用增强
D．由图可知，BL对IAA促进主根伸长的最适浓度没有影响
B　[单独使用IAA处理，图中曲线对应的IAA浓度对主根的伸长都表现为促进作用(比IAA浓度为0时处理长得好)，A错误。BL含量为100 nM的虚线即BL与IAA同时处理的曲线，在IAA浓度为0～10 nM时，虚线明显低于实线，说明BL对主根伸长的抑制作用逐渐增强，B正确。在IAA浓度为10 nM时，两者同时处理主根长度小于对照组，说明BL与IAA同时处理对主根的作用是抑制作用，C错误。由图可知，BL对IAA促进主根伸长的最适浓度有影响，单独使用IAA处理，促进主根伸长的最适浓度在100 nM左右；两者同时使用时，IAA促进主根伸长的最适浓度大于或等于1 000 nM，D错误。]
2．(2021·广东选择性考试)乙烯可促进香蕉果皮逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如图。下列分析正确的是(　　)
A．对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响
B．实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实
C．根据实验安排第6次取样的时间为第10天
D．处理组3个指标的总体变化趋势基本一致
C　[对照组香蕉果实的成熟会受到乙烯影响，因为对照组香蕉会产生内源乙烯，A错误；实验材料应尽量选择未开始成熟的香蕉果实，这样内源乙烯对实验的影响较小，B错误；图示表明每两天取样一次，共6次，为了了解香蕉实验前本身的还原糖量、淀粉量、果皮色素量，应该从0天开始，故第6次取样的时间为第10天，C正确；处理组3个指标的总体变化趋势不一致，应该是还原糖量增加，淀粉量下降，果皮黄色色素增加，D错误。]
一、光对植物生长发育的调节
1．光的作用
(1)提供能量。
(2)作为一种____，影响、调控植物生长、发育的全过程。
信号
考点4　环境因素参与调节植物的生命活动
2．光的信号传导
(1)光敏色素：一类蛋白质(色素—蛋白复合体)，分布在植物的各个部位，其中在________的细胞内比较丰富。
(2)调控植物生长发育的反应机制
分生组织
　
光敏色素
生物学
效应
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1．温度
(1)温度可以通过影响________、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等参与调节植物的生长发育。
(2)植物分布的______很大程度上由温度决定。
种子萌发
地域性
2．重力
(1)作用：调节植物生长发育和形态建成。
(2)作用机制：植物的根、茎中有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成__________的信号，造成生长素分布的______，从而调节植物的生长方向。
(3)“淀粉—平衡石假说”
植物对重力的感受是通过体内一类富含“______”的细胞，即平衡石细胞来实现
运输生长素
不均衡
淀粉体
三、植物生长发育的整体调控
1．人为控制每日光照和黑暗的长短，可以使植物的开花期提前或延迟。菊花是一种短日照植物(日照长度短于其临界日长时才能开花的植物)，若想延迟菊花的开花时间，请你给出合理的建议？(选择性必修1　P105“思考·讨论”)
提示：增加每天的光照时间。
2．科研人员测定了某野生型植株和光受体缺失突变体中脱落酸(ABA)的含量，结果为前者小于后者。据此实验结果推测原因可能是什么？(选择性必修1　P106“文字信息”)
提示：光可能抑制植物ABA的合成。
3．有的植物需要经过春化作用才能开花，这对于它们适应所生存的环境有什么意义？(选择性必修1　P107“思考·讨论”)
提示：这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。
1．植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。 ( )
2．植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。 ( )
3．重力可调节植物生长发育，但与植物形态建成无关。 ( )
提示：重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。
√
√
×
4．植物生长发育仅由基因表达调控和激素调节共同完成。 ( )
提示：植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素共同完成的。
5．少数植物(如莴苣)的种子需要在有光的条件下才能萌发。 ( )
×
√
1．光敏色素的作用机理是____________________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：在受到光照射时，光敏色素的结构发生变化，这一变化的信息会传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应
2．树木年轮形成的原因是__________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带
3．冬小麦经过低温环境才能开花，这是由于幼苗感受低温刺激产生某种特殊蛋白质所致。该作用称为春化作用，春化作用导致特定蛋白质的产生，说明_________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：春化作用(低温)激活了决定该蛋白质的基因
1．辨析光合色素和光敏色素
(1)化学本质不同。绿色植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，不是蛋白质；光敏色素是由色素参与组成的一种蛋白质复合体。
(2)接受光照有本质区别。光合色素能吸收并转化光能储存在有机物中，是自然界各种生物的能量和物质基础；光敏色素是光的受体，光仅是一种信号，被接受后经信息传递系统传导到细胞核，影响基因表达，从而达到调节植物的生长发育。
(3)分布不同。光合色素主要分布在叶肉细胞的叶绿体中，光敏色素分布在植物的各个器官中，尤其在分生组织细胞中更多，如胚芽鞘尖端、根尖等。
(4)合成条件不同。光是叶绿素合成的必要条件，黑暗培养的黄化苗不含叶绿素，但黄化幼苗的光敏色素比绿色幼苗多20～100倍。
2．植物生长发育的整体调控
1．阳生植物受到周围植物遮蔽时，茎伸长速度加快，使株高和节间距增加，叶柄伸长，这种现象称为避阴反应，而阴生植物通常无此反应。自然光被植物滤过后，其中红光(R)/远红光(FR)的比例下降。R/FR的变化引起植物的避阴反应，从适应环境的角度分析其生理意义。
提示：利于捕获更多的光，提高植物遮阴时光合作用强度，为生长发育提供物质能量。
2．已知拟南芥的向光性生长受蓝光的调节，隐花色素是细胞的蓝光受体。请以野生型和隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗为材料，设计实验验证隐花色素的作用。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
实验思路：_________________________________________________　
__________________________________________________________
__________________________________________________________
预期结果和结论：___________________________________________　
__________________________________________________________
__________________________________________________________
提示：将野生型和隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗置于黑暗(或均匀光照)环境中，并观察生长情况。用蓝光持续单侧照射两组幼苗，一段时间后观察两组幼苗的生长状况。蓝光单侧照射前野生型拟南芥幼苗直立生长，照射后野生型拟南芥幼苗向光弯曲生长；蓝光单侧照射前后，隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗均不向光弯曲。说明隐花色素是细胞的蓝光受体。
考向1光对植物生长发育的调节
1．(2022·山东潍坊模拟)如图表示红光(R)和远红光(FR)对短日照植物和长日照植物开花的影响，下列相关叙述错误的是(　　)
A．暗期用红光照射，可以抑制短日照植物开花和促进长日照植物开花
B．植物光敏色素可感知红光和远红光信号并据此调整生长发育
C．长夜闪光对于植物能否开花并无明显影响
D．短日照植物和长日照植物是否开花取决于末次光照类型
C　[据图分析，将图中从左向右分别标号1、2、3、4、5、6，结合2、3可知，暗期用红光照射，可以抑制短日植物开花，而促进长日照植物开花，A正确；光敏色素是一类色素—蛋白复合体，主要吸收红光和远红光，在受到某种波长的光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化会影响到细胞核内特定基因的表达，从而表现出生物学效应，调节植物的生长发育，B正确；当光照时间小于长日照植物的临界日长，在暗期给予一定光照时，长日照植物也能开花，这说明长夜闪光对于植物能否开花有影响，C错误；据图可知，当末次光照是R时，长日照植物开花，短日照植物不开花，当末次光照是FR时，短日照植物开花，长日照植物不开花，即短日照植物和长日照植物是否开花取决于末次光照类型，D正确。]
2．(2022·江苏苏州模拟改编)图1表示正常生长条件下水稻野生型和光受体缺失突变体的幼苗中脱落酸(ABA)的含量，图2表示一定的光照、黑暗以及不同ABA浓度条件处理下水稻种子的萌发率。下列有关叙述正确的是(　　)
图1
图2
A．光信号和水稻体内的ABA都属于物理信息
B．光信号可能会抑制水稻体内ABA的生物合成
C．光照条件下种子萌发受外源ABA的影响比黑暗条件下更大
D．光信号通过激活光受体以降低ABA对种子萌发的促进效果
B　[光信号属于物理信息，而ABA属于化学物质，其传递的信息属于化学信息，A错误；据图1分析，野生型植株ABA含量相对值低于光受体缺失突变体，说明光可能抑制植物ABA的合成，B正确；据图2分析，与ABA浓度为0时相比，不同浓度的外源ABA处理明显抑制黑暗和光照下生长的水稻种子的萌发，但黑暗条件下对光受体缺失突变体种子萌发的抑制效果更明显，C错误；据实验结果可以推测，光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果，其依据是在光照条件下，在不同浓度ABA处理下野生型种子的萌发率大于突变体种子的萌发率，D错误。]
考向2温度、重力对植物生长发育的调节
3．(2022·广东梅州二模)“淀粉—平衡石假说”认为植物依靠内含“淀粉体”的细胞感受对重力的单一方向的刺激。淀粉体是一种特化的白色体，植物光合作用产生的葡萄糖聚合成淀粉，再以淀粉粒的形式储存于淀粉体中，淀粉体也含有自己的环状DNA分子。下列叙述错误的是(　　)
A．淀粉体中可能会进行基因的表达过程
B．淀粉体最终将重力信号转变成运输生长素的信号
C．植物茎的背地生长体现了生长素作用的两重性
D．根的远地侧生长素分布较少，细胞生长快，使根向地生长
C　[据题意可知，淀粉体也含有自己的环状DNA分子，可能会进行基因的表达过程，A正确；结合题干和所学知识可知，平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，如通过生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布，说明“淀粉体”能将重力信号转换成运输生长素的信号，B正确；植物茎的背地生长是由于近地侧浓度大，生长比浓度低的远地侧更快，都是促进作用，没有体现生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，C错误；由于重力的作用，根的近地侧生长素分布较多，细胞生长受抑制，根的远地侧生长素分布较少，细胞生长快，使根向地生长，D正确。]
(教师用书独具)
(2022·河北保定模拟)植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖生长阶段的现象，称为春化作用。例如对于两年生植物胡萝卜，需要一定天数的低温处理才能开花，否则会表现出莲座状生长而不能抽苔开花。若对这些未经春化作用的植物施用赤霉素GA，其不经低温过程也能诱导开花且效果显著，下列相关叙述错误的是(　　)
A．上述实例说明春化作用可能诱导了赤霉素的产生
B．赤霉素诱导植物的生长或开花与相关基因表达无关
C．植物的生长发育受植物激素与环境因素共同调节
D．植物在营养生长阶段也可能会合成脱落酸
B　[上述实例能说明赤霉素能产生与春化作用相同的效果，说明春化作用可能诱导了赤霉素的产生，A正确；赤霉素调节作用与基因表达密切相关，B错误；植物生长发育受激素与环境因素共同调节，C正确；植物在营养生长阶段也会出现叶片凋零，此时叶柄也会合成脱落酸，D正确。]
1．核心概念
(1)(选择性必修1 P92)植物激素：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)(选择性必修1 P100)植物生长调节剂：由人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
2．结论语句
(1)(选择性必修1 P94)生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长。
(2)(选择性必修1 P98)决定器官生长、发育的，往往不是某种激素的绝对含量，而是不同激素的相对含量。
(3)(选择性必修1 P99)在植物生长发育过程中，不同种激素的调节往往表现出一定的顺序性
(4)(选择性必修1 P99)植物的生长、发育是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的。
(5)(选择性必修1 P106)光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
(6)(选择性必修1 P108)植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
1．(2022·全国甲卷)植物激素通常与其受体结合才能发挥生理作用。喷施某种植物激素，能使某种作物的矮生突变体长高。关于该矮生突变体矮生的原因，下列推测合理的是(　　)
A．赤霉素合成途径受阻
B．赤霉素受体合成受阻
C．脱落酸合成途径受阻
D．脱落酸受体合成受阻
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真题体验·感悟高考
A　[赤霉素具有促进细胞伸长的功能，该作用的发挥需要与受体结合后才能完成，故喷施某种激素后作物的矮生突变体长高，说明喷施的为赤霉素，矮生突变体矮生的原因是缺乏赤霉素而非受体合成受阻(若受体合成受阻，则外源激素也不能起作用)，A正确，B错误；脱落酸抑制植物细胞的分裂和种子的萌发，与植物矮化无直接关系，C、D错误。]
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2．(2022·湖北选择性考试)水稻种植过程中，植株在中后期易倒伏是常见问题。在适宜时期喷施适量的调环酸钙溶液，能缩短水稻基部节间长度，增强植株抗倒伏能力。下列叙述错误的是(　　)
A．调环酸钙是一种植物生长调节剂
B．喷施调环酸钙的关键之一是控制施用浓度
C．若调环酸钙喷施不足，可尽快喷施赤霉素进行补救
D．在水稻基部节间伸长初期喷施调环酸钙可抑制其伸长
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C　[调环酸钙是一种植物生长调节剂，能缩短水稻基部节间长度，增强植株抗倒伏能力，A正确；喷施调环酸钙的关键之一是控制施用浓度，B正确；赤霉素促进茎秆生长，若调环酸钙喷施不足，不能喷施赤霉素进行补救，C错误；在水稻基部节间伸长初期喷施调环酸钙可抑制其伸长，D正确。]
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3．(2022·广东选择性考试)我国自古“以农立国”，经过悠久岁月的积累，形成了丰富的农业生产技术体系。下列农业生产实践中，与植物生长调节剂使用直接相关的是(　　)
A．秸秆还田　　　　　 B．间作套种
C．水旱轮作 D．尿泥促根
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D　[农田生态系统中秸秆还田有利于提高土壤的储碳量，该过程主要是利用了物质循环的特点，与植物生长调节剂无直接关系，A不符合题意；采用间作套种的措施可以提高植物产量，其原理是保证作物叶片充分接收阳光，提高光能利用率，与植物生长调节剂无直接关系，B不符合题意；水旱轮作改变了生态环境和食物链，使害虫难以生存，能减少病虫害的发生，与植物生长调节剂无直接关系，C不符合题意；尿泥促根与生长素密切相关，与题意相符，D符合题意。]
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4．(2021·山东等级考)实验发现，物质甲可促进愈伤组织分化出丛芽；乙可解除种子休眠；丙浓度低时促进植株生长，浓度过高时抑制植株生长；丁可促进叶片衰老。上述物质分别是生长素、脱落酸、细胞分裂素和赤霉素四种中的一种。下列说法正确的是(　　)
A．甲的合成部位是根冠、萎蔫的叶片
B．乙可通过发酵获得
C．成熟的果实中丙的作用增强
D．夏季炎热条件下，丁可促进小麦种子发芽
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B　[甲是细胞分裂素，合成部位主要是根尖，A错误；乙是赤霉素，可通过某些微生物发酵获得，B正确；丙是生长素，丁是脱落酸，成熟的果实中，丙的作用减弱，丁的作用增强，C错误；乙是赤霉素，夏季炎热条件下，乙可促进小麦种子发芽，丁抑制发芽，D错误。]
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