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第一节
植物生长素
第5章 植物生命活动的调节
生长素的合成、运输与分布
生长素的发现历程
生长素的生理作用
01
02
03
目录
问题探讨
图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。
1.该植物的生长方向有什么特点？
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意义？
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:
长时间单侧光刺激，引起植株弯向有阳光处生长。这样可以使植株获得更多阳光，从而通过光合作用合成更多有机物，满足自身生长发育的需要。
幼嫩部分。
弯向窗外生长。
一、生长素的发现历程
（一） 达尔文和他儿子的实验
19世纪末，达尔文和他的儿子设计了实验来探讨植物向光性的原因。
单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物叫做胚芽鞘，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。
金丝雀 草胚芽鞘
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、生长素的发现历程
（一）达尔文和他儿子的实验
实验发现在受到单侧光照射时：
第①组胚芽鞘向光弯曲生长；
第②组胚芽鞘不生长不弯曲；
第③组胚芽鞘直立生长；
第④组胚芽鞘向光弯曲生长。
①
②
③
④
图5-1 达尔文的实验示意图
一、生长素的发现历程
1.遮盖胚芽鞘尖端和它下面一
段的目的是什么呢？
2.胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？
3.感受单侧光刺激的又是哪一部分？
4.你怎样解释这一结果呢？
采用排除法，观察某部位不受单侧光刺激时系统的反应，从而确定是哪一部分起作用。
①
②
③
④
图5-1 达尔文的实验示意图
一、达尔文和他儿子的实验
尖端下面的一段（伸长区）。
尖端。
一、生长素的发现历程
达尔文提出，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。
科学重视实证。达尔文注意到人们熟视无睹的现象，并且设计了简单而又富有创造性的实验来研究，而不是凭主观臆测来解释。
（一）达尔文和他儿子的实验
①
②
③
④
图5-1 达尔文的实验示意图
一、生长素的发现历程
（二） 鲍森·詹森的实验
实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
这种“影响”究竟是什么呢？在达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。
图5-2 鲍森·詹森的实验示意图
一、生长素的发现历程
这种“影响”究竟是什么呢？在达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。
（二） 鲍森·詹森的实验
在去除尖端的胚芽鞘上只放琼脂片，在单侧光条件下观察胚芽鞘的生长。
结果：胚芽鞘不弯曲生长。
结论：琼脂片不会引起胚芽鞘
弯曲生长。
如何排除琼脂片的影响呢？
图5-2 鲍森·詹森的实验示意图
一、生长素的发现历程
尖端产生的“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？
可能因为该“影响”在向光侧和背光侧的分布存在差异。
（三） 拜尔的实验
实验证明，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。
图5-3 拜尔的实验示意图
一、生长素的发现历程
这些实验初步证明尖端产生的“影响”可能是一种化学物质，这种化学物质在尖端以下部位分布不均匀，造成了胚芽鞘的弯曲生长。
（四） 温特的实验
结果：胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。
如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块，胚芽鞘既不生长也不弯曲。
图5-4 温特的实验示意图
一、生长素的发现历程
这些实验初步证明尖端产生的“影响”可能是一种化学物质，这种化学物质在尖端以下部位分布不均匀，造成了胚芽鞘的弯曲生长。
（四） 温特的实验
图5-4 温特的实验示意图
实验进一步证明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。
一、生长素的发现历程
达尔文
胚芽鞘尖端感受单侧光刺激
尖端向下面伸长区传递某种“影响”
伸长区背光面比向光面生长快
鲍森·詹森：尖端的“影响”可以透过琼脂片下传
拜尔：尖端产生的影响在其下部分布不均匀
温特：胚芽鞘的弯曲生长的确是由一种化学物质引起的，并把这种物质命名为生长素。
一、生长素的发现历程
植物具有向光性的原因：
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。
主要观点认为：尖端感受单侧光刺激后，引起了生长素（在尖端）由向光侧到背光侧的横向运输。
一、生长素的发现历程
温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样做出这个推测答案的？
没有。
他是以事实为依据进行严密的逻辑推理，并加以一定想象进行推测的。
生长素究竟是什么物质呢？
一、生长素的发现历程
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）。但是，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将其分离出来，并确认它也是吲哚乙酸（IAA）。
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，他们都属于生长素。
图5-5 吲哚乙酸化学结构式
一、生长素的发现历程
由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育具有显著影响的微量有机物，叫做植物激素。
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。
科学家陆续又发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。
植物体内产生
体内传递
植物体内含量极少
显著影响植物生长
一、生长素的发现历程
关于植物向光性生长的原因，目前还有争议。有学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均造成的。
一、生长素的发现历程
胚芽鞘弯曲生长
胚芽鞘两侧生长素分布不均
单侧光刺激
生长素在尖端发生横向运输
（向光侧→背光侧）
A
练习题 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，并分别从不同方向给以光照（如图）。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
一、生长素的发现历程
胚芽鞘弯曲生长
胚芽鞘两侧生长素分布不均
单侧光刺激
含有生长素的琼脂块
一、生长素的发现历程
拓展题1. 图中先将切下的胚芽鞘尖端放在A、B两个琼脂块上，给以单侧光照射。一段时间后，将A、B两个琼脂块放在去除尖端的胚芽鞘上。请分析图中的胚芽鞘生长情况。
单侧光刺激
尖端生长素从向光侧到背光侧横向运输
琼脂块A中生长素多于B
胚芽鞘中生长素左侧多于右侧
向右侧（B侧）弯曲
二、生长素的合成、运输与分布
1.生长素合成的部位主要是_____________________________。
2.生长素合成的前体主要是________。
（一）生长素的合成（高频考点）
色氨酸
吲哚乙酸
色氨酸
芽、幼嫩的叶、发育中的种子
二、生长素的合成、运输与分布
（二）生长素的分布（高频考点）
植物体各器官中都有分布，相对集中分布在生长旺盛的部分。
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。
【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？
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。
讨论3.如果要验证上述结论，应该对实验方案如何改进？
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。
二、生长素的合成、运输与分布
（三）生长素的运输
1.极性运输：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端单向运输到形态学下端。极性运输是一种主动运输。
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
生长素极性运输示意图
图片来源于网络
二、生长素的合成、运输与分布
（三）生长素的运输
1.极性运输：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端单向运输到形态学下端。极性运输是一种主动运输。
2.非极性运输：成熟的组织中，生长素同其他有机物一样，通过输导组织进行运输。
课前提问
一、概念原因类
1、胚芽鞘向光弯曲生长的原因
2、植物激素的概念
二、填空
1、生长素主要的合成部位是 。
2、生长素的前体是 。
3、 、 、 都属于生长素。
4、生长素只能从 运输到 ，称为极性运输。
极性运输是一种 运输。
课前提问
三、判断
1、胚芽鞘尖端感受到光刺激后，尖端产生的生长素发生
横向运输，导致向光侧生长素浓度低于背光侧，从而
向光弯曲生长。（ ）
2、拜尔的实验证明，胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产
生的生长素在其下部分布不均匀。（ ）
3、生长素运送到作用部位会对代谢起催化作用。（ ）
4、在成熟组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运
输。（ ）
5、温特提取出促进植物生长的物质，并把它命名为生长
激素。（ ）
内容导航
生长素的合成、运输与分布
生长素的发现历程
生长素的生理作用
01
02
03
目录
三、生长素的生理作用
（一）作用方式：
（二）作用机制：
给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
不构成细胞结构、不提供能量、不起催化作用
细胞水平
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，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。
特定基因表达，产生效应
分子水平
生长素与某种蛋白质特异性结合
细胞内一系列信号转导
诱导
基础
三、生长素的生理作用
（三）生长素的作用特点
讨论1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
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？
较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
相对于“对照组”(即自然生长或加蒸馏水处理的组别)而言的。
三、生长素的生理作用
【深化】不同浓度生长素作用（对根）曲线分析
曲线AB段表示：
B点对应的浓度为：
曲线BC段表示：
C点的生长素浓度对根生长的效应是：
曲线CD段表示：
E、F表示：
在一定范围内，随生长素浓度升高,对根生长的促进作用逐渐增强。
促进根生长的最适浓度
超过最适浓度，随生长素浓度升高，对根生长的促进作用逐渐减弱
既不促进也不抑制
随生长素浓度升高，对生长的抑制作用逐渐增强
生长素浓度虽然不同，但促进效果相同
根长不长？
三、生长素的生理作用
（三）生长素的作用特点
讨论3.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？
根、芽、茎的最适生长素浓度分别为10－10 、10－8 、10－4 mol/L
敏感程度：①根 芽 茎
记 ②幼嫩细胞 衰老细胞
③双子叶植物 单子叶植物
＞
＞
＞
＞
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的差异。
三、生长素的生理作用
（四）生长素的应用
顶端优势
顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象。
1.概念
2.原因
顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高，侧芽的发育受到抑制。
顶端优势（左）及其解除（右）
思考：研究发现植物的根也有顶端优势，分析主根和侧根的生长素浓度大小？
三、生长素的生理作用
（四）生长素的应用
3.应用
适时摘除棉花的顶芽以促进侧芽的发育，从而使它多开花、多结果
园艺师适时修剪景观树木,让树木发出更多的侧枝，使树型圆润、丰满
图片来源于网络
本节小结
植物生长素
合成部位：主要是芽、幼嫩的叶和发育中的种子
运输
极性运输：从形态学上端到形态学下端单向运输
非极性运输：成熟组织中，通过输导组织进行运输
分布：相对集中分布在生长旺盛的部分
生理作用
细胞水平：促进细胞伸长、生长、诱导细胞分化
器官水平：影响器官的生长、发育
作用特点：
较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长
课堂训练
1.下列关于植物生命活动调节的叙述，正确的是（　　）
A．生长素在细胞水平的作用是其在器官水平作用的基础
B．生长素在从形态学上端向形态学下端极性运输过程中不会消耗能量C．生长素对植物的根、芽、茎只有促进作用，没有抑制作用
D．植物激素与动物激素一样，都是由特定器官产生的微量的、具有调节作用的物质
A
植物激素与动物激素的异同（课下记）
类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式
植物激素 无特定的分泌器官 一般是小分子物质 无明显的靶器官 多样、复杂
动物激素 有特定的内分泌腺或细胞 蛋白质、类固醇等 靶器官、靶细胞 随体液运输
相同点 都是调节生命活动的化学物质，都能从产生部位运输到作用部位发挥作用，且都具有微量、高效的特点。
课堂训练
2.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
课堂训练
3.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。

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