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问题 探讨
弯向窗外生长。
是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外有阳光处生长。这样，可以使植株获得更多阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。
植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。
阳台植物生长的向光性
在光明和黑暗中生长的幼苗
讨论1．图中植株的生长方向有什么特点？
讨论3．这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？
讨论2．可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变？植物对这种刺激的反应有什么适应意义？
学习目标：
1．通过对生长素发现过程中相关实验的分析，提升逻辑思维的严密性，增进对科学本质的理解。
2．通过对生长素作用曲线图的解读以及绘制曲线图，理解生长素的生理作用及特点。
第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
01
生长素的发现过程
胚芽鞘：单子叶植物，特别是禾本科植物种子萌发时，包在胚芽外面的鞘状结构，连同胚芽一起出土，保护胚芽出土时不受损伤。
胚芽鞘模式图
尖端
尖端下部
金丝雀虉草
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
01
实验①
实验②
实验③
实验④
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
思考1：遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么？感受单侧光刺激的是哪一部分？胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？
分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段，是采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时胚芽鞘的反应，从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用；尖端；尖端下部——伸长区。
解释：②与空白对照 对照，自变量是 ，可得出 。③④与①对照，自变量是 ，可得出 。
有无尖端
胚芽鞘的向光弯曲生长与尖端有关
遮光部位不同
尖端是感受光刺激的部位
①
生长素的发现过程
达尔文父子实验
01
生长素的发现过程
向光性
达尔文父子实验
达尔文：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“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
思考2：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？
可能因为该影响在向光侧和背光侧分布不均匀
单侧光
向下面的伸长区传递某种“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。
胚芽鞘尖端
“影响”是什么？
实验①
实验②
实验③
实验④
01
生长素的发现过程
1913年鲍森·詹森实验
琼脂片
云母片
思考3：为什么要插入琼脂片和云母片？由此能得出什么结论？
有化学物质可以穿过琼脂片，而使胚芽鞘下部弯曲。
结论：胚芽鞘顶尖产生的影响可以透过琼脂片传递给下部伸长区。
即引起弯曲生长的是化学物质，该物质可穿过琼脂到达弯曲发生区域伸长区。
琼脂，是海藻提取出的植物胶，化学物质可透，常温为无色无固定形状固体，溶于60℃及以上热水，常作细菌培养基和食品行业。
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。
云母片
达尔文的推测1：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”
01
生长素的发现过程
1918年拜尔实验
达尔文的推测2：弯曲生长的原因是尖端产生的影响在下部分布不均匀
黑暗条件
黑暗条件
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
思考4：本实验自变量、因变量分别是什么？拜尔为什么要选择黑暗的环境？没有了光的刺激，为什么胚芽鞘还会发生弯曲？由此可得出什么结论？
尖端放置的位置、尖端下部弯曲生长的方向；
排除光的影响，控制变量；
尖端产生的影响分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
结论：胚芽鞘弯曲生长，是由于顶端产生的影响（物质）在其下部分布不均匀引起的。
詹森的实验验证
01
生长素的发现过程
向光性
达尔文父子
1913年鲍森·詹森
1918年拜尔
《植物的运动力》
推测1：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长区传递某“影响”
这种“影响”造成背光面比向光面生长快
拜尔的实验验证
詹森和拜尔的实验初步证明：顶尖产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
阅读教材温特实验，思考并回答下面的问题
温特实验基于什么假设进行的？若假设成立，则演绎得到哪种结果，或者说可以观察到哪种事实？温特用哪种方法观察到了事实？
如果对实验加以完善，补充实验应该怎么做？温特实验巧妙在哪里？
01
生长素的发现过程
1926年温特
用琼脂块收集该物质，排除了尖端的影响，直接观察该物质的影响；自变量是琼脂块是否接触过尖端，因变量是去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长；结论：胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质，这种化学物质在尖端下部分布不均，导致弯曲生长。温特将其命名为生长素。
思考5：本实验巧妙在哪？本实验自变量、因变量分别是什么？由此能作什么推测？
一段时间后移除胚芽鞘顶端
放置过胚芽鞘
顶端的琼脂块
实验组：
对照组：
实验者 主要思路与方法
达尔文父子
鲍森·詹森
拜尔
温特
总结四位科学家的主要思路与方法
去除胚芽鞘顶端，观察去除整个结构的影响
用锡箔小帽套住顶端，以去除单侧光对顶端的影响
在胚芽鞘顶端和顶端以下部位之间插入琼脂片或云母片，在单侧光照射下，观察物质的运输是否被阻断
黑暗条件下，改变胚芽鞘顶端的位置，相当于人为施加了物质的不均匀分布
放置过胚芽鞘顶端的琼脂块（而不是胚芽鞘本身）可使去顶胚芽鞘弯曲生长，证实化学物质的存在
01
生长素的发现过程
1926年温特
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）。1946年，人们从高等植物中分离出生长素，并确认它就是吲哚乙酸（IAA）。进一步研究发现，植物体内具有生长素效应的物质除IAA外还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸(IBA)等。
吲哚乙酸（IAA）
吲哚丁酸（IBA）
向光性
达尔文父子
1913年鲍森·詹森
1918年拜尔
植物激素：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。
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 自身产生；从产生部位运到作用部位；调节作用；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
02
生长素的合成、运输与分布
生长素的合成
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
胚芽鞘系列实验的重要结论
归纳总结
①生长素的产生部位：____________；感光部位：____________。
②生长素横向运输的部位___________；生长素的产生是否需要光：______。
③生长素发挥作用的部位（即生长部位）：_______________________。
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端
不需要
胚芽鞘尖端下部的伸长区
色氨酸
吲哚乙酸（IAA）
02
生长素的合成、运输与分布
形态学上端
形态学下端
形态学上端
IAA合成部位
IAA合成部位
运输至作用部位
极性运输：
非极性运输：
横向运输：
胚芽鞘、芽、幼叶、幼根，只能从形态学上端到形态学下端。其跨膜运输是细胞的主动运输
成熟组织中，通过韧皮部进行非极性运输。
由于单侧光（向光侧→背光侧）、重力（远地侧→近地侧）、向心力（内侧→外侧）等因素，发生根尖、茎尖在等细胞分裂特别旺盛的部位。
生长素的运输
02
生长素的合成、运输与分布
评价实验设计和结论（教材P95）
思维训练
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。在上端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的上端运输到形态学的下端。
讨论1．这个实验的设计是否严密？为什么？
应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。
讨论2．从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
讨论3．如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
结论2不严谨。没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
√
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)
02
生长素的合成、运输与分布
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。
生长素的分布
材料1：20世纪20年代，W.Briggs等人通过实验方法测得玉米胚芽鞘生长素的分布情况如图所示。
03
生长素的生理作用
资料分析
分析1．材料1说明，生长素受到单侧光照射后将由　　 侧向　 　侧转移，而且生长素具有　　　　　　 的作用，所以胚芽鞘　　 生长。
琼脂块
云母片将胚芽鞘完全分开
云母片将胚芽鞘部分分开
向光
背光
促进植物生长
向光弯曲
植物向光生长的原因
材料2：20世纪80年代以来，有学者利用气相色谱-质谱法等现代物理化学方法测得向日葵下胚轴、萝卜下胚轴和黄化燕麦胚芽鞘的生长素分布如下表所示：
03
生长素的生理作用
资料分析
向日葵、萝卜和燕麦向光性器官的IAA分布表 器官 实验数 IAA分布（%） 测定方法
向光侧 背光侧 黑暗处理 黄化燕麦胚芽鞘 3 49.5 50.5 50 分类荧光法
3 51 49 48 免疫法
向日葵下胚轴 5 50.5 49.5 50 电子俘获检测法
萝卜下胚轴 3 51 49 49 电子俘获检测法
分析2．材料2中的黑暗处理在实验中起　　 作用。
分析3．材料2是否支持材料1的观点 　　 　，原因是　　 　　 　　 。
对照
不支持
用现代物理化学方法测得向光侧和背光侧的生长素含量基本相同
植物向光生长的原因
分析4．用同样方法还测得萝卜下胚轴的萝卜宁、向日葵下胚轴的黄质醛等物质向光侧多于背光侧。根据材料2，对植物向光性的解释应该是　　 。
萝卜宁、黄质醛等物质可能是生长抑制剂，它们抑制了向光侧的生长
材料2：20世纪80年代以来，有学者利用气相色谱-质谱法等现代物理化学方法测得向日葵下胚轴、萝卜下胚轴和黄化燕麦胚芽鞘的生长素分布如下表所示：
03
生长素的生理作用
资料分析
向日葵、萝卜和燕麦向光性器官的IAA分布表 器官 实验数 IAA分布（%） 测定方法
向光侧 背光侧 黑暗处理 黄化燕麦胚芽鞘 3 49.5 50.5 50 分类荧光法
3 51 49 48 免疫法
向日葵下胚轴 5 50.5 49.5 50 电子俘获检测法
萝卜下胚轴 3 51 49 49 电子俘获检测法
植物向光生长的原因
IAA首先与胞内某蛋白质—生长素受体特异性结合，引发胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因表达，从而产生效应。IAA在植物体内起作用的方式和动物体内激素起作用的方式基本相似，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。
光照侧抑制物较多
背光侧抑制物较少
生长素的生理作用
生长素受体
基因表达
伸长分化
器官
生长
发育
细胞
生长素
利用IAA或生长素类似物，我们可促进扦插枝条生根；使未受精番茄花发育，得无子番茄；抑制单子叶杂草生长。难道IAA只促进生长？
细胞水平上：
器官水平上：
促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用；
影响器官的生长、发育
促进侧根和不定根的发生
影响花、叶和果实的发育
基 础
03
生长素的生理作用
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：
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
植物生长素的作用特点
03
生长素的生理作用
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：
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？
生长素作用的两重性：低浓度促进生长，高浓度抑制生长
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。
植物生长素的作用特点
03
生长素的生理作用
②影响生长素作用效果的因素：
（1）浓度的高低
（2）器官的种类不同
（3）植物的种类不同
（4）细胞的成熟情况
既低浓度促进生长，也高浓度抑制生长
既能促进发芽，也能抑制发芽
既能防止落花落果，也能疏花疏果
保花
疏果
①实质：
植物生长素的作用特点——两重性
03
生长素的生理作用
①从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是？
②三种器官对生长素的敏感性大小依次是：
根 ＞芽 ＞茎，营养器官＞生殖器官
敏感性一般看最适浓度，最适浓度越小越敏感
10-10、10-8、10-4
③____子叶植物比____子叶植物敏感，利用浓度在____________间的生长素类似物作除草剂（如2，4-D），可除去____子叶植物中的____子叶杂草。
双
单
单
双
BD(最好是C)
植物生长素的作用特点——两重性
④细胞成熟情况对IAA敏感性大小：
幼嫩细胞＞衰老细胞
B
D
C
03
生长素的生理作用
顶端优势：植物顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
两重性实例1——顶端优势
原因：顶芽产生的IAA，逐渐向下运输，导致侧芽处生长素浓度较高，从而抑制侧芽的生长。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制。
不要长高、需要侧枝较多的植物：去掉顶芽，解除顶端优势。
需要长高的植物(如木材)：保留顶端优势
1934年，Thimann等人进行了一次经典的实验。他对豌豆进行保留顶芽或去除顶芽的处理，之后放置一段时间，观察其侧芽的生长状况。
1
2
3
保留顶芽
去除顶芽
去除顶芽，切口放含生长素的琼脂块
思考6：在正常植株的顶芽与侧芽中，生长素积累较多的是哪里？如果生长素真的能抑制植株生长，实验结果可能是怎样的？
去除顶芽
两重性实例1——顶端优势实验
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)
保留顶芽 3.4±0.5
去除顶芽 16.0±2.7
去除顶芽，外施生长素 1.8±0.6
讨论1．第1组和第2组比较，能否说明生长素抑制了侧芽生长？
讨论2．第2组和第3组的结果什么？
讨论3．该实验的结论是？
1
2
3
两重性实例1——顶端优势实验
部位 根部 茎部 远地 近地 远地 近地
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
根的向地性体现了低浓度促进生长，高浓度抑制生长的IAA两重性作用特点
根部
茎部
思考7：根的向地性与茎的背地性都能体现生长素作用特点吗？
两重性实例2——根的向地性实验
平放的幼苗
一天后幼苗的状况
1．在生长素的发现过程中，很多科学家进行了实验探究。下列对相关实验的描述错误的是（ ）
A．达尔文的实验证明了有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了尖端下面的一段
B．鲍森·詹森的实验证明了尖端产生的影响能够透过琼脂片往下传递
C．拜尔的实验证明了胚芽鞘弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的
D．温特实验证明了引起胚芽鞘弯曲生长的确实是一种化学物质
2．如图所示，a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验，d为一胚芽鞘被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照。下列对实验结果的描述正确的是（ ）
A．a中胚芽鞘直立生长，b、c中胚芽鞘向光弯曲生长
B．a、b中胚芽鞘向光弯曲生长，c中胚芽鞘背光弯曲生长
C．d中如果固定胚芽鞘，旋转纸盒，一段时间后，胚芽鞘向左弯曲生长
D．d中如果将纸盒和胚芽鞘一起旋转，则胚芽鞘向纸盒开口方向弯曲生长
随堂练习
In-class practice
A
D
随堂练习
3．如图所示为燕麦胚芽鞘在单侧光照射下的生长情况。据图分析，下列有关说法正确的是（ ）
A．感受单侧光刺激的部位是胚芽鞘尖端
B．单侧光促进了生长素的合成
C．背光侧细胞生长地较向光侧快
D．单侧光为生长素极性运输提供能量
C
4．下列与生长素的合成、运输和分布相关的叙述，正确的是（ ）
A．生长素只能在芽、幼嫩的叶和发育的种子中产生
B．生长素是在核糖体中经氨基酸的脱水缩合形成的
C．生长素在植物体内只能进行极性运输
D．生长素在植物体各器官中都有分布
5．下列关于植物茎的负向重力性和根的向重力性的叙述，正确的是（ ）
A．在根部“③→④”的运输不需要消耗ATP
B．生长素对②处和⑥处的作用相同
C．两种现象说明根对生长素的敏感性高于茎
D．两种现象均能体现生长素低浓度促进、高浓度抑制的作用特点
随堂练习
In-class practice
D
C
随堂练习
6．生长素是人们发现和研究较早的植物激素，其作用是促进细胞伸长生长、诱导细胞分化。如图表示某植物地上部分，下列有关生长素调节的叙述，正确的是（ ）
A．该植物体地上部分能合成生长素的部位只有①②③④所示结构
B．①生长迅速而②生长受抑制是由于②对生长素的敏感性高于①
C．②生长受抑制而④生长较快，是由于①合成的生长素无法运输到④部位
D．生长素是植物体内的信息分子，必须与靶细胞上的受体结合才能发挥作用
D
练习与应用
一、概念检测
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。 （ ）
×
√
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
×
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
练习与应用
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。
二、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。
3．根据本节所学过的有关原理，设计一个塑造盆景独特造型的方案。如果有条件，可以依 照设计的方案进行操作，并将盆景展示给老师和同学。
课后作业
1．构建概念图，概述生长素的发现、作用
2．训练课本和练习册相应内容
3．预习第5章第2节其他植物激素

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