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第五章 植物生命活动的调节
浙科版（2019）生物 选择性必修1 稳态与调节
第一节 生长素的发现开启了人类
对植物激素调节的探索
向光性的研究导致生长素的发现
1.达尔文父子的实验（1880年前后）
1)发现问题：植物的向光性，即在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
2)实验材料：胚芽鞘（幼苗的尖端）。
早在1880年前后，英国著名生物学家达尔文和他的儿子费朗西斯 就已关注到植物的向光性，并展开最早的实验研究。
胚芽鞘
胚芽鞘是单子叶植物特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物。有保护胚芽中更幼小的叶和生长锥的功能。
胚芽鞘含有植物生长激素，对种苗的出土有很大意义；同时含有叶绿体，出土后即能进行光合作用，使幼苗走向自养生活。
结论：感光部位在苗尖端；弯曲部位在尖端下侧
推测：有某种信号从苗尖端向下传递，引起下部弯曲
多种草本植物幼苗如金丝雀鹬草、燕麦、甘蓝、甜菜等都会向光弯曲;
如果切去苗尖端或者用不透明的罩子将苗尖端罩住，幼苗就不会向光弯曲;
如果用透明的罩子将苗尖端罩住或用不透明的薄膜将苗的基部包起来，幼苗照样向光弯曲。
波森·詹森实验（1913）：
结论：从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质
尖端产生的化学物质在向下运输的过程中如何引起向光性
明胶和云母片
1.假如尖端能产生某种化学物质，我们能否用某种基质收集到这种物质
如果胚芽鞘尖端产生某化学物质，就会被吸附性强的物质收集到,这种吸附性强的物质就会有尖端的某些特性即:使胚芽鞘弯曲生长。
2.如何利用含有该化学物质的基质进行实验研究
收集作用完成后的该物质使切去尖端的胚芽鞘弯曲生长
讨论：
温特的实验
温特首先将燕麦幼苗尖端切下，放在琼脂薄片上，约1h后，移去尖端，将琼脂切成小块。
他推断尖端中的化学物质会扩散到琼脂中,那样就可以用这种琼脂块代替苗尖端。
温特实验
在黑暗中，他把这种琼脂块放在去顶的幼苗切面上，发现如果琼脂块放在切面正中，则幼苗竖直向上生长;如果琼脂块放在切面一侧，则幼苗向对侧弯曲生长;两个对照组包括不放琼脂块的和放纯琼脂块的幼苗都不生长。
实验分析
该实验的对照组是①⑤⑥，设置意图是排除琼脂块本身的化学物质对苗尖端的影响
②与③④形成相互对照，可以说明幼苗的弯曲伸长与琼脂块中的化学物质在幼苗中分布不均匀有关
1
温特的结论
温特的实验证明，燕麦幼苗尖端确实产生了一种化学物质，向下运输，促进幼苗生长。他将这种物质命名为生长素。他还提出，幼苗之所以会向光弯曲生长，是因为背光侧的生长素浓度高于向光侧。
提出：苗尖端产生了一种促进生长的化学物质，单侧光照引起这种物质的不对称运输，这种不对称运输引起的不均匀分布导致幼苗弯曲生长。
如何证明
拜尔实验（1918）：
向放置苗尖端的对侧弯曲生长
单侧光照
生长素分布不均
生长不均
（背光面多，向光面少）
（背光面细胞伸长的快）
如何在细胞水平验证背光侧细胞纵向生长快
吲哚乙酸（ IAA ）
苯乙酸（PAA）、还有吲哚丁酸(IBA)等
郭葛提取（1934）：
化学本质：
小分子有机物
生长素类似激素：
最主要的生长素
植物向光性的解释
植物向光性是由于生长素分布不均匀造成的
外因:单侧光照射
内因:
尖端的存在(感受光刺激)
尖端产生生长素
生长素分布不均匀(背光面多向光面少)
生长素促进植物生长
1．生长素的生理功能
(1)从细胞水平看 ①主要生理功能：促进细胞伸长。 ②影响细胞的分裂和分化。 (2)从器官水平看：作用于各种广义的生长现象。 ①促进茎伸长；
②促进地上部分向上生长；
③促进不定根和侧根形成；
④促进叶片生长和维管束分化；
⑤促进果实生长；
⑥促进种子发芽；
⑦防止落叶落花落果等。
3.生长素的分布：
大多集中在生长旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根尖端的分生组织、形成层、受精后的子房、幼嫩的种子等，趋向衰老的组织和器官中含量很少。
生长素在植物组织中的精细分布是它实现众多生理功能的基础，而这种精细分布取决于生长素的合成和运输。
在植物叶面施加外源性的生长素，在根部能够检测到；
在根部施用外源性的生长素，在叶上能够检测到。
2.生长素主要合成部位：
顶芽、幼叶和胚
由色氨酸经过一系列反应转变过来。
4.生长素的运输：
①非极性运输:
韧皮部：自由扩散;
木质部：依赖蒸腾作用
长距离运输
②极性运输:
从形态学上端到形态学下端,与重力无关；
局限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间的
短距离单向运输
运输方式：主动转运
极性运输
1、形态学上端和形态学
下端的含义？
2、极性运输的方向？可
不可以逆向进行？
3、根据实验你能得到什
么结论？
形态学上端
在形态学上，分生迅速，向上或者向下延伸的是上端； 分生缓慢，不延伸或者延伸很少的是下端。
对于地上部分而言，树枝是形态学上端，而树干是形态学下端。 对于地下部分而言，根尖是形态学上端，根基是形态学下端。
生长素除了能发生极性运输,还能发生横向运输。
(1)A、B中属于极性运输和横向运输的过程分别是哪些
属于极性运输的是②③④,属于横向运输的是①⑤⑥。
主动转运
(2)研究表明,顶芽的生长素浓度低于侧芽,但顶芽产生的生长素仍向侧芽运
输,由此推断生长素跨膜运输方式是哪种
1.实验材料：①生长素类似物(2,4-D) ②生长旺盛、容易成活、长势相近的枝条
生长素（IAA）由植物自身产生，在植物体内含量很少，提取困难，在生产上较少应用。
生长素类似物是人工合成的化学物质，生理作用与生长素类似，在生产上有广泛的应用。
如α-萘乙酸（NAA）、生根粉、2,4-D等。
2.实验器具：烧杯、量筒、玻璃棒等
提出疑惑：
是不是生长素的浓度越高，植物的器官就会生长越快？
活动：探究2,4-D对插枝植物生根的影响
如何确定合适的浓度范围呢？
预实验
——— 确定浓度范围
浓度梯度： ( 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 ) mol/L
1）对于探究实验，需做预实验，根据其结果不断调整实验方案，慢慢摸索出合适
的浓度范围和梯度
3．活动提示
2)插枝的方法有水培法和土培法两种
清水 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 （mol/L）
无关变量：
不同浓度的2，4—D溶液
生根情况（枝条上根的总长度和数目）
处理的时间、
处理的方法、
植物枝条的长度长势等
4．设计实验应当严格遵循对照实验原则，尽可能控制好各种无关变量，使得各实验
组及对照组的无关变量保持一致。
自变量：
因变量:
清水 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 mol/L
5.实验结果
起促进作用的浓度范围是多少？
抑制作用的浓度范围是多少？
如何确定最适浓度？
6、实验数据的处理
绘制坐标曲线图，横坐标为时间，纵坐标为长度，直观表现出不同浓度的2，4 D对插枝生根的作用。
生长素调节植物生长时表现出两重性
7.实验结论：
生长素调节植物生长时表现出两重性
1.生长素浓度
在低浓度时促进生长，浓度太高会抑制生长，甚至导致植物死亡
—— 两重性
10-10
10-4
10-8
10-6
10-2
0
促进生长
抑制生长
c/mol·L-1
根
B
A
C
1、曲线AB段表示:
2、B点表示：
3、BC段表示：
4、C点以后表示：
随生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强。
促进根生长的最适浓度
随生长素浓度增加，对根的生长促进作用减弱。
随生长素浓度的增加，对根的生长抑制作用增强。
5、C点表示生长素：
有作用，但促进和抑制作用相等
2.不同器官
敏感程度：根＞芽＞茎
③器官种类：不同器官对生长素的敏感程度不同
①浓度：在浓度较低时促进生长，在浓度较高时抑制生长。
②植物细胞的成熟情况：幼嫩细胞对生长素敏感，衰老细胞则比较迟钝。
两重性的实例及应用---顶端优势
①概念：
植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。
②形成原因：
顶芽产生的生长素向下运输，大量积累在侧芽，又由于侧芽对生长素比较敏感，它的生长发育受到抑制。
树冠呈“宝塔型”
③解除方法：
摘除顶芽
④顶端优势应用：
去侧枝，使主干高、直——培育木材，可以达到增产。
维持顶端优势
摘除棉花顶芽以促进侧芽发育，多开花、多结果（增产、增收）
适时修剪景观树木，让树木发出更多的侧枝，使树型圆润、丰满
3.不同种类的植物
敏感程度：双子叶植物＞单子叶植物
双子叶植物
单子叶植物
应用：
用一定浓度的生长素类似物作为除草剂。
除草剂浓度范围
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。
4.不同细胞
敏感程度：幼嫩细胞＞老细胞
生长素的合成
生长素的生理作用
生长素
生长素的运输
生长素的作用特点
合成原料：由色氨酸经过一系列反应转变而来
合成部位：主要是顶芽、幼叶和胚
大多集中在生长旺盛的部位
生长素的分布
非极性运输：长距离运输；韧皮部自由扩散、木质部依赖蒸腾
极性运输：主动转运；短距离单向运输
细胞水平：主要促进细胞伸长，也影响分裂、分化
器官水平：作用于各种广义的生长现象
受浓度、细胞成熟情况和器官种类及植物种类影响
两重性（实例：顶端优势、根向地生长）
本课小结
例1　(2017·浙江4月学考)植物学家温特利用切去尖端的幼苗进行如图所示的实验。下列叙述错误的是
A.在黑暗条件下进行实验是为了避免光的干扰
B.①与④的结果证明琼脂块不含促进幼苗生长的化学物质
C.②与③的结果证明苗尖端含有促进幼苗生长的化学物质
D.该实验的成功之处在于将苗尖端的化学物质扩散到琼脂块中再去影响切去尖端的幼苗
C
解析　在黑暗条件下进行实验是为了避免光的干扰，A正确；
①与④的结果证明琼脂块不含促进幼苗生长的化学物质，B正确；
②和③为实验组，仅能够说明单侧存在化学物质能使幼苗弯曲，缺少对照组④证明其能促进幼苗生长，C错误；
该实验的成功之处在于将苗尖端的化学物质扩散到琼脂块中再去影响切去尖端的幼苗，D正确。
例2　(2017·浙江11月学考)将云母片插入苗尖端及其下部的不同位置如图所示，给予单侧光照射。下列不发生弯曲生长的是
解析　A项中，云母片隔断了背光侧生长素的极性(向下)运输，背光弯曲；B项中，云母片隔断了向光侧生长素的极性(向下)运输，向光弯曲；C项中，云母片插入的位置不影响尖端产生的生长素向下运输，向光弯曲；D项中，云母片隔断生长素的横向运输，不弯曲。
D
谢谢大家

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