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第二节 植物激素调节植物生命活动
第5章 植物生命活动的调节
浙科版（2019）选择性必修一
学习目标
举例说明几种主要植物激素的作用
举例说明不同植物激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
举例说明植物生长调节剂的类型以及它们在生产中的应用
继生长素之后，人们又逐渐发现了其他多种植物激素，不断探明植物激素在植物生命活动中的调节作用，并将它们广泛应用于农业生产和园艺栽培中。
植物激素的主要类型有生长素类、细胞分裂素类、赤霉素类、脱落酸和乙烯等。这五大类植物激素在植物生命活动中是如何发挥调节作用的
新课导入
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成熟的果实中富含乙烯，它可以对邻近的果实产生影响。乙烯也是一种植物激素。除了乙烯和生长素以外，植物体内还存在赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯（第六类植物激素）等植物激素。
生长素
细胞分裂素
赤霉素
脱落酸
乙烯
植物激素的种类
油菜素内酯
生长素、细胞分裂素和赤霉素起促进作用
资料1 1955年，科学家在培养烟草髓部组织时，偶然在培养基中加入放置已久的鲑鱼精子DNA，发现细胞分裂明显加快。如加入新鲜的DNA，则完全无效。可是，当把新鲜的 DNA和培养基一起高压灭菌后，则又能促进细胞分裂。后来从高压灭菌过的DNA降解物中分离出一种能够促进细胞分裂和不定芽形成的小分子化合物，被命名为激动素（kinetin）。最早发现并纯化的天然细胞分裂素是从未成熟玉米种子的胚乳中分离到的一种激动素类似物，被命名为玉米素（zeatin）。随后，人们又相继发现了多种具有类似生理活性的化合物。这些物质都是腺嘌呤的衍生物，被后人统称为细胞分裂素。
细胞分裂素的发现
生长素、细胞分裂素和赤霉素起促进作用
细胞分裂素
合成部位：
分布
主要作用：
细胞水平：促进有丝分裂所需的特定蛋白质的合成和活化，从而促进细胞分裂
个体水平：促进植物向上生长，促进侧芽生长、果实生长、种子萌发，延缓叶片衰老等。
主要在根尖合成，发育中的果实也是合成的重要部位。
主要分布于细胞分裂旺盛的部位，如根尖、茎尖、发育中的果实和萌发的种子等。
生长素、细胞分裂素和赤霉素起促进作用
资料2：1926年，科学家观察到，当水稻感染了赤霉菌后会疯长（恶苗病），比正常植株高50%以上，但结实率大大降低。研究者将赤霉菌培养基的滤液喷洒到健康水稻幼苗上，发现这些幼苗虽未感染赤霉菌，但也出现了恶苗病症状。这说明什么？
赤霉素的发现
恶苗病植株
正常植株
导致水稻患恶苗病的不是赤霉菌菌体，而是赤霉菌产的某化学物质
生长素、细胞分裂素和赤霉素起促进作用
赤霉素的发现
资料3：1935年，科学家从赤霉菌培养基滤液中分离出致使水稻患恶苗病的物质，命名为赤霉素（简称GA）。20世纪50年代，科学家从赤霉菌培养液中分离和鉴定了可导致水稻患恶苗病的三种不同的赤霉素，分别命名为GA1、GA2、GA3。以上资料能不能确定赤霉素是植物激素呢？并说明理由。
不能确定赤霉素是植物激素。因为科学家们只是从赤霉菌的培养液中得到了这种化学物质，还没有证实植物自身能合成这种物质。
资料4：1958年，人们从红花菜豆未成熟的种子中提纯了赤霉素GA1。后来又陆续发现了植物体内有多种赤霉素。20世纪50年代,科学家发现被子植物体内存在赤霉素。科学家进一步研究发现赤霉素在植物体中普遍存在,并包括很多种。
终于，我们确认植物体内可以产生赤霉素，赤霉素属于植物激素。
生长素、细胞分裂素和赤霉素起促进作用
赤霉素
合成部位：
主要作用：
主要在成熟的绿叶和果实中合成。
抑制生长，促进叶片和果实脱落，保持休眠，提高植物抗逆性。当植物大量失水枯萎时，叶片中脱落酸浓度会升高，引起气孔迅速关闭，从而削弱蒸腾作用，减少水分的进一步流失。
A
B
喷施赤霉素植株(B)和对照组(A)
脱落酸
合成部位：
主要分布
主要作用：
将要脱落的器官和组织含量多
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。
气孔关闭对ABA的响应：气孔在光照下开放，与环境进行气体交换(左)。ABA处理在光照下关闭气孔(右图)。这减少了在干旱胁迫条件下白天的水分流失。
主要在成熟的绿叶和果实中合成。
脱落酸和乙烯帮助植物度过不良环境
乙烯
合成部位：
主要作用：
高等植物的各器官均能产生乙烯，其中萌发的种子、凋谢的花朵、成熟的果实，释放乙烯较多。
在果实的成熟过程中起重要作用，其催熟作用在蔬菜瓜果的保鲜方面被广泛应用。当植物体在面临各种不利的环境条件时，乙烯的释放量都会增加。增加的乙烯会加快受上述环境因素影响的叶片或者果实的脱落，从而增强植物体的抗逆性。
脱落酸和乙烯帮助植物度过不良环境
脱落酸和乙烯帮助植物度过不良环境
思考·讨论：
思考：在自然界中存在这样一种现象：小麦、玉米在即将成熟的时，如果经历持续一段时间的干热之后又遇大雨的天气，种子就容易在穗上发芽。（研究表明：脱落酸在高温条件下容易分解）
出现这种现象的原因：
①脱落酸能促进种子休眠，抑制种子萌发。持续一段时间的高温，使种子中脱落酸降解，无法休眠。
②大雨天气又给穗上的种子提供了萌发所需要的水分。
不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
讨论1：在果实的细胞分裂过程中哪些激素在起作用？
细胞分裂素、生长素、赤霉素等。
讨论2：当苹果果实成熟时哪些激素含量升高？为什么？
乙烯和脱落酸
讨论3：由上述各种激素变化能得出什么结论
果实发育及成熟过程中是多种激素共同协调起作用的。
资料1 在实验条件下，离体的植物细胞，在只有生长素的条件下，会形成大量多核细胞。如果同时存在细胞分裂素，就能促进细胞迅速分裂。
问题：生长素和细胞分裂素如何调节细胞分裂 两者有何关系
生长素促进细胞核分裂，细胞分裂素促进细胞质分裂;在促进细胞分裂方面，二者表现为协同作用
不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
生长素高
细胞分裂素低
诱导脱分化和根的形成
生长素低
细胞分裂素高
诱导再分化和芽的形成
生长素适中
细胞分裂素适中
愈伤组织保持生长而不分化
不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
资料2 赤霉素处理马铃薯，可促进其发芽。所谓胎萌现象，是指种子在脱离母体前就开始萌发的现象，脱落酸（ABA）合成缺陷型突变体经常会出现胎萌现象，而外源ABA可抑制胎萌现象。
清水处理
赤霉素溶液处理
ABA合成缺陷突变体玉米的果穗
问题：以上事实说明脱落酸和赤霉素在调节种子萌发上具有什么关系？
赤霉素可以打破种子休眠；脱落酸可促进并维持种子休眠。二者之间作用效果相反
不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
资料3 拟南芥赤霉素(GA)缺陷型突变体的种子GA含量极低，在缺乏外源GA的培养基上是不能发芽的。若诱变处理，筛选出能够发芽的突变株，发现不是能合成GA的回复突变株，而是脱落酸(ABA)缺陷型突变株。检测发现这种双突变株种子内两种激素的绝对水平都极低。只是ABA与GA的比值与野生型相同。
问题：由此说明ABA和GA在调节种子萌发时有什么特点？
种子的休眠与萌发并非取决于两种激素的绝对含量，而是由二者比例(相对含量)决定的，ABA与GA比值较高促进休眠，反之促进萌发。
不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
脱落酸
较高
赤霉素
较低
雌花
雄花
决定器官生长、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。
资料4
不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
资料5 生长素和乙烯在代谢之间的相互作用
问题：为什么低浓度的生长素促进生长，高浓度的生长素抑制生长？
低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来会抑制生长素促进细胞伸长的作用。
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
在玫瑰葡萄园种植过程中，合理施用人工合成的赤霉素、细胞分裂素类物质，可以提高葡萄结果率和单果质量，提高果实无核化程度。但是如果施用不合理，可能会造成果实空心等问题。
葡萄植株里有自身合成的植物激素，为什么还要施用人工合成的植物激素类物质呢？
仅靠葡萄植株自身合成的植物激素来调节植株的生长发育，不能满足人们对葡萄产量或品质的需要；适当施用人工合成的植物激素类物质，可以提高作物产量或提升产品品质。
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
1.植物生长调节剂的概念：
人们合成和筛选出的许多化学结构和生理特性与植物激素相似的活性物质。
2.植物生长调节剂的优点：
原料广泛、容易合成、效果稳定（没有分解调节剂的酶）。
植物激素
缺点：一般含量极微，而且到了体外常常性质不稳定，应用中面临难以提取、不易保存或者成本过高等问题。
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
3.植物生长调节剂的类型：
生长素类植物生长调节剂
其他植物生长调节剂
2,4-D、NAA、IBA等
赤霉素、脱落酸、乙烯利、6-BA、矮壮素等。
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
4.植物生长调节剂的应用：
①2,4-D可以防止番茄、甜椒等落花落果，促进马铃薯发芽并提高产量，诱导形成无籽番茄，浓度高时还可以用作除草剂；
防止落花落果
马铃薯发芽
无籽番茄
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
4.植物生长调节剂的应用：
②NAA和IBA：促进各类植物扦插枝条生根，防止落花落果，促进生长等。两者还常常被复合加工成为混合制剂，其生理活性更高，使用范围更广。
防止落花落果
促进插条生根
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
5.植物生长调节剂的作用：
（1）提高作物产量，改善产品品质等
（2）能减轻人工劳动：减少园林植物的修剪次数
6.负面影响：
（1）使用不当，可能影响作物产量和产品品质；
（2）过量使用，可能对人体健康和环境带来不利影响；
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
2,4,5-三氯苯氧基乙酸(2,4,5-T)与2,4-D很相似，曾被广泛用作广谱除草剂。在越南战争中，美军为使藏身于密林之中的越南游击队完全暴露于美军的火力之下，曾用飞机向越南丛林中喷洒了大量的丛林落叶剂，使树木落叶。该药剂的主要成分就是2,4,5-T。2,4,5-T在生产过程中，无法避免地会产生少量的二噁英(dioxins)杂质。
小资料：
植物生长调节剂在农业生产中得到广泛应用
二噁英是一类剧毒的有机化合物，只要十亿分之几的剂量就能导致肝或肺的疾病、白血病、流产、生育缺陷等，甚至直接导致实验动物死亡。二噁英化学性质稳定，不容易被降解，并能通过食物链富集。越南战争后，越南人民及参战的美国老兵都深受其害。1979年美国已经基本禁止了2,4, 5-T的使用。
小资料：
油菜素内酯
第六类植物激素
合成部位：
主要作用：
植物体内
促进茎、叶细胞的扩展和分裂；
促进花粉管生长、种子萌发等。
除五类植物激素，植物体内还有些天然物质也起到调节生长发育的作用。其中，油菜素内酯被称为第六类植物激素，可以促进茎、叶细胞的扩展和分裂，促进花粉管生长、种子萌发。
课外读
油菜素内酯
合成部位：
主要作用：
植物体内
促进茎、叶细胞的扩展和分裂；
促进花粉管生长、种子萌发等。
除上述五大类植物激素之外，随着研究的不断深入，近年来科学家发现植物体内还存在其他天然的植物激素，如油菜素内酯、多胺、茉莉酸、水杨酸等，对植物的生长发育起促进或者抑制作用，尤其在提高植物的抗逆性或抗病能力方面发挥着重要作用
课外读
课外读
茉莉酸
合成部位：
主要作用：
高等植物体内
①生长抑制剂，提高植物的抗逆性； ②增强植物对病虫和机械伤害的防卫能力。
课堂小测
1.下列有关植物激素的叙述，错误的是( )
A.在苹果的发育过程中，生长素和脱落酸协同发挥作用
B.赤霉素可通过促进芦苇细胞伸长使纤维长度增加
C.赤霉素与生长素共同调节豌豆苗茎段的正常伸长生长
D.在植物适应环境变化的过程中，需要多种激素相互作用、共同调节
答案：A
解析：在苹果的发育过程中，生长素促进果实的生长发育，而脱落酸抑制细胞分裂，生长素和脱落酸不具有协同作用，A错误；赤霉素可通过促进芦苇细胞伸长使纤维长度增加，B正确； 低浓度的生长素促进豌豆苗茎段的生长，高浓度的生长素促进乙烯的合成，乙烯抑制豌豆苗茎段的生长，共同调节豌豆苗茎段的正常伸长生长，C正确；在植物适应环境变化的过程中，需要多种激素相互作用、共同调节，D正确。
课堂小测
2.下列关于农业生产措施或作物生理现象的分析，不正确的是( )
A.水稻感染赤霉菌后会出现植株疯长的现象，主要与赤霉素有关
B.茄子开花期间遇到连续阴雨天气，可喷洒适量生长素以避免减产
C.“一个烂苹果会糟蹋一筐好苹果”，这种现象主要与脱落酸有关
D.成熟种子经历持续干热后又遇大雨会在穗上发芽，与脱落酸被降解有关
答案：C
解析：赤霉素具有促进茎伸长的作用，水稻感染赤霉随后，赤霉菌产生赤霉素导致水稻植株疯长，A正确;茄子的食用部分主要由子房发育而来，生长素能促进子房的发育，故茄子开花期间遇到连续阴雨天气，可喷洒一定浓度的生长素以避免减产，B正确;乙烯是气体，且能促进果实成熟，“一个烂苹果会糟蹋一筐好苹果”，与这种现象有关的植物激素主要是乙烯，C错误：;脱落酸的作用是维持种子休眠，小麦种子成熟时，若经历持续的干热会导致脱落酸降解，脱落酸减少使种子萌发不受抑制，遇大雨则会在穗上发芽，D正确。
感谢同学们的观看

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