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(共58张PPT)
选择性必修1/第5章/植物生命活动的调节/
植物向光性的原因是什么？
生长素具有什么作用？
生长素的发现过程给你什么启示？
什么是植物激素？
本节聚焦
第1节
植物生长素
向着光源生长的植物
图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。
讨论
1.图中植株的生长方向有什么特点？
弯向光生长。
2.可能是哪种与环境因素刺激引发的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？
是较长时间单侧光刺激引起植物弯向阳光处生长。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。
向着光源生长的植物
图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。
讨论
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
植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。
向光性：
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
一、生长素的发现过程
实验：
时间：19世纪末
人物：达尔文（C.R.Darwin）和弗朗西斯·达尔文（F.Darwin）
用金丝雀虉（yì）草为材料研究植物的向光生长
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
一、生长素的发现过程
科学背景
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。
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
实验过程
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
不同处理:
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
现象:
一、生长素的发现过程
实验结果分析
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__________，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__________；
①与③④对照，说明胚芽鞘的感光部位在______；弯曲部位在尖端下面的伸长区。
①
②③④
有无尖端
尖端
尖端有无遮光
尖端感受单侧光
遮光部位
尖端
一、生长素的发现过程
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。
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
时间：1913年
人物：鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）
实验证明：
胚芽鞘尖端产生的“影响”，可以透过琼脂片传递给下部。
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，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。
一、生长素的发现过程
实验过程
琼脂片
云母片
实验①
实验②
实验③
弯向光源生长
不生长不弯曲
不生长不弯曲
实验现象
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
一、生长素的发现过程
实验不足
琼脂片
从实验设计的对照原则和单一变量原则分析，该实验没有遵循单一变量原则，无法排除琼脂片本身对胚芽鞘生长的影响。
不生长也不弯曲
尖端产生的影响能传到下部，为什么能使伸长区两侧生长不均匀呢？
一、生长素的发现过程
时间：1918年
人物：拜尔（A.Paal）
实验证明：
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。
实验过程
黑暗环境
排除光的影响，控制变量。
尖端放置的位置。
自变量：
因变量：
现象：
尖端下部弯曲生长的方向。
一、生长素的发现过程
时间：1918年
人物：拜尔（A.Paal）
实验证明：
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。
实验过程
黑暗环境
排除光的影响，控制变量。
尖端放置的位置。
自变量：
因变量：
现象：
尖端下部弯曲生长的方向。
胚芽鞘朝对侧弯曲生长。
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。
实验结论
一、生长素的发现过程
《植物的运动力》
推测1：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”；
推测2：这种“影响”会造成背光面比向光面生长快。
詹森的实验验证
拜尔的实验验证
詹森和拜尔的实验初步证明：
顶尖产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
一、生长素的发现过程
时间：1926年
人物：温特（F.W.Went）
实验证明：
胚芽鞘的弯曲生长，确实是由一种化学物质引起的。
实验过程
琼脂
几小时后
胚芽鞘尖端中的物质可转移到琼脂块中
一、生长素的发现过程
实验过程
将琼脂块切成小块
将经处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
胚芽鞘会朝对侧弯曲生长
一、生长素的发现过程
实验结果
如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块呢？
实验不足
胚芽鞘则既不生长也不弯曲；
胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。
对照组
实验组
一、生长素的发现过程
实验分析
琼脂块是否接触过尖端
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响
②因变量：
①自变量：
③设置对照组的目的是:
④在放置琼脂块前，要将其去掉尖端的胚芽鞘在蒸馏水中侵泡一段时间，为什么
去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，排除内源激素对实验的干扰。
胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质，这种化学物质在尖端下部分布不均，导致弯曲生长。
温特将其命名为生长素。
一、生长素的发现过程
实验结论
时间：1934年
人物：其他科学家
实验发现：
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）
一、生长素的发现过程
时间：1946年
人物：其他科学家
实验发现：
人们从高等植物中分离出生长素，并确认它就是吲哚乙酸（IAA）。进一步研究发现，植物体内具有生长素效应的物质除IAA外还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸(IBA)等，它们都属于生长素！
吲哚乙酸（IAA）
吲哚丁酸（IBA）
一、生长素的发现过程
在发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。
1.植物激素：
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。
人们把这类由植物体内产生，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，叫作植物激素（phytohormone）。
生长素的发现使人们认识到，植物的向光性是由生长素分布不均匀造成的：单侧光照射后，胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧，因而引起两侧的生长不均匀，从而造成向光弯曲。
一、生长素的发现过程
2.植物向光性的解释
（教材P92）
一、生长素的发现过程
2.植物向光性的解释
单侧光
胚芽鞘尖端产生生长素
向光侧
背光侧
背光侧生长素多于向光侧
向光侧
背光侧
一、生长素的发现过程
2.植物向光性的解释
单侧光
一、生长素的发现过程
2.植物向光性的解释
单侧光
背光侧生长素多于向光侧
向光侧
背光侧
一、生长素的发现过程
2.植物向光性的解释
单侧光
背光侧生长素多于向光侧
向光侧
背光侧
尖端下方生长
变现为向光性：弯向光源生长
生长慢
生长快
(1)外因：
(2)内因：
单侧光照射
生长素的分布不均匀
单侧光
一、生长素的发现过程
2.植物向光性的解释
向光侧
背光侧
抑制性物质多
抑制性物质少
生长慢
生长快
（教材P92）
一、生长素的发现过程
3.胚芽鞘尖端实验的一些重要的结论：
生长素的产生部位:
生长素发挥作用的部位:
感光部位:
生长素的产生是否需要光照:
引起生长素分布不均匀的因素:
单侧光的照射使生长素在胚芽鞘尖端:
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端下面的伸长区
胚芽鞘尖端
否
单侧光、重力、离心力
分布不均
植物激素与动物激素的异同
1.植物激素与动物激素都称作“激素”， 二者有哪些相似之处？
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。
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？
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 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
①由自身产生；②从产生部位运到作用部位
③都是信息分子，起调节作用；④微量高效
二、生长素的合成、运输与分布
1.生长素的合成
主要合成部位
芽
幼嫩的叶
发育中的种子
生长素由色氨酸（分子大小与氨基端类似）经过一系列反应转变而来。
该过程
不需要光
合成过程
二、生长素的合成、运输与分布
2.生长素的运输
运输方向：
运输方式：
胚芽鞘、芽、幼叶、幼根（幼嫩部位）中，只能从形态学上端到形态学下端。
形态学上端→形态学下端，单向运输。
主动运输
形态学上端
形态学下端
形态学下端
地上部分
地下部分
形态学上端
极性运输：
生长素的非极性运输和其他有机物的运输没有区别。
输导组织
在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
二、生长素的合成、运输与分布
2.生长素的运输
非极性运输：
由于单侧光、重力等因素，发生根尖、茎尖在等细胞分裂特别旺盛的部位。
横向运输：
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
二、生长素的合成、运输与分布
植物向光性的解释：
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
横向运输
二、生长素的合成、运输与分布
植物向光性的解释：
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
横向运输
极性运输
二、生长素的合成、运输与分布
植物向光性的解释：
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
横向运输
向光侧
背光侧
尖端下方生长
生长慢
生长快
极性运输
极性运输
(1)外因：
(2)内因：
单侧光照射
生长素的分布不均匀
二、生长素的合成、运输与分布
植物向光性的解释：
极性运输不会随植物形态学上端与形态学下端空间位置的改变而改变。
极性运输为主动运输，需要消耗能量，需要载体蛋白。
极性运输在太空中依然存在，不受重力因素的影响。
生长素的横向运输只发生在根尖、芽尖等产生生长素的部位，且发生在有单侧光或重力等刺激时。尖端在均匀光照或黑暗处时，不发生生长素的横向运输。
失重状态下，由于没有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生长素的水平分布是均匀的，植物会水平生长。
关于生长素运输的几点注意事项：
生长素在植物体各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
二、生长素的合成、运输与分布
3.生长素的分布
三、生长素的生理作用
1.作用方式
它不像酶那样催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
细胞水平：
[思考]生长素在细胞水平起的作用，与在器官水平上发挥的作用有什么关系呢？
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。
促进细胞伸长、诱导细胞分化。
影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根的发生，影响花、叶和果实发育等。
器官水平：
生长素
激素受体
三磷酸肌醇
添加细胞壁成分
内质网
Ca2+
激活
液泡
H+
使细胞壁松散
转录
转录因子
促细胞生长蛋白
翻译
高尔基体
细胞:伸长、分化
器官:生长、发育
(基因表达)
生长素
生长素受体
细胞内一系列信号转导
诱导
特定基因表达
产生效应
三、生长素的生理作用
2.生长素的作用机理
特异性结合
(细胞内)
三、生长素的生理作用
3.生长素的作用特点——两重性
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
生长素浓度升高，对根生长的促进作用加强。
促进根生长的最适浓度。
①曲线AB段表示：
②B点表示的生长素浓度是：
生长素浓度升高，对根生长的促进作用减弱
③BC段表示：
三、生长素的生理作用
3.生长素的作用特点——两重性
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
既不促进也不抑制。
④C点表示的生长素浓度对根的生长作用是
⑤CD段表示：
随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。
⑥从图中的F、F`点你可以得出什么结论？
最适浓度点左右两侧有一大一小两个浓度点，起促进作用效果相同。
三、生长素的生理作用
3.生长素的作用特点——两重性
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
⑦以上曲线说明了什么
生长素作用的两重性：低浓度促进生长，高浓度抑制生长
⑧图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的？抑制作用是不生长还是减缓生长？
以不施加外源生长素时根的生长情况为对照。抑制说明在该浓度下生长缓慢甚至停止。
植物生长素的作用特点
下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用结果。
讨论:
1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系示意图
是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言，当生长素浓度过高而“抑制”生长时，器官表现为生长速度减慢，甚至生长停滞。
抑制生长≠不生长
植物生长素的作用特点
下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用结果。
讨论:
2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
一般表现为较低浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
3.对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。
根 ＞芽 ＞茎
生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系示意图
根、芽、茎最适浓度依次为：
10-10, 10-8, 10-4 mol/L
植物生长素的作用特点
总结得出：不同器官对生长素浓度的敏感度不同。
不同植物：不同种类的植物对同一浓度的生长素敏感度不同。
应用：农业生产中利用适宜浓度的生长素类似物作为除草剂。除去单子叶植物中的双子叶杂草，同时促进单子叶植物的生长。
双子叶植物＞单子叶植物
另外：植物的成熟情况不同，对生长素的敏感度不同：
幼嫩细胞＞衰老细胞
幼嫩细胞对生长素敏感，衰老细胞则比较迟钝。
三、生长素的生理作用
4.生长素两重性的实例——顶端优势
顶芽产生的生长素，逐渐向下运输，导致侧芽处生长素浓度较高，从而抑制侧芽的生长。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制。
①概念：
植物顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
顶芽
侧芽
2
1
3
4
比较1,2,3,4生长素浓度的大小:
2>3>4>1
②解除方法：
去除顶芽
三、生长素的生理作用
4.生长素两重性的实例——顶端优势
③顶端优势应用
不要长高、需要侧枝较多的植物：去掉顶芽，解除顶端优势。
需要长高的植物(如木材)：保留顶端优势。
棉花打顶
修剪景观树木
三、生长素的生理作用
4.生长素两重性的实例——向重力性(根的向地性、茎的背地性)
一段时间后
重力
A
B
C
D
茎背地生长
←
生长
素少
←
生长
素多
←
生长较快
←
生长较慢
远地侧
远地侧
近地侧
近地侧
→
→
生长
素少
→
生长较慢
生长
素多
→
生长较快
根向地生长
重力
重力
(促进)
(促进)
(促进)
(抑制)
根部：两重性
茎部：促进
生长素浓度：
Ａ<Ｂ；Ｃ<Ｄ
根对生长素敏感，茎对生长素不敏感。
原理：
三、生长素的生理作用
4.生长素两重性的实例——除草剂
双子叶植物
单子叶植物
小麦、玉米、水稻是单子叶植物，而其中的杂草往往是双子叶植物。而双子叶植物对生长素的敏感程度大于单子叶植物。
思考：据图分析，可选择浓度在什么范围的生长素作为除草剂？
浓度在D点附近
现 象 是否体现两重性 生长素的作用
顶端优势
根的向重力性
茎的背重力性
植物的向光性
是
是
否
否
顶芽，低：促进
侧芽，高：抑制
远地端，低：促进
近地端，高：抑制
背光侧：高，促进强
向光侧：低，促进弱
近地端：高，促进强
远地端：低，促进弱
小结：实例中是否体现两重性
评价实验设计和结论
讨论：
1.这个实验的设计是否严密？为什么？
不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
结论2不严谨。
没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。
练习与应用
一、概念检测
1.基于对生长素的合成、分布、运输及生理作用的理解，判断下列表述是否正确。
（1）单侧光会刺激胚芽鞘尖端产生生长素，并引起生长素的分布不均匀。（ ）
（2）生长素在从形态学上端向形态学下端的极性运输过程中会消耗能量。（ ）
（3）生长素对植物的根、芽、茎只有促进作用，没有抑制作用。（ ）



2.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
C.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
练习与应用
一、概念检测
3.下图中曲线C表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系，如果将同样浓度的生长素施用于侧芽，能反映侧芽生长状况的曲线是（ ）
A
练习与应用
一、概念检测
练习与应用
二、拓展应用
1.在居室内养花，花盆往往要放在窗口附近有阳光处，有的书上建议每星期将花盆旋转1/4 圈。这个建议有什么科学道理？
可以使植株接受比较均匀的阳光照射，以避免因植物的向光性生长而引起植株弯曲。
因为人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中再晒干，黄泥就会吸附一定的生长素。用这样的黄泥封裹枝条，就能利用其中的生长素促进枝条生根。
2.我国宋代著作《种艺必用》中，记载了一种促进空中压条生根的方法：“凡嫁接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干, 筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝……则根生。”请你运用已学过的知识，分析其中的科学道理。
练习与应用
二、拓展应用
3.根据本节所学过的有关原理，设计一个塑造盆景独特造型的方案。如果有条件，可以依照设计的方案进行操作，并将盆景展示给老师和同学。

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