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第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
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
胚芽鞘
单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物叫做胚芽鞘。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。
金丝雀虉草
胚芽鞘示意图
胚芽鞘尖端
伸长区
分生区
胚芽鞘尖端以下
达尔文的向光性实验
探究一：植物生长具有向光性
均匀光
单侧光
提出问题
2.感光部位与胚芽鞘的哪个部位有关？
1.向光性与胚芽鞘的哪个部位有关？
3.弯曲生长部位与胚芽鞘的哪个部位有关？
向光性与胚芽鞘尖端有关。
弯曲生长部位在胚芽鞘尖端以下。
感光部位在胚芽鞘尖端。
探究二：植物向光性生长的原因
活动一：探究向光性与胚芽鞘尖端有关
单侧光
切除尖端
探究二：植物向光性生长的原因
活动二：探究感光部位在胚芽鞘尖端
尖端 尖端以下
处理
结果
结论
用记号笔由尖端向下画线
尖端部位的线是连续的
尖端以下部位的线是断续的
弯曲生长部位在胚芽鞘尖端以下
探究二：植物向光性生长的原因
活动三：探究弯曲生长部位在胚芽鞘尖端以下
达尔文的结论：
胚芽鞘______受________刺激后，向下面的________传递某种“影响”，造成_______比________生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
单侧光
尖端
背光面
向光面
伸长区
鲍森·詹森的实验
琼脂片
结论：胚芽鞘尖端产生的影响能透过琼脂片传递到下部。
自然光
单侧光
黑暗
直立生长
向光弯曲生长
直立生长
图为拜耳的实验示意图，请根据所学知识分析讨论以下问题：
拜尔的实验
结论：胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在尖端下面一段分布不均造成的。
朝对侧弯曲生长
温特的实验
实验组
对照组
不生长也不弯曲
验证胚芽鞘尖端以下的弯曲生长是由______产生的__________引起的。
实验目的：
实验步骤：
1.取10个新鲜的胚芽鞘_______分为A、B两组，__________；准备两块大小相同的琼脂块M、N ；
2.将切去的尖端置于琼脂块M上，N不作处理，一段时间后，把M、N各均分为5块，M放在A组切去尖端的胚芽鞘的一侧，N放在B组的一侧；
3.将两组胚芽鞘置于____________的环境下培养，一段时间后，观察两组胚芽鞘的生长弯曲情况。
平均
切去尖端
相同且适宜
尖端
化学物质
温特的实验
A组：朝向琼脂块对侧弯曲生长。
B组：既不生长也不弯曲。
胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的。
实验结论：
预期结果：
温特将该化学物质命名为生长素。
温特的实验
单侧光照射后，胚芽鞘尖端产生的生长素进行横向运输，使尖端以下背光一侧的生长素含量多于向光一侧，因而引起两侧生长不均匀，从而造成向光弯曲。
诠释植物的向光性
20世纪80年代以来有学者用向日葵、萝卜等做向光性研究的时候，对向光侧和背光侧的IAA浓度进行了精确的测量，结果发现两侧的IAA浓度基本相等。这样就无法用生长素的机理来解释向光性了。
在单侧光的刺激下，生长抑制物(可能是黄质醛)在向光一侧积累，导致向光侧生长受到抑制，而背光侧生长正常，引起向光性。
胚芽鞘向光性的另一种可能解释：
科学研究的一般过程是：
生长素发现过程的总结与应用
发现问题
提出假设
设计实验
得出结论
重复
实验中要遵循的两个原则是：
①对照原则
②单一变量原则
人们通过对向光性的研究，发现了这一过程与一种植物激素——生长素有关。
简介：在植物生长素发现过程中作出重大贡献的科学家：
1880年 达尔文
1910年 鲍森·詹森
1914年 拜尔
1928年 温特
前后经过五十多年的研究最终发现了——生长素。
小结
研究发现，植物体内具有生长素效应的物质有______________、_______________、______________等。
二、植物生长素的化学本质
吲哚乙酸(IAA)
吲哚丁酸(IBA)
苯乙酸(PAA)
1.生长素的主要合成部位：
3.生长素的运输特点：
主要在幼嫩的芽、嫩叶和发育中的种子。
2.生长素的主要分布部位：
各器官都有分布，相对集中在生长旺盛的部位。
如：胚芽鞘、芽、和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
非极性运输(成熟组织)
极性运输(胚芽鞘、芽、幼叶和幼根)
三、生长素的合成、运输和分布
幼茎中生长素的运输方向是什么？运输方式是什么？
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
运输特点：极性运输
运输方式：主动运输。
形态学上端
形态学下端
只能从形态学上端运输到形态学下端。
极性运输
思维训练
例.为了证明生长素在胚芽鞘中的极性运输，一位同学设计了如下图实验，一段时间后，发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素，作为其对照组，最合适的是(　　)
D
①曲线AB段表示___________________________________________。
②B点表示的生长素浓度表示______________________。
③C点表示的生长素浓度对茎生长的效应是___________________。
④B点所对应的生长素浓度对根和芽的生长效应是__________。
随生长素浓度升高，对茎生长的促进作用加强
促进茎生长的最适浓度
既不促进也不抑制
抑制生长
根
A
B
C
茎
芽
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
思考·讨论
根
A
B
C
茎
芽
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
在一定浓度范围内促进生长，超过这一范围则抑制生长。
2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
生长素的作用特性
两重性：
一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长；在浓度较高时则会抑制生长。
根
A
B
C
茎
芽
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
思考·讨论
3.对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？哪种器官对生长素最敏感？
不同；
最适浓度：根＜芽＜茎
敏感度：根＞芽＞茎
根部 茎部
生长素浓度 A＜B C＜D
生长速度
植物茎的背地性和根的向地性生长
A
B
C
D
A＞B
C＜D
拓展
重力引起生长素从远地侧向近地侧运输；
根对生长素浓度敏感度高于茎。
植物茎的背地性和根的向地性生长
A
B
C
D
拓展
顶端优势
植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。
顶端优势形成原因：
顶芽产生的生长素向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，使侧芽的发育受到抑制。
2.图2的现象是：________________。
根据右图实验设计示意图，讨论下列问题：
解除顶端优势
顶芽产生的生长素通过极性运输在侧芽积累，越靠近顶芽的侧芽的生长素积累越多，发育越受抑制，所以远离顶端的侧芽生长较好。
拓展
1.图1中从上而下第三侧芽生长较第一、第二侧芽好说明了什么？
顶端优势与生长素有关：顶芽产生的生长素在侧芽积累，使侧芽的生长受到抑制。
顶端优势
解除顶端优势
生长素的应用
生长素的应用
图中曲线变动趋势表明了什么？由此推测，若制备稻田除草剂其浓度应控制在何处最适宜？
不同植物对生长素的敏感程度不同，双子叶植物比单子叶植物敏感性强。
若制备单子叶作物除草剂，其浓度最好控制在单子叶植物生长最适浓度处，此浓度既能杀死双子叶植物(杂草)，又能最好地促进作物生长。
2,4-D除草剂
从花到果实的过程
子房
子房壁
胚珠
珠被
受精卵
受精极核
果皮
种皮
胚
胚乳
种子
果实
培育无子果实
原理:
胚珠
种子
产生生长素
果实
方法:
花蕾期去雄，套袋，雌蕊柱头上涂抹一定浓度的生长素类似物。
子房
生长素的应用
促进侧根和不定根发生
影响花、叶和果实发育
四、生长素的生理作用
细胞水平：促进细胞伸长生长、诱导细胞分化；
器官水平：影响器官生长、发育。
不同浓度NAA对植物生根的影响
幼嫩的芽、叶和发育中的种子
生长旺盛的部位,如胚芽鞘、芽和根的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处
主动运输
极性运输
非极性运输
吲哚乙酸
课堂小结
应用
1.胚芽鞘产生生长素的部位、感受单侧光刺激的部位和弯曲生长的部位分别是( )
B
基础训练
A.尖端、尖端、尖端
B.尖端、尖端、尖端下面一段
C.尖端、尖端下面一段、尖端下面一段
D.尖端、尖端下面一段、尖端
2.下图为几组胚芽鞘向光性实验的示意图，试分析各组实验的结论。
图注：1不透光罩；2切去尖端；3不透水云母片；4不透光锡纸小帽；5不透光锡纸筒；6琼脂块；7胚芽鞘尖端处理过的琼脂块
A：胚芽鞘的生长具有向光性；
B：胚芽鞘的向光生长是具有尖端的缘故；
C：胚芽鞘尖端可能向下传递了某种物质；
D：胚芽鞘感受光刺激的部位在尖端；
E：胚芽鞘尖端产生了某种物质，并向下运输，促进下部的生长。
A
B
C
D
E
判断下列各胚芽鞘的生长情况:
直立生长
直立生长
不生长不弯曲
弯向光源生长
思维拓展
生活在均匀光照下
不透光的纸盒—黑暗中
单侧光照射胚芽鞘
去尖端单侧光照
如下图所示胚芽鞘向光性实验，分析各胚芽鞘的生长请况(图中插入的是云母片)
A. 不生长、不弯曲
D. 直立生长
C. 不生长、不弯曲
B. 背光源弯曲生长
E. 向光源弯曲生长
解题技巧：判断生长和弯曲，①看有无生长素来源，②看能否运输到作用部位，③看在作用部位分布是否均匀。
探究：单侧光照射下，尖端产生的生长素是分解，还是转移了？
实验步骤：将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来，放在琼脂切块上，分别放在黑暗中和单侧光下(见下图)。
实验结果：如下图所示。
(1)图a和b说明_______________________________________。
(2)图c和d说明_______________________________________
_____________________________________。
(3)图e和f说明_______________________________________。
实验结论：_________________________________________
___________________________。
胚芽鞘被玻璃片分隔成两半，不影响生长素
单侧光照射促使生长素向背光侧转移
单侧光照射下，向光侧的生长素向背光侧转移，
光并未影响生长素的分解和生长素的向下运输
向下运输和琼脂块中收集的生长素数量
而不是向光侧的生长素被分解

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