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(共40张PPT)
第1节 植物生长素
第5章 植物生命活动的调节
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。
向光性
植物为什么具有向光性？
感光部位在哪里？如何影响植物向光弯曲生长？
生活中的植物的向光性
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
金丝雀虉草
胚芽鞘
胚芽鞘模式图
尖端
尖端下部
（1）实验材料：禾本科植物金丝雀虉（yì）草
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
（2）实验过程及现象
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
实验①
实验②
实验③
实验④
条件：
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
现象：
合作探究五：哪些组可以形成对照实验？各对照实验的自变量是什么？通过对照能分别得出什么结论？
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
实验①
实验②
实验③
实验④
条件：
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
现象：
（2）实验过程及现象
实验①②形成对照，
自变量是 ，说明 。
尖端的有无
胚芽鞘的生长和弯曲与尖端有关
思考：控制自变量的方法是？
“减法原理”：减少某种因素，观察其对实验结果的影响。
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
（2）实验过程及现象
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
实验①
实验②
实验③
实验④
条件：
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
现象：
实验①④形成对照，
自变量是 ，说明 。
实验①③形成对照，
自变量是 ，说明 。
尖端是否感光
向光性与尖端感受单侧光有关
向光性与尖端下部伸长区感受单侧光无关
尖端下部是否感光
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
（2）实验过程及现象
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
实验①
实验②
实验③
实验④
条件：
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
现象：
实验③④形成对照，再加上实验①的空白对照，
单一变量是 ，
可以得出的结论是 。
遮光部位不同
感受单侧光引起向光性的是尖端
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
（2）实验过程及现象
弯向光源生长
不生长也不弯曲
直立生长
弯向光源生长
实验①
实验②
实验③
实验④
条件：
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
现象：
思考：遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么？（教材P91侧旁思考）
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能感受单侧光刺激。
一、生长素的发现过程
(一)达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
（3）实验结论及推测
疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？
现象：发生弯曲生长的部位是尖端下部伸长区
结论1：胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
结论2：胚芽鞘的感光部位在尖端
①尖端产生了某种“影响”，传到下部
②下部弯曲生长是因为背光侧生长的快（尖端产生的“影响”在下部分布不均）
推测
①“影响”是什么？
未解之谜：
②“影响”能否向下传递？
③为什么伸长区背光面比向光面生长快？
一、生长素的发现过程
2.鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）的实验（1913年）
琼脂：海藻中提取的多糖，加水高温融化后可做成果冻样胶体。常用作培养基的凝固剂，物质可在琼脂中扩散而性质不变。
（2）实验结论：
（1）实验处理及现象：
胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
一、生长素的发现过程
2.鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）的实验（1913年）
问题：詹森的实验严谨吗？如果不严谨，该如何改进？
没有形成单一变量，无法排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的结论。
实验不足：
琼脂片
不生长
不弯曲
实验改进
如果将琼脂片换成云母片，胚芽鞘的生长状况是什么样的？
一、生长素的发现过程
2.鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）的实验（1913年）
云母片
云母片：常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。
云母片
不生长
不弯曲
胚芽鞘尖端产生的“影响” 可透过琼脂片传给尖端下部。
顶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？
因为可以透过琼脂片向下传递，所以可能是一种化学物质。
一、生长素的发现过程
3.拜尔实验(1918年)
黑暗环境
右侧
左侧
1.自变量、因变量是什么？实验现象是什么？
自变量：尖端放置的位置
因变量：尖端下部弯曲生长的方向
实验现象：朝对侧弯曲生长
2.为什么要选择黑暗的环境？
排除光的影响，控制变量
3.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。
通过上述分析，能得出什么结论？
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
《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种“影响”
推测2：这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
詹森的实验验证
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。
这种“影响”是什么
究竟是不是化学物质呢？如果是，是哪种化学物质？
一、生长素的发现过程
4.温特实验（1926年）
琼脂
胚芽鞘尖端产生的”影响”可转移到琼脂块中
实验组
思考：可否就此得出胚芽鞘尖端产生了某种促进生长的物质？为什么？
缺乏实验对照，无法排除琼脂块的影响
未接触尖端的琼脂
对照组
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
P92旁栏思考:
温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样作出这一推测的？
没有。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。要得出这样的结论，既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理，还需要一定的想象力。
一、生长素的发现过程
达尔文
鲍森·詹森
拜尔
温特
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。
一、生长素的发现过程
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含量极少，直到1946年，人们才从高等植物中分离出了生长素，并确认它也是IAA。除IAA外，还有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸 ( IBA ) 等，它们都属于生长素。
吲哚乙酸（IAA）化学结构式
生长素的化学本质
一、生长素的发现过程
小结：
① 感受光刺激的部位在 ；
而向光弯曲的部位在 。
② 生长素由 产生，并向下运输，促使下部生长。
③ 单侧光只影响生长素的 ，使向光侧生长素分布较 ，背光侧生长素分布较 ；
④ 胚芽鞘尖端以下的伸长区背光侧生长较 ，向光侧生长较 ，从而造成胚芽鞘的向光弯曲生长。
⑤ 生长素的化学本质是 。
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端下部
胚芽鞘尖端
分布
少
多
快
慢
吲哚乙酸(IAA)
请根据相关结论解释植物向光生长的原因
一、生长素的发现过程
(1)外因:
(2)内因:
单侧光照射
生长素分布不均匀
植物向光性的原因分析
背光侧
向光侧
生长素多
生长素少
生长慢
生长快
结果：向光弯曲生长
生长素横向运输
一、生长素的发现过程
5.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。
（1）概 念
（2）种 类
（3）作 用
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。
生长素，赤霉素，细胞分裂素，脱落酸，乙烯等
植物激素与动物激素都称作“激素”， 二者有哪些相似之处呢？请小组讨论完成。
一、生长素的发现过程
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
植物激素与动物激素的比较：
课堂小结
二、生长素的合成、运输与分布
1.生长素的合成
(1)合成部位：主要是芽、幼嫩的叶、发育中的种子。
(2)合成原料：生长素由色氨酸经过一系列反应转变而来。
转变
思考：生长素的合成需要光吗？
二、生长素的合成、运输与分布
2.生长素的分布
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）
生长素合成部位主要在
芽、幼叶等
植物全身
？
二、生长素的合成、运输与分布
3.生长素的运输
极性运输
非极性运输
横向运输
胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中，
只能从形态学上端到形态学下端
☆极性运输是细胞的主动运输
成熟组织中，通过输导组织进行非极性运输
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
在一些细胞分裂特别旺盛的地方,受_________________(如单侧光、重力、离心力)的影响,生长素在形态学上端也可以_____________。
外界某些刺激
横向运输
三、生长素的生理作用
生长素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，它不像酶那样催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是作为信号分子，给细胞传递信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2.生长素的作用机理:
生长素
生长素受体
特异性结合
引发
细胞内一系列信号转导
特定基因表达
产生效应
诱导
1.生长素作用方式：
三、生长素的生理作用
3.生长素的生理作用
从细胞水平上看，
生长素促进细胞纵向伸长生长、诱导细胞分化；
从器官水平看，
生长素影响器官的生长、发育
如促进侧根和不定根发生，影响花，叶，果实发育等。
生长素的作用似乎就是“促进”，真的是这样吗？
三、生长素的生理作用
4.生长素的作用特点
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。
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：
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
(5)CD段表示：
随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。
(6)据图分析能否找到两个生长素浓度不同，但对根的促进效果相同的浓度点
最适浓度点左右两侧有一大一小两个浓度点，起相同效果的促进作用，如（E、F）。
以上曲线说明了生长素的什么特性
4.生长素的作用特点
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：
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
4.生长素的作用特点
抑制生长≠不生长
不同浓度生长素对根作用效果不同。表现为低浓度促进生长高浓度抑制生长。
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？
三、生长素的生理作用
4.生长素的作用特点
（7）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
不同种类的植物对生长素的敏感程度不同。
根> 芽> 茎
敏感度：幼嫩的细胞>成熟的细胞
三、生长素的生理作用
5.生长素作用特点的应用--除草剂
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
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
三、生长素的生理作用
5.生长素作用特点的应用--顶端优势
(1)概念： 优先生长， 生长受到抑制的现象。
(2)形成原因
(3)解除方法： 。
(4)应用：棉花打顶，果树剪枝等。
a.解除顶端优势
b.保留顶端优势
顶芽
侧芽
摘除顶芽
保留顶芽
去掉顶芽
三、生长素的生理作用
5.生长素作用特点的应用--根的向地性、茎的背地性
重力
幼苗水平放置一段时间后，
地上部分背地生长，
地下部分向地生长，
尝试利用所学知识作出合理解释。
三、生长素的生理作用
生长速度：
茎的负向地性：
生长素浓度：
A B
<
A B
<
促进
促进
促进
抑制
C D
根的向地性：
生长速度：
C D
<
>
生长素浓度：
5.生长素作用特点的应用--根的向地性、茎的背地性
（体现了两重性）
（未体现两重性）
三、生长素的生理作用
现 象 是否体现两重性 生长素的浓度及作用
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
三、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）。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。
思维训练
三、生长素的生理作用
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？
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。
思维训练
THANK YOU

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