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(共24张PPT)
5.1植物生长素
图示为刚刚萌发不久的小麦种子，你看到的像“芽”一样的东西实际上是它的胚芽鞘。图示小麦胚芽鞘的右侧给予光照。
讨论：
图中小麦胚芽鞘的生长方向有什么特点？
可能是哪种环境因素刺激引发了胚芽鞘的弯曲生长？这对于其有何适应意义？（提示：胚芽鞘可以在萌发早期进行光合作用）
胚芽鞘弯曲生长首先发生在什么部位？弯曲部位在弯曲生长过程中有何变化？
问题探讨
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫做向光性
一、生长素发现的历程
想一想：
根据显微观测结果判断:在胚芽鞘弯曲生长部位，背光一侧生长更快是细胞数目增多还是细胞伸长所致？
据此判断：弯曲生长发生在顶端分生组织？还是顶端下部的伸长区抑或是成熟区？
现象：弯曲从胚芽鞘上部不断向下延伸
假说：尖端可能是最先感受单侧光的部位
When the cotyledons are exposed to a lateral light, the upper part bends first, and afterwards the bending gradually extends down to the base, and, as we shall presently see, even a little beneath the ground.
——Darwin ，《The power of movement in plant》
想一想：
怎样设计设计验证上述假说？
实验处理
预期结果
实验结果
实验结果与预期结果相符，支持“感受单侧光刺激的部位在胚芽鞘尖端”。
①对照组
②去除尖端
③锡箔罩住尖端
④锡箔罩住尖端下部
向光弯曲生长
不向光弯曲
不向光弯曲
向光弯曲生长
一、 生长素发现的历程
1.达尔文用金丝雀虉草研究胚芽鞘的向光弯曲生长，证明了胚芽鞘尖端是感受单侧光刺激的部位；且实验观察到弯曲是从上部向下部不断延伸。据此，达尔文提出：胚芽鞘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，因而使胚芽鞘向光弯曲生长
尖端
遮光
下部遮光
去顶
想一想：达尔文的观点是否都已得到了证明？
感光
部位
弯曲生长
部位
云母片
②
疑惑：
达尔文的“影响”是什么？是某种物理刺激还是某种化学物质？
鲍森·詹森的实验(1910、1911和1913）
尖端产生的“影响”不能透过云母，能透过琼脂，可能为水溶性化学物质。
琼脂片
③
琼脂：水溶性物质可透过
云母：致密不通透
①
拜尔的实验（1918，黑暗）
思考：
拜尔的实验为什么在暗处进行？
想一想：
该实验是否支持鲍森詹森的结论（尖端产生的“影响”是可以向下部运输的化学物质）？
尖端产生的“影响”运输至尖端下部，其在尖端下部分布不均匀导致弯曲生长
2.鲍森·詹森和拜尔的实验初步表明了：
达尔文的“影响”是可能是化学物质
3.温特的实验表明胚芽鞘尖端能够某种促进生长的化学物质
——生长素
一、 生长素发现的历程
温特用弯曲度衡量生长素的含量
琼脂中的胚芽鞘尖端数量
弯曲（°）
单侧光照射导致（胚芽鞘）尖端背光侧生长素的含量高于向光侧的。
想一想：
单侧光照射后，为什么（胚芽鞘）尖端背光侧生长素浓度会高于向光侧呢？
可能原因主要分两大类：
①光照/黑暗影响尖端生长素的合成/分解
② （光照/黑暗不影响尖端生长素的合成/分解）单侧光照射下，生长素在尖端从向光侧运输到背光侧。
云母片
来自向光侧
来自背光侧
黑暗
正常光照
单侧光
24°
24°
24°
实验处理 （随后取相同体积的琼脂块进行弯曲度测试并比较）
光/暗影响尖端生长素的合成/分解的预期结果
生长素在尖端从向光侧运输到背光侧的预期结果
实际实验结果
弯曲度B ≠弯曲度C
光照/黑暗不影响尖端生长素的合成/分解，单侧光照射时背光侧生长素浓度较高的原因可能是：生长素在尖端从向光侧运输到背光侧。
弯曲度A ＝弯曲度B ＝弯曲度C
A
B
C
生长素
侧向运输
向下运输
说明：
模拟题通常把“侧向运输”称为“横向运输”。
也有研究表明向光弯曲是单侧光照射引起某些生长抑制物质分布不均匀所致。
4.胚芽鞘向光弯曲生长的经典解释：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、 生长素发现的历程
过渡：生长素究竟是什么？
1934年，科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸（IAA）。
由于生长素在植物体内的含量极少，直到1946年人们才从高等植物中将其分离出来，并确定它也是IAA。植物体内还有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等与IAA相同效应的物质，它们都属于生长素。
模拟题提示：
生长素是一类物质，包括IAA等；部分模拟题认为生长素只是IAA。
色氨酸
色氨
吲哚乙酸
一、 生长素发现的历程
想一想：
以胚芽鞘为例，说出IAA的产生部位、作用部位、对生长发育的影响（细胞伸长）和化学本质。
5.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
继生长素之后，人们陆续又发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质，它们作为信息分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动
1.生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，IAA主要由色氨酸经一系列反应转变而来
2.生长素的运输
①极性运输（图中红色箭头示意）：在胚芽鞘、幼叶、幼根和芽（以及成熟器官的维管束薄壁组织）中，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。极性运输是一种主动运输（连续进出细胞）
二、 生长素的合成、运输与分布
a
上端
下端
下端
上端
b
b
a
a
b
②非极性运输：在成熟组织中，通过输导组织（维管束中的韧皮部）进行运输
3.生长素在植物体各器官中都有分布，相对集中分布在生长旺盛的部位
二、 生长素的合成、运输与分布
说明：
生长素在韧皮部可以通过筛孔进行非极性运输（不涉及跨膜），不属于跨膜运输。
思维训练——评价实验设计和结论
为了检测生长素的运输方向，某人做了如下实验。取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2mm，使胚芽鞘不再产生生长素。在上段放一块含有生长素的琼脂，下端放一块不含生长素的琼脂（胚芽鞘形态学上端朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。
根据实验设计及结果，此人得出以下结论:（1）下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；（2）生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端。
讨论：
这个实验的设计是否严密？为什么？
从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案。
三、生长素生理作用
生长素
反应基因
DNA
生长素
反应基因
DNA
转录
IAA
降解
抑制转录
三、生长素生理作用
1.生长素是信息分子，向细胞传递信息，调节细胞生命活动
2.在细胞水平上，生长素起着促进细胞生长、诱导细胞分化等作用；在器官水平上，影响器官的生长、发育
生长素促进侧根和不定根的发生，影响花、叶、果实的发育均建立在生长素能够促进细胞分化、生长的基础之上
过渡：
生长素对生长只有“促进”作用吗？
左图所示是科学家研究不同浓度生长素对不同器官的作用得到的结果。
讨论：
“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
思考·讨论——植物生长素作用的特点
10-12
10-11
10-10
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
-100
100
0
200
外源生长素浓度
外源生长素使用效果（促进或抑制的百分比）
根
芽
茎
10-3
10-2
三、生长素生理作用
3.生长素所发挥的作用、因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大差异
①一般情况下，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
②幼嫩细胞对生长素相对敏感，衰老细胞则比较迟钝
③同一植株不同器官对生长素的敏感程度比较：根＞芽＞茎
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