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(共46张PPT)
2024-02-19
植物生长素
向性运动
生长素的发现
生长素的合成、运输和分布
生长素的生理作用及特点
其他植物激素
植物激素的概念和种类
其他植物激素的生理作用
植物激素之间的相互作用
环境因素参与调节植物的生命活动
植物生长调节剂的应用
植物生长调节的概念、优点和类型
植物生长调节的施用
光对植物生长发育的调节
温度对植物生长发育的调节
重力对植物生长发育的调节
植物生长发育的整体调控
探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
一、向性运动
考点一 　植物生长素
茎的向光性
茎的背重力性
根的向重力性
根的向水性、向肥性等
实例
概念
植物体受到单一方向的外界刺激(如单侧光、重力等)而引起的定向运动。
意义
是植物对于外界环境的适应。
二、生长素的发现
1.达尔文的向光性实验(19世纪末)
2.鲍森·詹森的实验(1913年)
(一)经典探究实验
3.拜尔的实验(1918年)
4.温特的实验(1926年)
5.后续研究
①1934年，科学家首先从人尿中分离与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸。
②1946年，人们才从高等植物中分离出生长素，并确认它也是吲哚乙酸(IAA)。
③进一步研究发现，植物体内具有IAA相同效应的物质还有苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)等，它们统称为生长素。
植物生长素
吲哚乙酸(IAA)
苯乙酸(PPA)
吲哚丁酸(IBA)
▼小结：胚芽鞘向光性生长与生长素关系的要点：
1.产生生长素的部位：胚芽鞘的尖端。
2.感受光刺激的部位：胚芽鞘的尖端。 (尖端感受单侧光的刺激，使生长素在尖端部位发生横向运输，使背光面生长素含量多，而向光侧生长素含量少；
运输方向：从向光面→背光面。
3.生长素的作用部位(生长和弯曲的部位)：伸长区(尖端下部2-3mm处)。
(二)胚芽鞘向光性生长的解释
相关信息
关于向光性生长的原因，目前还存在争议。有学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成的。
▼从细胞水平解释植物的向光性：
▼特别提示：生长素的产生(合成)与光照无关，单侧光影响的是生长素在尖端部位发生的横向运输，导致植株两侧生长素分布不均匀。
将向光弯曲的胚芽鞘制成纵切片，在显微镜下观察伸长区的向光面和背光面细胞的体积和长度。
可以发现伸长区背光面的细胞的长度和体积更大。说明背光面的细胞比向光面的细胞生长速度更快。
三、生长素的合成、运输和分布
合成部位
_____________________。在这些部位，_______经过一系列反应可转变成生长素。
分布部位
(作用部位)
分布广泛，在植物各器官都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
色氨酸
运输
从合成部位→作用部位。
横向运输
发生部位：在尖端部位；如胚芽鞘尖端、根尖或茎尖等。
影响因素：单侧光、重力等单向刺激。
运输方向：从向光侧→背光侧；从背地侧→向地侧。
概念：指生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不反过来运输。只能单方向运输。
发生部位：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中等幼嫩部位。
极性运输是一种主动运输。
极性运输
非极性运输
发生部位：成熟组织。
通过输导组织进行非极性运输。生长素的非极性运输与其他有机物的运输没有区别。
四、生长素的生理作用
作用方式
不催化细胞代谢，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。
作用实质
生长素首先与细胞内的生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因的表达，从而产生效应。
生理作用
促进生长
①细胞水平上：促进细胞伸长生长，诱导细胞分化等作用。
②器官水平上：影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。
①促进植物的生长，使茎、根细胞纵向伸长。
②促进子房壁发育成果实，影响花、叶等器官发育。
③促进扦插的枝条生根(侧根和不定根发生)。
④防止落花落果。
作用特点
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。
①对同一器官，生长素在一定浓度范围内促进植物器官生长，超过该范围则抑制植物器官的生长。
②不同器官对生长素浓度的敏感性不同(即同一浓度的生长素作用于不同器官引起的生理效应也不同)：
根、芽、茎的敏感程度大小为根＞芽＞茎。
③不同细胞对生长素浓度的敏感性不同： 幼嫩的细胞＞衰老细胞。
④不同种类的植物对生长素浓度的敏感性不同：双子叶植物＞单子叶植物。
总之，生长素的作用与生长素的浓度、器官的种类、细胞的成熟情况和植物的种类等有关。
▼提醒：
(1)生长素作用中的“低浓度”和“高浓度”是相对的，对于不同的器官有所不同。
(2)“抑制生长”不能等同于“不生长”，是相对于对照组来说，生长速度更慢。
例题：在农业生产中，常用一定浓度的生长素类似物除去单子叶农作物中的双子叶杂草，据右图回答：
(1)图中A、B曲线，其中代表双子叶植物是____。
(2)生长素类似物作为除草剂的原理是：_________________________________。
(3)应用生长素类似物作除草剂时，应配制的浓度是图中 点所对应的浓度。
双子叶杂草比单子叶农作物对生长素的敏感性更高
A
d
实例分析
▼茎的背地性和根的向地性原因分析：
茎的背地性和根的向地性原因
顶端优势的原因
背地一侧生长素少
(A、C)
茎→生长慢
根→生长快
向地一侧生长素多
(B、D)
茎→生长快
根→受到抑制
原因在于——重力影响生长素的分布。当植物水平放置(倒伏)时，由于重力的影响，生长素由背地侧向近地侧运输。对茎来说，向地侧生长素浓度较高，细胞生长快，而背地侧生长素浓度低，细胞生长慢，于是，茎就背着地面向上弯曲，表现出背地性。
对根来说，根对生长素较为敏感，向地侧生长素浓度较高，细胞生长受到抑制，而背地侧生长素浓度较低，使细胞加速生长，这样，根就表现出向地性。
思考讨论：将植物横放，测量根和茎生长素浓度与其生长状况的关系如甲图所示，则曲线上P点和Q点最可能对应于乙图中的位置分别是____________。
d点和b点
▼顶端优势
1.概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽发育受到抑制的现象。
2.原因：顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上的侧芽处生长素浓度较高，侧芽的发育受到抑制。植株因而表现出顶端优势。
3.解除顶端优势及其应用：
①如何解除顶端优势现象呢？_________。
②在农业上的应用举例：
摘除顶芽
棉花摘心(也叫打顶)；
果树整枝修剪(解除顶端优势，解除侧芽的抑制或减少叶枝徒长，增加果枝养分)。
思考：如图所示，a为顶芽，b、c、d、e分别为植物主干上生长正常的侧芽。
①各芽生长素浓度的关系：________________。
②芽发育成枝的顺序是____________________。
③去除顶芽a后，______芽优先生长。
b＞c ＞d ＞e ＞a
a →e →d →c →b
b
▼小结归纳
(1)侧芽受抑制的程度往往与它同顶端的距离有关。距离顶芽越近，受抑制的程度越大。
(2)不同的植物，顶端优势的程度也不相同。
▼提醒：
根的向重力性、顶端优势能体现生长素在低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特点。
向光性、茎的背重力性则不能体现生长素的作用特点。
考点二　 其他植物激素
一、植物激素的概念和种类
概念
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。
目前公认的植物激素有六类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯。
种类
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。植物激素既不组成细胞结构，也不参与细胞代谢，也不起催化作用，但是对细胞代谢、生命活动具有重要的调节作用。
二、其他植物激素的作用：
合成部位：_____________________。
幼芽、幼根和未成熟的种子。
分布：________________________。
主要分布在植物生长相对旺盛的部位。
主要作用：
①促进细胞伸长，从而引起植株增高；
②促进细胞分裂与分化；
③促进种子萌发(解除种子、块茎的休眠并促进萌发)；
④促进开花和果实发育。
主要应用：_______________________________。
促进矮生性植株长高；解除种子和块茎休眠
赤霉素
合成部位：_____________________。
植物体的各个部位
主要分布：__________________________。
分生组织、萌发的种子、凋谢的花和成熟的果实中。
主要作用：__________________________。
①促进果实成熟；
②促进开花；
③促进叶、花、果实脱落。
主要应用：_____________。
催熟
乙烯
提醒：果实发育与果实成熟不同。
果实发育是指由子房壁形成果实的过程，主要是一个细胞分裂和分化的过程。
果实成熟主要是指果实的食用品质的变化过程，由未成熟的青、酸、硬等变为成熟时的黄或红、甜、脆的过程，主要是因为有机物转化而引起的。
细胞分裂素
合成部位：_____________________。
主要分布：____________________________。
主要作用：__________________________。
主要应用：__________________________。
主要是根尖
主要在正在进行细胞分裂的部位
①促进细胞分裂；
②促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成。
保持蔬菜鲜绿，延长储时间
脱落酸
合成部位：_____________________。
主要分布：_______________________________。
主要作用：__________________________。
主要应用：__________________________。
根冠和萎蔫的叶片等
将要脱落或进入休眠期的器官和组织中中含量较多
①抑制细胞分裂；
②促进气孔关闭；
③促进叶和果实的衰老和脱落；
④维持种子休眠(抑制种子萌发)。
使棉叶在棉铃成熟前脱落
提醒：脱落酸是一种生长抑制剂，但在逆境条件下，脱落酸含量迅速增多，以增强植物的抗逆性。
油菜素内酯
合成部位：_____________________。
主要分布：_______________________________。
主要作用：__________________________。
花粉、种子、茎和叶
广泛存在于植物的花粉、种子、茎和叶等器官中。
①能促进茎、叶细胞的扩展和分裂；
②促进花粉管生长(促进受精作用)；
③促进种子萌发等。
植物激素 动物激素
产生 部位 无特定的分泌器官，由植物体的一定部位产生 由特定的内分泌腺
化学本质 一般是小分子物质 蛋白质、氨基酸衍生物、固醇类等
作用部位 无明显的器官(不作用于特定的器官 作用于特定的器官、细胞
运输方式 多样、复杂 随着体液运输
三、植物激素之间的相互作用
1.协同作用：两种或多种激素结合使用时，其效果大于分别单独使用。
(1)生长素和细胞分裂素：
(2)生长素与赤霉素在促进茎秆伸长方面的关系：
(一)植物激素之间的相互作用
(3)生长素、赤霉素和油菜素内酯促进细胞伸展：
2.作用效果相反，相抗衡(对抗关系)：
3.不同激素之间在代谢上还存在相互影响：
生长素和乙烯对细胞伸长生长的影响：
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，而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
(二)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
3.决定植物器官生长、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(激素之间的比值)。
4.在植物生长发育过程中，不同种激素的调节还往往表现一定的顺序性。各种激素的含量会依次出现高峰，调节植物的生长发育。
考点三 植物生长调节剂的应用及环境因素参与调节植物的生命活动
1.植物生长调节剂的概念、优点和类型
概念
由人工合成的，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。
优点
原料广泛、容易合成、效果稳定等。
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分子结构与植物激素完全不同，但具有植物激素类似的生理效应，如α 萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
据分子结构
一、植物生长调节剂的应用
_______________________________。
2.植物生长调节剂的施用
二、环境因素参与调节植物的生命活动
(一)光对植物生长发育的调节
(1)光对种子萌发的影响
高等植物的生长发育是受环境因素调节的。________________对植物生长发育的调节尤为重要。
促进种子萌发
有光才能萌发，如烟草、莴苣。
有光萌发好些，如早熟禾、毛蕊花。
抑制种子萌发，如洋葱、番茄。
(2)光对植物形态构建的影响：
1.实例
光、温度、重力
(3)光对植物开花的影响：
①长日照植物：日照必须长于某个日照长度才能开花。如菠菜、小麦、胡萝卜、油菜等。
②短日照植物：日照必须短于某个日照长度才能开花。如水稻、甘蔗、大豆、菊花等。
③日中性植物：任何日照条件下都可以开花。如黄瓜、向日葵、番茄等。
在自然界，种子萌发，植株生长、开花、衰老，等等，都受到光的调控。植物的向光性生长，也是植物对光刺激的反应。
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
2.光调控植物生长发育的反应机制：
1.接受光信号的分子(光受体)：
光敏色素
(光受体之一)
①化学成分：一类蛋白质(色素-蛋白复合体)
②分布：分布于各部位，其中分生组织细胞内比较丰富。
2.反应机制：
(二)温度参与植物生长发育的调节
1.实例：
(1)年轮的形成
春夏季，温度高、雨量多，细胞分裂快，细胞体积大，形成颜色较浅的宽带。
秋冬季，温度低，雨量少，细胞分裂慢，细胞体积小，形成颜色较深的细带。
年轮的形成，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。
(2)春化作用
①概念：有些植物在生长期需要经历一段时间的低温之后才能开花。这种经历低温诱导促使植物开花的作用称为春化作用。如冬小麦、冬大麦、蕙兰、萝卜等。
②意义：避免出现冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。
温度可以影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。
植物所有的生理活动都是一定温度范围内进行。
植物分布的地域性很大程度大就是由温度决定的。
2.温度对植物生长发育的调节：
(三)重力对植物生长发育的调节
1.实例——根的向重力性、茎的背重力性。
水平横放一株植物，一段时间后，根向地生长，茎背地生长。这是植物对重力刺激作出的适应性反应。
2.重力对植物生长调节的机制 (植物感受重力的机制)——“淀粉—平衡石假说”：
(1)重力感受细胞：
植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞——一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞。
(2)重力作用机制：
重力
平衡石细胞中淀粉体沿重力方向下沉
引起植物体内一系列信号分子的改变
(信号转导)
引起生长素向重力方向运输，造成生长素分布不均匀
从而造成重力对植物生长的影响(发生背重力或向重力生长)
三、植物生长发育的整体调控
1.植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
2.植物生长发育的调控网络(建模)：
植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。
对于多细胞植物体来说细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。
在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上，是植物响应环境变化，调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。
考点四 实验探究——探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
实验原理
生长素类调节剂的生理作用与其浓度具有很大关系。适当浓度的2,4-二氯苯氧乙酸(简称2,4-D)或NAA可以促进插条生根(长出大量不定根)，浓度过度时会抑制生根，高浓度的2,4-D甚至会杀死双子叶植物。
实验目的
寻找所选定的生长素类调节剂促进某种植物插条生根的最适浓度。
实验设计
1.用生长素类调节剂处理插条的方法：
①浸泡法：溶液浓度较小，处理时间长一些，并且最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行。
②沾蘸法：浓度浓度较大，处理时间较短。
实验设计
2.插条的选择和处理：
①插条的选择：选取生长旺盛的一年生枝条(形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)。
②扦插枝条的处理：枝条的形态学上端削成平面，下端削成斜面，保留有芽和幼叶、去除成熟叶(这样既有利于插条生根，又可增大吸水面积，并减少水分的散失)。
3.变量的控制：
自变量：生长素类调节剂的浓度。
无关变量：溶液处理时间、实验材料(插条的生长状况，如带有的芽数和叶片的数量)、处理时的温度、光照强度、培养条件等。
因变量(测量指标)：可以是枝条的生根数目或生根长度。
▼科学方法——预实验：
(1)含义：
正式实验之前，用标准物质或只用少量样品进行实验，以便摸索出最佳的实验条件，为正式实验打下基础。
(2)作用：
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、财力的浪费。
(3)注意：在该实验中，预实验时需要设置清水的空白对照，在预实验的基础上再次实验(即正式实验)时可不设置空白对照。
4.实验步骤：
①分组：把形态、大小基本一致的插条平均分成10组，每组3枝。
②处理枝条：把一定浓度的2,4－D或NAA按不同比例稀释成10份具有浓度梯度(实验前通过预实验确定的梯度范围)的溶液，用浸泡法或者沾蘸法处理插条。
③培养：将处理过的插条放入营养花钵中，适宜温度(25～30 ℃)下培养。
④观察：一段时间后，观察、记录各组插条的生根情况，如生根条数、根的长度等。
判断对错
1.单侧光不仅能影响生长素的合成，还会影响生长素的运输（ ）
2.幼嫩的细胞对生长素敏感，衰老的细胞则比较迟钝（ ）
3.农民适时摘除棉花的顶芽可以促进侧芽生长素的合成，从而促进侧芽的发育（ ）
4.向光性、背重力性和向重力性均能体现生长素的低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点（ ）
5.乙烯在果实发育中起促进作用（ ）
6.生长素可通过促进乙烯合成来促进茎段细胞伸长（ ）
7.用赤霉素处理马铃薯块茎，可延长其休眠时间以利于储存（ ）
8.植物生长调节剂是人工合成，结构和生理功能与植物激素相类似的化学物质（ ）
9.光敏色素主要吸收红光和蓝紫光（ ）
10.对植物来说，光只是提供能量（ ）
11.植物激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响（ ）
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