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第五章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
学习目标
分析植物生长素的发现过程
01
02
概述植物生长素的合成、运输、分布和生理作用
1.图中植株的生长方向有什么特点？
弯向光源生长
问题探讨
2.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的意义？
单侧光刺激；有利于进行光合作用
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？
幼嫩部位
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫作向光性。
许多人可能对这种现象熟视无睹，然而，正是对向光性的研究，引导着人们揭示植物生命活动调节的奥秘。
新课讲授
一、生长素发现过程
（一）19世纪末，达尔文和他儿子，设计了实验来探讨植物向光性的原因。
达尔文
实验材料：金丝雀虉（yì）草的胚芽鞘
胚芽鞘：为单子叶植物所特有，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物，是一个鞘状结构。作用：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。
胚芽鞘
第一片叶
种子
尖端
尖端下部
实验过程：
实验一：
实验二：
实验三：
实验四：
不做处理
向光弯曲生长
切去胚芽鞘尖端
不生长不弯曲
尖端用锡纸罩住
直立生长
尖端下面一段用锡纸罩住
向光弯曲生长
实验结论
实验一和实验二对比，自变量是：
实验一
实验二
实验三、四和实验一对比，自变量是：
实验三
实验四
胚芽鞘的向光性与尖端有关
感光部位在尖端，而向光弯曲部位是胚芽鞘尖端下面的一段。
尖端的有无
结果说明：
结果说明：
尖端是否接受单侧光
结论：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。
云母片：常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。
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。
知识卡片
（二）1913年，鲍森·詹森的实验
结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递到下部
顶端产生的“影响”能传到下部，那么它为什么能使得伸长区两侧生长不均匀呢
（三）1918年，拜耳的实验
黑暗中
(3)结论：
(2)自变量：
尖端放置的位置。
(1)在黑暗中可以排除单侧光对实验结果的干扰。
胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分分布不均匀造成的。
（四）1926年，温特的实验
实验组
把切下的燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时后，移去尖端，将琼脂切成小块。再将经处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，结果胚芽鞘会朝对侧弯曲生长
对照组
如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块，胚芽鞘则既不生长也不弯曲
结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的。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。
实验组
（五）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）
（六）1946年，科学家从高等植物中分离出IAA
（七）进一步研究发现，植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等，它们都属于生长素。
（八）在发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。
（九）人们把这类由植物体内产生，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，叫做植物激素。
总结：植物向光性的解释
(1)外因：
单侧光照射
(2)内因：
生长素在背光一侧含量多于向光一侧
(3)结果：
两侧生长不均匀，背光侧生长快，向光侧生长慢，从而造成向光弯曲
1.生长素产生部位：
2.生长素发挥作用部位：
3.感光部位：
4.弯曲生长的部位：
5.生长素的产生 （需要/不需要）光。
6.单侧光 （影响/不影响）生长素的分布， （影响/不影响）生长素的合成。
胚芽鞘尖端；
胚芽鞘尖端下面的一段（伸长区）
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端下面的一段（伸长区）
植物生长素
总结
不需要
影响
不影响
达尔文实验
1.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”
2.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。
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。
鲍森·詹森实验：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂块传递给下部。
拜尔实验：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
先后从尿液和高等植物中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸(IAA)进一步研究发现生长素还有苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)。
生长素的发现过程总结
判断以下各组中的胚芽鞘如何生长？
①直立生长，
②向光弯曲生长；
说明胚芽鞘的尖端是感光部位。
①直立生长，
②向光(小孔)弯曲生长；
说明向光性的产生需要单侧光照射。
①直立生长，②向光弯曲生长，③向小孔弯曲生长。
①直立生长，②向左弯曲生长。
①向右弯曲生长，
②直立生长，
③向光弯曲生长；
④向光弯曲生长，
说明生长素能透过琼脂块。
判断以下各组中的胚芽鞘如何生长？
我是生长素
我从哪里来？
我要到哪里去？
我要怎么去？
思考：自主阅读课本P93关于生长素的合成、运输与分布的内
容，完成以下问题：
二. 生长素的合成、运输与分布
(1)生长素主要的合成部位： 。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
(2)合成原料：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
生长素的合成不需要光，有无光均产生
一. 生长素的合成、运输与分布
1. 生长素的合成
一. 生长素的合成、运输与分布
2. 生长素的运输
地上部分
地下部分
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学的上端指植物的生长方向的一端
(1)极性运输：
概念：在胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中，生长素只能从形态学上端到形态学下端。
①发生部位：
②运输方式：
③运输方向：
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
主动运输(需能量、需载体)
只能从____________向运____________
形态学上端
形态学下端
(2)非极性运输：
成熟组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运输。
导管、筛管
被动运输
(3)横向运输：
受外界刺激（单侧光、重力、离心力等）
影响因素:
发生部位：
生长素的产生部位（根尖、茎尖、尖端等）
是指植物在单侧光、重力、离心力等单一刺激下，使生长素在产生部位发生的运输方式。
胚芽鞘的尖端能感受光的刺激发生横向运输，生长素由向光侧运输到背光侧。
①单侧光：
通过极性运输到尖端下面伸长区，使生长素分布不均，从而造成了弯曲生长。
当植物横向放置放时，重力使形态学上端的生长素从远地侧运输到近地侧。
②重力
上端
上端
下端
茎
所以③④为重力作用下的 运输，而①②为 运输。
横向
极性
极性运输：不受外力影响，由植物本身的遗传特性决定。
横向运输：受外界因素影响。
③离心力
旋转时，由于离心作用生长素发生横向运输，使外侧的生长素浓度多于内侧的。
（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。
总结：关于生长素运输的几点注意事项
生长素在植物体_________中都有分布，但相对集中分布在__________的部分，如 、 和 的 、 、________________和_______等处。
各器官
生长旺盛
胚芽鞘
芽
根尖
分生组织
形成层
发育中的种子
果实
产生部位＜积累部位；如顶芽＜侧芽，分生区＜伸长区
生长旺盛的部位＞衰老组织；如根尖分生区＞老根
一. 生长素的合成、运输与分布
3. 生长素的分布
二. 生长素的生理作用
1. 作用方式：
给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
(不催化细胞代谢，也不为细胞提供能量)
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
诱导
特定基因表达
产生
效应
3.生理作用:
(1)细胞水平:
(2)器官水平:
促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等。
影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定芽发生，影响花、叶和果实发育等。
思考：生长素对生长只有“促进”作用吗？
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
E
生长素浓度升高，对根生长的促进作用加强。
(1)AB段表示:
促进根生长的最适浓度。
(2)B点表示的生长素浓度是：
生长素浓度升高，对根生长的促进作用减弱。
(3)BC段表示：
(4)C点表示:
既不促进也不抑制。
二. 生长素的生理作用
4.植物生长素的作用特点：
(5)CD段表示：
随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强
三
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：
(6)从图中的E、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
小于C的算低浓度
大于C的算高浓度
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
E
二. 生长素的生理作用
4.植物生长素的作用特点
三
4. 植物生长素的作用特点——教材P94思考讨论
思考：不同浓度生长素对植物芽和茎也会有如根一样的作用结果吗？
(1)“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
提示　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。
抑制生长≠不生长
三
4. 植物生长素的作用特点——教材P94思考讨论
(2)对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
提示　一般表现为较低浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
(3)对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
提示　对于不同器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。
根、芽、茎最适浓度依次为：
10-10, 10-8, 10-4 mol/L
三
4. 植物生长素的作用特点——教材P94思考讨论
(4)在生长素浓度为10－6mol/L时，生长素对根、芽、茎的生理效应分别是什么？这说明了什么问题？
提示　生长素浓度为10－6mol/L时对根起抑制作用，对芽的作用是不促进也不抑制，对茎起促进作用。这说明不同的器官对生长素的敏感程度不同，根、芽、茎的敏感程度大小为：根＞芽＞茎。
总结得出：不同器官对生长素浓度的敏感度不同
不同植物：不同种类的植物对同一浓度的生长素敏感度不同
应用：农业生产中利用适宜浓度的生长素类似物作为除草剂。
除去单子叶植物中的双子叶杂草，同时促进单子叶植物的生长。
植物的成熟情况：
幼嫩细胞＞衰老细胞
幼嫩细胞对生长素敏感，衰老细胞则比较迟钝。
双子叶植物＞单子叶植物
4. 植物生长素的作用特点
小麦、玉米、水稻是单子叶植物，而其中的杂草往往是双子叶植物。而双子叶植物对生长素的敏感程度大于单子叶植物。
双子叶植物
单子叶植物
思考：据图分析，可选择浓度在什么范围的生长素作为除草剂？
浓度在D点附近
5.植物生长素两重性的实例——实例①除草剂
顶芽产生的生长素，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。
①概念：
植物顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
顶芽
侧芽
2
1
3
4
你能比较1,2,3,4生长素浓度的大小吗？
2>3>4>1
5.植物生长素两重性的实例——实例②顶端优势
②解除方法：
去除顶芽
保留顶芽
去掉顶芽
与社会的联系：顶端优势的应用
解除顶端优势：可以达到增产,调节植株形态。
维持顶端优势：可以充分利用阳光，达到增产。
竹子去侧枝
棉花打顶
果树整枝
材用树木
重力
原理：
根对生长素敏感，茎对生长素不敏感。
A
B
C
D
茎背地生长
←
生长
素少
←
生长
素多
←
生长较快
←
生长较慢
远地侧
近地侧
远地侧
近地侧
→
→
生长
素少
→
生长较慢
生长
素多
→
生长较快
根向地生长
重力
重力
生长素浓度：Ａ<Ｂ；Ｃ<Ｄ　
(促进)
(促进)
(促进)
(抑制)
根部：两重性
茎部：促进
5.植物生长素两重性的实例——实例③向重力性(根的向地性、茎的背地性)
现 象 是否体现两重性 生长素的作用
顶端优势
根的向重力性
茎的背重力性
植物的向光性
是
是
否
否
顶芽，低：促进
侧芽，高：抑制
远地端，低：促进
近地端，高：抑制
背光侧：高，促进强
向光侧：低，促进弱
近地端：高，促进强
远地端：低，促进弱
二. 生长素的生理作用
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）。
评价实验设计和结论
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。
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
1.这个实验的设计是否严密？为什么？
2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
讨论
讨论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。
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？
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。
3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
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。
①
②

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