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第1节
植物生长素
SW生老师
问题探讨
视频中是种子在生长过程中给予不同方向的光照其生长规律。
1. 图中植株的生长方向有什么特点？
弯向光生长。
2. 植株对这种刺激的反应有什么适应意义？
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。
讨论
视频中是种子在生长过程中给予不同方向的光照其生长规律。
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？
幼嫩部分
讨论
向光性：
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
植物受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动
植物的向性运动：
举例：
植物幼苗的向光性生长
根的向重力性生长
根的向水性生长
根的向肥性生长
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。
金丝雀虉草
①实验材料：金丝雀虉草胚芽鞘
1、达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
一、生长素的发现过程
胚芽鞘
胚芽外面的鞘状结构
胚芽鞘模式图
尖端
尖端以下（伸长区）
胚芽鞘
第一片叶
种子
①实验材料：金丝雀虉草胚芽鞘
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
②实验过程
向光弯曲生长
不生长不弯曲
向光弯曲生长
直立生长
实验①
实验②
实验③
实验④
1.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在起作用。
思考
②实验过程
实验①
实验②
实验③
实验④
2.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
尖端下部——伸长区
尖端
思考
②实验过程
该实验的对照组为_____，实验组为________；
①②对照，自变量为__________，说明胚芽鞘的向光弯曲生长与_____有关；
①③对照，自变量为_____________，说明胚芽鞘的弯曲生长与___________有关；
③④对照，自变量为__________；
①③④对照，说明胚芽鞘的感光部位在______；
①
②③④
有无尖端
尖端
尖端有无遮光
单侧光照射
遮光部位
尖端
实验①
实验②
实验③
实验④
③结果分析
达
尔
文
向光生长与胚芽鞘 有关
感光部位在胚芽鞘
造成伸长区背光面比向光面生长快
尖端向下面伸长区传递某种“影响”
尖端
尖端
单侧光引发植物向光生长
④实验结论：
是从海藻中提取出来的一种植物胶，为无色、无固定形状的固体，溶于热水。广泛应用在食品工业中，生物学研究中常作细菌培养基。
琼脂
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
2、鲍森·詹森的实验（1913）
达尔文的推测1：尖端产生了某种影响，传到下部。
琼脂片
云母片
结论：胚芽鞘顶尖产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。
4.为什么要插入琼脂片和云母片？
有化学物质可以穿过琼脂片，而使胚芽鞘下部弯曲。
思考
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。
黑暗条件
黑暗条件
现象：
自变量：
因变量：
尖端放置的位置。
尖端下部弯曲生长的方向。
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
5.拜尔为什么要选择黑暗的环境？
6.没有了光的刺激，为什么胚芽鞘还会发生弯曲？
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
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。
思考
黑暗条件
黑暗条件
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。
结论：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。
黑暗条件
黑暗条件
《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”
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。
琼脂块是否接触过尖端
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
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。
自变量：
因变量：
结论：
实验组
对照组
4、温特的实验（1926）
实验组
对照组
①设置对照组的目的是:
排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响
②在放置琼脂块前，要将其去掉尖端的胚芽鞘在蒸馏水中侵泡一段时间，原因是
去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，以去除生长素，排除内源激素对实验的干扰。
实验者 主要思路与方法
达尔文父子
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
胚芽鞘生长现象大总结
分析方法：生不生长——有无生长素，
弯不弯曲——生长素分布是否均匀
(1)常规类
③
④
向光弯曲
不生长
不弯曲
直立生长
不生长
不弯曲
扩展：
(2)遮盖类
直立生长
向光弯曲
向光弯曲
③
④
直立生长
(3)暗盒类
③
④
含生长素的琼脂块
直立生长
直立生长
向光（小孔）弯曲
直立生长
(4)插入类
⑤
⑥
直立生长
向右弯曲生长
向右弯曲生长
向左弯曲生长
直立生长
向右弯曲生长
⑦
⑧
背光弯曲生长
直立生长
⑨
向光弯曲生长
(5)旋转类
④
⑤
向中央弯曲生长
向中央弯曲生长
直立生长
向光弯曲生长
向小孔弯曲生长
直立生长
⑥
(6)移植类
含生长素琼脂块
④
⑤
直立生长
向右弯曲生长
向右弯曲
向B侧弯曲
向左弯曲
⑥
向左弯曲生长
直立生长
直立生长
直立生长
直立生长
向左弯曲生长
⑦
⑧
5、生长素的化学本质——吲哚乙酸
吲哚乙酸（IAA）化学结构式
1931年，荷兰科学家郭葛等人首先从人尿中分离出了这种物质，经过鉴定，知道它叫吲哚乙酸（IAA）。
直到1946年，人们才从高等植物中分离出了生长素,并确认它就是IAA。除IAA外还有苯乙酸（PAA）吲哚丁酸（IBA）等。
吲哚丁酸（IBA）
(1)外因:
(2)内因:
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
单侧光照射
生长素分布不均匀
6.植物向光性的原因
说明：
也有研究表明向光弯曲是单侧光照射引起某些生长抑制物质分布不均匀所致。
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，叫作植物激素（phytohormone）。
7、植物激素的概念
已知的植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。
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. 植物激素与动物激素都称作“激素”， 二者有哪些相似之处？
思考讨论
二者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。
2. 植物体内没有分泌激素的腺体，这说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显不同。植物激素与动物激素还有哪些明显的区别？
类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式
植物激素
动物激素
无特定的分泌器官
有特定的内分泌腺
一般是小分子物质
蛋白质、类固醇等
无明显的器官
器官、细胞
多样、复杂
随着体液运输
达尔文实验：胚芽鞘尖端对光敏感，尖端下部弯曲生长。
推测：尖端接受光刺激后产生了某种“影响”，传递到了下部的伸长区。
1913年，鲍森詹森实验：证明胚芽鞘尖端产生的这种“影响”，能通过琼脂片传递到下面。
1918年，拜尔实验：胚芽鞘弯曲生长，是由于尖端产生的刺激在下部分布不均匀。
推测：影响可能是物质。
1926年，温特实验：胚芽鞘尖端产生的某种物质，能以琼脂块为载体进行传递。
命名：生长素。
1934年：科学家分离出生长素（吲哚乙酸）。
1946年：科学家从植物中提取IAA。
①生长素主要的合成部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子。
②生长素由色氨酸经过一系列反应转变而来。植物没有专门的内分泌腺器官。
转变
色氨酸
1、生长素的合成
二、生长素的合成、运输与分布
部位：
极性运输 方向：
方式：
非极性运输：
部位：
横向运输
原因：
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
从形态学上端运输到形态学下端
主动运输
在成熟组织中，通过韧皮部进行
根尖、茎尖等生长素产生的部位
单侧光、重力等单一方向刺激
（不受其他因素影响）
2、生长素的运输
幼嫩部位—
极性运输
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
2、生长素的运输
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。
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
含IAA的琼脂块(a)
思维训练·评价实验设计和结论
实验前
实验后
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
空白琼脂块(a)
胚芽鞘弯曲生长
（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。
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？
不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
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。
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。
空白琼脂块(b)
形态学下端
形态学上端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
胚芽鞘既不弯曲也不生长
评价实验设计和结论
生长素在植物体各器官中都有分布，但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。
3、生长素的分布
老根（叶） 幼根（叶）
分生区 伸长区
顶芽 侧芽
＞
＜
＜
生长素的产生部位
生长素的作用部位
感光部位
弯曲生长部位
横向运输部位
尖端
下端
给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
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
1、作用方式
2、作用机制
三、生长素的生理作用
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
作用机制
生长素的作用似乎就是“促进”。真的是这样吗？
4、植物生长素的作用特点
下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用结果。
“促进”或“抑制”，是相比较于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言。
1、“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
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？
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？
一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。
思考·讨论
①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
②三种器官对生长素的敏感性大小依次是:
根 ＞芽 ＞茎
不同器官对生长素的敏感度不同。
幼嫩细胞＞衰老细胞
双子叶植物＞单子叶植物
1.曲线AB段表示：
2.B点表示的生长素浓度是：
3.BC段表示：
4.C点表示的生长素浓度对根的生长作用是：
5.CD段表示：
随生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强。
促进根生长的最适浓度
随生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱。
生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。
既不促进也不抑制
不同浓度生长素对根的作用分析
6.从图中的E、F点你可以得出什么结论？
7.图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的？抑制作用是不是不生长？
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
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。
不同浓度生长素对根的作用分析
一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长，甚至会杀死植物。
生长素发挥的作用会因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有差异。
浓度：低—促进 高—抑制 过高—杀死
器官： 根 ＞芽＞茎
成熟程度：幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝
①概念：
植物顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
（1）实例1：顶端优势
顶端优势
解除顶端优势
②顶端优势的原理：
顶芽
侧芽
(生长素)
(生长素)
极性运输
— 少 — 促进
— 多 — 抑制
顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。
（1）实例1：顶端优势
可以增产，调节植株形态等
如: 棉花摘心、果树整枝、园艺修剪、移栽促进根系发育。
去掉顶芽后，侧芽附近的生长素来源暂时受阻，浓度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动、加快生长。
解除顶端优势
（1）实例1：顶端优势
③ 顶端优势的应用
维持顶端优势
可以增产。
如: 树木成材。
自然界的植株呈宝塔形，可以充分利用阳光。
（1）实例1：顶端优势
③ 顶端优势的应用
C
D
A
B
(促进)
(促进)
(促进)
(抑制)
②根茎对生长素的敏感程度不同
解释:
①在重力作用下生长素分布不均匀
表示生长素的相对含量
根部:促进、抑制
茎部:促进
向地性生长
茎背地生长
（2）实例2：根的向地性和茎的背地生长
根向地性生长
茎背地生长
当幼苗横放时，由于重力的作用，生长素发生横向运输，在近地侧浓度较高，即：B＞A，D＞C；（重力引起横向运输）
茎对生长素敏感性低，C、D两侧都是促进作用，且D侧促进作用更强，使茎背地弯曲生长；
根对生长素敏感性高，B侧浓度高，抑制生长，因此生长速度A＞B，使根向地弯曲生长，这体现了生长素生理作用的两重性。
A
B
C
D
（2）实例3：除草剂
原理：不同的植物对生长素的敏感程度不同，双子叶植物>单子叶植物
应用：在单子叶农作物田里面施加适量浓度（如10－4mol/L）的生长素类似物，除去双子叶杂草
（2）实例4：促进果实发育——无子番茄、辣椒
胚珠
种子
生长素
果实
子房
操作：花蕾期 → 去雄 → 喷洒一定浓度生长素类似物
在种子发育的过程中，胚合成大量的生长素，促进子房发育成果实。
（2）实例5：促进扦插枝条生根（促进器官与组织的分化）
扦插前，用一定浓度的生长素类似物溶液浸泡插枝下端，可以使扦插的枝条容易生根成活。
扦插前，用一定浓度的生长素类似物溶液浸泡插枝下端。
我国宋代著作《种艺必用》中，记载了一种促进枝条生根的方法：“凡嫁接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，用小便浸之。又晒干，筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝.......则根生。”
此外还有……
保花
疏果
相关曲线 曲线含义
不同浓度生长素的生理 作用不同，表现为两重性
总结： 生长素生理作用的曲线分析解读
①a点:
既不促进生长也不抑制生长；
②a～c段:
随生长素浓度升高，对生长的促进作用逐渐增强；
③c点:
促进生长的最适浓度，促进效果最好；
④c～e段:
仍为促进生长的浓度，只是随生长素浓度升高，对生长的促进作用逐渐减弱；
⑤e点:
既不促进生长，也不抑制生长；
⑥b、d两点:
生长素浓度虽然不同，但促进效果相同；
⑦f点:
抑制生长
相关曲线 曲线含义
表示不同器官对生长素的敏感程度不同，其大小依次为根>芽>茎
表示不同植物对生长素的敏感程度不同，双子叶植物比单子叶植物敏感
总结： 生长素生理作用的曲线分析解读
课堂小结
植物生长素
生长素的
生理作用
生长素的合成、运输与分布
细胞水平：促进细胞伸长
器官水平：调节生长发育
特点:
低浓度促进
高浓度抑制
生长素的发现过程
达尔文实验
鲍森.詹森实验
拜尔
实验
温特
实验
生长素的分离

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