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第5章 第1节 植物生长素
1
弯向光源生长
视频中植物的生长方向有什么特点？
这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部位还是成熟部位？
2
3
可能是哪种环境因素刺激引发了这株植物
的形态改变？植株对这种刺激的反应有什么适应意义？
较长时间单侧光刺激
使植株获得更多的阳光，从而通过光合 作用合成更多有机物，满足自身生长发育的需要。
幼嫩部位
问题探讨
在_______的照射下，植物_____光源生长的现象叫作_______；
单侧光
朝向
向光性
生命活动调节的普遍模式：
刺激—感应—响应—调节
意义：维持稳态、适应环境
植物的生命活动会受到哪些因素影响？
问题探讨
4
阅读课本P90-92，生长素的发现过程，总结科学家的实验过程与结论。
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
其他科学家
19世纪末
1913年
1918年
1926年
1934-1946年
自变量及条件 实验结论
达尔文
鲍森.詹森
拜尔
温特
请阅读课本P90-92页，小组合作完成以下问题。
一、生长素的发现过程
（1）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
教材P90
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
一、生长素的发现过程
（2）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
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
一、生长素的发现过程
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
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
单侧光
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
一、生长素的发现过程
说明胚芽鞘的弯曲生长与_______________有关
说明胚芽鞘的向光弯曲生长与_____有关；
说明胚芽鞘的感光部位在______；弯曲部位在尖端下面的伸长区。
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__________，
①③对照，自变量为_____________，
③④对照，自变量为__________；
①与③④对照，
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
（3）实验结果分析：
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
一、生长素的发现过程
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
疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？
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。
（4）实验结论：
胚芽鞘尖端是否真的产生了某种“影响”呢？
1. 达尔文父子的实验(19世纪末)
一、生长素的发现过程
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。
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。
2. 鲍森.詹森(1913年)
一、生长素的发现过程
（1）实验过程：
琼脂片
云母片
2. 鲍森.詹森(1913年)
一、生长素的发现过程
琼脂片
云母片
弯向光源生长
不生长也不弯曲
（2）实验结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
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？
2. 鲍森.詹森(1913年)
一、生长素的发现过程
实验不足：
从实验设计的对照原则和单一变量原则分析，该实验没有遵循的那一刻变量原则，无法排除琼脂片本身对胚芽鞘生长的影响。
琼脂片
2. 鲍森.詹森(1913年)
一、生长素的发现过程
黑暗环境
右侧
左侧
3. 拜尔(1918年)
②自变量：
尖端放置的位置
尖端下部弯曲生长的方向
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
①现象：
③因变量：
拜尔为什么要选择黑暗的环境？
排除光的影响，控制变量
一、生长素的发现过程
黑暗环境
右侧
左侧
3. 拜尔(1918年)
②自变量：
尖端放置的位置
尖端下部弯曲生长的方向
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
①现象：
③因变量：
没有了光的刺激，为什么胚芽鞘 还会发生弯曲？
尖端产生的影响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
黑暗环境
右侧
左侧
3. 拜尔(1918年)
②自变量：
尖端放置的位置
尖端下部弯曲生长的方向
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
①现象：
③因变量：
结论：
胚芽鞘弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
一、生长素的发现过程
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”
这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
——达尔文、鲍森.詹森、拜尔
达尔文的推想
鲍森·詹森
拜尔
结论：尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部
结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀
这些实验初步证明：尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部分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
琼脂
胚芽鞘尖端产生的”影响”可转移到琼脂块中
未接触尖端的琼脂
实验组
对照组
4. 温特(1926年)
琼脂块是否接触过尖端
自变量：
因变量：
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
实验结论:
胚芽鞘弯曲生长确实由一种化学物质引起的。
一、生长素的发现过程
琼脂
胚芽鞘尖端产生的”影响”可转移到琼脂块中
未接触尖端的琼脂
实验组
对照组
温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素
4. 温特(1926年)
设置对照组的目的是:
排除琼脂片本身的化学
物质对胚芽鞘的影响
一、生长素的发现过程
琼脂
未接触尖端的琼脂
实验组
对照组
4. 温特(1926年)
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，原因是
去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，以去除生长素，排除内源激素对实验的干扰。
一、生长素的发现过程
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”
这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
达尔文的推想
鲍森·詹森实验结论：尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部
拜尔实验结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀
温特实验: 胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，这可能是一种和动物激素类似的物质，并把它命名为生长素。
1934年，科学家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）
进一步研究发现生长素还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)
一、生长素的发现过程
——达尔文、鲍森.詹森、拜尔
1.生长素的化学本质——吲哚乙酸
植物体内与IAA具有相同效应的物质还有吲哚丁酸、苯乙酸等，它们都属于生长素。
吲哚乙酸（IAA）化学结构式
1931年，科学家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）
二.生长素的化学本质及概念
由植物体内产生，能从产生部位运送作用部位， 对植物生长发育有显著影响的微量有机物。
已知的植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。
2.植物激素的概念:
二.生长素的化学本质及概念
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。
思考·讨论
教材P93
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 ①由自身产生；②从产生部位运到作用部位
③起调节作用；④微量高效
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
动物激素VS植物激素
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。
植物向光性的解释
教材P92
三、植物向光生长的原因
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
三、植物向光生长的原因
尖端
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
三、植物向光生长的原因
尖端
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
三、植物向光生长的原因
生长素
较少
尖端
下段
尖端
下段
生长素
较多
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
尖端下方生长
变现为向光性：弯向光源生长
(1)外因：
(2)内因：
单侧光照射
生长素的分布不均匀
生长慢
生长快
三、植物向光生长的原因
尖端
下段
尖端
下段
单侧光
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
三、植物向光生长的原因
胚芽鞘尖端实验的一些重要的结论：
（1）生长素的产生部位——胚芽鞘尖端；
（2）生长素发挥作用的部位——胚芽鞘尖端下面的伸长区；
（3）感光部位——胚芽鞘尖端；
（4）生长素的产生是否需要光照——否；
（5）引起生长素分布不均匀的因素——单侧光、重力、离心力；
（6）单侧光的照射使生长素在胚芽鞘尖端分布不均
四、小 结
刺激
接受刺激
信息分子
生理效应
如背光侧细胞伸长生长快
如胚芽鞘顶端
产生部位
如生长素
植物激素
(微量有机物)
作用部位
如单侧光、重力、离心力
属于
调节
运输
属于
感应
响应
(性状改变)
第二课时
图中的盆栽植物。在单侧光照射下, 尖端产生的生长素横向运输到背光侧，再向下运输。尖端下部背光侧生长素含量多，向光侧生长素含量少，这样背光侧生长快，而向光侧生长慢。
根的向地性和茎的背地性也是因为生长素分布不均匀，导致两侧生长快慢不同形成的！
请思考：
生长素从哪里来，到哪里去，如何来去自如？
生长素如何发挥作用，作用特点有哪些？
植物的向光性
根的向地性
茎的背地性
情境导入
一、生长素的合成、运输与分布
植物生长素(视频)
(1)生长素主要的合成部位： 。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
（2）生长素由 经过一系列反应转变而来。
色氨酸
转变
色氨酸
吲哚乙酸
1.生长素的合成
一、生长素的合成、运输与分布
该过程
不需要光
芽
幼嫩的叶
发育中的种子
生长素在植物各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位。
（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）
生长素合成部位主要在
芽、幼叶等
植物全身
2.生长素的分布
一、生长素的合成、运输与分布
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,生长素只能从 ,而不能反过来运输,也就是只能单方向地运输,称为 。极性运输是一种 。
在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行 （不受形态学上下端影响）。
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
3.生长素的运输
形态学上端运输到形态学下端
极性运输
主动运输
非极性运输
一、生长素的合成、运输与分布
评价实验设计和结论：证明生长素极性运输的存在
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
（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）这个实验的设计是否严密？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？
含IAA琼脂块
空白琼脂块
形态学上端
形态学下端
思维训练
实验结果：第一组B处琼脂块中有生长素，第二组B处琼脂块中没有生长素。
结论：生长素只能从形态学上端运输到形态学下端而不能反过来运输。
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
第1组
第2组
（4）实验的结果和结论分别是什么？
评价实验设计和结论：证明生长素极性运输的存在
思维训练
发生部位
运输方向
影响因素
跨膜方式
运输
主动运输
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
从形态学上端运输到形态学下端
遗传因素决定
在成熟组织中通过输导组织进行
单侧光、重力等单一方向刺激
根尖、芽尖等生长素产生部位
向光侧→背光侧；远地侧→近地侧
发生部位
运输方向
影响因素
极性运输
非极性运输
横向运输
横向运输：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。
熟悉生长素运输方式后，你能完善植物向光性的过程吗？
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
植物向光性的解释
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
横向运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
横向运输
极性运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
向光侧
背光侧
生长素
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
尖端下方生长
(1)外因：
(2)内因：
单侧光照射
生长素的分布不均匀
生长慢
生长快
横向运输
极性运输
极性运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
（1）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。
（2）极性运输为主动运输，需要消耗能量，需要载体蛋白。
（3）极性运输在太空中依然存在，不受重力因素的影响。
（4）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。
（5）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
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
1.作用方式
2.作用机制
生长素
生长素受体
特异性结合
细胞内一系列信号转导
特定基因表达
产生
效应
诱导
生长素
受体
特定基因表达
细胞
伸长分化
器官
生长发育
基因表达
二、生长素的生理作用
促进扦插枝条生根。
使未受精的番茄花发育，得到无子番茄。
抑制杂草生长，去除田间杂草。
解惑——难道生长素真的能抑制生长？
利用生长素（或生长素类似物），我们可以：
不同浓度生长素对植物根的作用
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
生长素浓度升高，对根生长的促进作用减弱
①曲线AB段表示：
②B点表示的生长素浓度是：
③BC段表示：
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
教材P94
二、生长素的生理作用
生长素生理作用曲线分析（不同浓度生长素对同一器官的影响）
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
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
⑦以上曲线说明了什么
生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长
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。
小于C的算低浓度
大于C的算高浓度
不同浓度生长素对植物根的作用
二、生长素的生理作用
生长素生理作用曲线分析（不同浓度生长素对同一器官的影响）
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。
生长素在浓度较低时促进生长；在浓度过高时则会抑制生长。
下图是科学家研究不同浓度生长素对某一器官的作用得到的曲线，请思考回答下列问题：
促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组对比得到的？
对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
促进生长
抑制生长
生长素浓度
a
b
c
d
e
f
3.生长素的作用特点
二、生长素的生理作用
不同器官对生长素敏感程度不同，通常根最敏感，芽次之，茎最不敏感；对同一器官而言，幼嫩细胞更敏感。
下图是科学家研究不同浓度生长素对某一器官的作用得到的曲线，请思考回答下列问题：
对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
促进生长
抑制生长
浓度（mol/L）
10-10 10-8 10-6 10-4 10-2
生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系示意图
0
根
芽
茎
二、生长素的生理作用
3.生长素的作用特点
①从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是？
10-10 10-8 10-4
②三种器官对生长素的敏感性大小依次是：
根 ＞芽 ＞茎
幼嫩细胞＞衰老细胞
双子叶植物＞单子叶植物
生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系示意图
生长素对不同器官的作用
二、生长素的生理作用
双子叶植物比单子叶植物敏感，利用适当浓度的生长素类似物作除草剂，可除去单子叶植物中的双子叶杂草。
生长素对不同植物的作用
二、生长素的生理作用
顶端优势
实例二：
A
B
C
D
顶芽
第一侧芽
第二侧芽
第三侧芽
A
B
C
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
0
促进生长
抑制生长
c/mol·L-1
D
请思考比较A、B、C、D生长素浓度的大小
B>C>D>A
越靠近顶芽的侧芽的生长素浓度越高，
侧芽受到的抑制程度越大。
二、生长素的生理作用
保留顶芽
去除顶芽
去除顶芽，切口放含生长素的琼脂块
不能说明。1、2组的自变量是顶芽的有无而不是侧芽生长素的浓度，只能说明顶芽的存在抑制了侧芽的生长。
顶端运输到侧芽的生长素抑制了侧芽的生长
植物顶芽产生的生长素可抑制侧芽的生长，间接说明了过高的生长素浓度可抑制侧芽的生长。
组别 侧芽增加的长度(mm)
1.保留顶芽 3.4±0.5
2.去除顶芽 16.0±2.7
3.去除顶芽，外施生长素 1.8±0.6
第1组和第2组比较，能否说
明生长素抑制了侧芽生长？
第2组和第3组的结果什么？
该实验的结论是？
顶端优势
实例一：
1
2
3
根的向地性(视频)
植物的向地性与背地性
实例二：
平放的幼苗
一天后幼苗的状况
植物的向地性与背地性
实例二：
植株的根、茎中生长素的分布状况如何？
根、茎中的大体趋势有差异吗？
为何根、茎中生长素的分布状况相似，但生长方向不同？
部位 根部 茎部 C D A B
生长素浓度
生长速度
生长素敏感程度 弯曲方向 向地生长 背地生长 请从生长素在根茎处的分布趋势和器官内部因素两个角度分析，利用所给信息，通过完善表格解释根的向地性和茎的背地性的原因。
低
低
高
高
快
慢
慢
快
敏感
不敏感
生长缓慢
生长缓慢
生长迅速
生长迅速
植物的向地性与背地性
实例二：
根的向地性体现了低浓度促进生长，高浓度抑制生长
根部
茎部
根的向地性与茎的背地性都能体现生长素作用特点吗？
C
D
A
B
生长素主要合成于幼嫩器官，分布于植物全身。
生长素在幼嫩器官可进行极性运输。
生长素作为信息分子调节植物生命活动。
生长素浓度较低时促进生长，浓度较高时抑制生长。
不同器官对生长素敏感程度不同，通常根＞芽＞茎。
植物生长素
小结
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。（ ）
5.1 概念检测



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
5.1 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
5.1 概念检测
5.1 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。
5.1 拓展应用
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。
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。

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