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第3节　植物生长调节剂的应用
第5章　植物生命活动的调节
1.植物生长调节剂
概念：
人工合成的，对植物的生长发育有调节作用的化学物质。
优点：
原料广泛、容易合成、效果稳定
类型
分子结构和生理效应与植物激素类似,如 吲哚丁酸
分子结构与植物激素完全不同，但具有与植物激素类似的生理效应。如 α-萘乙酸（NAA）、矮壮素等。
【提醒】植物生长调节剂不像植物体内的激素那样易受氧化酶破坏，因而效果稳定。
1.植物生长调节剂
项目 植物激素 植物生长调节剂
来源 植物一定部位产生 人工化学合成
生理作用 对植物生长发育进行调节
作用后去向 被相应的酶分解失活 残留在植物体内继续发挥作用
作用效果 短暂，只发挥一次作用 持久稳定
实例 乙烯、生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸 乙烯利、生长素类调节剂、青鲜素等
提示：仅靠植株自身合成的植物激素来调节植株的生长发育，不一定能满足人们对产量或品质的需要。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。
植物生长调节剂具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点。
【思考1】植物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？
【思考2】植物生长调节剂与植物激素有什么不同？
【合作探究】农业生产中，人们常用NAA处理未授粉的番茄得到无子番茄，常用乙烯利催熟水果，使水果提前成熟上市。请分析回答下列问题：
1.为什么NAA处理未受粉的番茄可得到无子番茄？
2.在实际生产中常用植物生长调节剂来代替天然植物激素的原因是什么？
3.农业生产上，生长素类调节剂诱导无子果实的效果比生长素效果明显，原因是什么？
4.利用乙烯利催熟水果，会导致儿童“性早熟”吗？
提示：生长素及生长素类调节剂可促进果实发育
提示：天然植物激素含量低，且提取困难。
提示：植物生长调节剂是由人工合成的，植物体内没有分解植物生长调节剂的酶，可较长时间发挥作用。
提示：不会。乙烯利是一种植物生长调节剂，可对植物体起作用，对人体不起作用。
【事例1】在用传统方法生产啤酒时，大麦芽是不可缺少的原材料。利用大麦芽，实质是利用其中的α-淀粉酶。有人用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。
1.植物生长调节剂
植物生长调节剂在生产中的应用
【事例2】对西瓜、草莓、葡萄等使用一定浓度的膨大剂（也叫膨大素），会使水果长势加快、个头变大，加快水果成熟，使其提前上市。但使用膨大剂的水果与正常水果相比，口感较差，汁水较少，甜味不足，而且不宜长时间储存。
植物生长调节剂应用领域广，对于提高作物产量、改善产品品质等，都起到很好的作用。但是，植物生长调节剂使用不当，则可能影响作物产量和产品品质；过量使用还可能对人体健康和环境带来不利影响。
1.植物生长调节剂
植物生长调节剂种类繁多，在生产上首先需要根据实际情况，选择恰当的植物生长调节剂。
①促进扦插枝条的生根？
②果实催熟？
生长素类植物生长调节剂
乙烯利
要综合考虑施用目的、效果和毒性，调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
对于某种植物生长调节剂来说，施用浓度、时间、部位以及施用时植物的生理状态和气候条件等，都会影响施用效果，施用不当甚至会影响生产。
1.植物生长调节剂
【基础诊断】
1.α 萘乙酸(NAA)、2，4 D等都是在生产上广泛应用的生长素（ ）
2.植物生长调节剂的作用效果不如植物激素稳定（ ）
3.使用植物生长调节剂必然会导致增产、增收（ ）
4.植物生长调节剂可能对环境带来不利影响（ ）
5.在应用植物生长调节剂时需要考虑植物的生理状态（ ）
1.× 提示：α -萘乙酸、2,4- D等均为人工合成的生长素类调节剂
2.× 提示：植物生长调节剂的作用效果比植物激素稳定
3.× 提示：使用植物生长调节剂并不一定会导致增产、增收 4.√ 5.√　
(1)实验原理：生长素类调节剂的生理作用与其浓度具有很大关系。适当浓度的2,4-D可以促进插条生根，浓度过高时会抑制生根。
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
(2)提出问题：所选定的生长素类调节剂促进某种植物插条生根的最适浓度是多少呢？
(3)变量分析：
相同且适宜
一系列不同浓度的2,4-D溶液
平均生根数量
或平均生根长度
自变量
因变量
无关变量
①实验对象自身因素（枝条的发育程度、枝条长度、枝条上保留的芽的数量）
②环境因素（温度、培养液的浓度和量、培养时间）
(4)实验步骤：
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
科学方法——预实验
①为进一步的实验摸索条件；
②检验实验设计的科学性和可行性。
(1)定义：进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验。
(2)目的：
【提醒】预实验不能减小实验误差
(4)实验步骤：
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
材料选取：选用生长旺盛的一年生枝条，保留少量幼叶和芽
【提醒】①保留幼叶和芽，是因为芽或幼叶可产生生长素，能促进插条生根；②去掉插条上的成熟叶片，以降低其蒸腾作用。
【提醒】①插条的形态学上端削成平面，减少蒸腾；
②形态学下端要削成斜面，扦插后可增大吸水面积，促进成活。
(4)实验步骤：
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
处理插条枝条的方法
浓度较低：
浸泡法
时间：几小时至一天。
最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理
浓度较高：
沾蘸法
时间：约5秒
观察插条生根状况
一段时间后，观察、记录各组插条的生根情况，如生根的 等。
平均数量或平均长度
【预实验结果】
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
【思考】①以上实验能否体现生长素低浓度促进高浓度抑制的特点吗？
②促进该植插条生根的生长素类调节剂的最适浓度是多少？
提示：①能；②10-10～10-6 mol/L之间（最适浓度存在于作用效果相同的两种生长素浓度之间，即取峰值左右的浓度）
【正式实验】
【思考】①正式实验的浓度梯度如何设置？
②进一步正式实验还需要清水组作为空白对照吗？
提示：在10-10～10-6 mol/L范围之间缩小浓度梯度，重复上述实验
提示：不需要。预实验需要空白对照，目的是判断生长素类调节剂所起的作用是促进还是抑制。
【合作探究】结合教材中“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验，回答下列问题：
1.实验中自变量如何控制？因变量如何检测？无关变量有哪些？
2.探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中，设立预实验的目的是什么？
3.实验过程中需要设置空白对照吗？
4.实验中为什么要选取生长旺盛的一年生苗木的枝条？为什么保留有一定的芽或幼叶的插条容易成活？而所带的叶或芽的数量是否越多越好？
提示：自变量的控制：设置生长素类调节剂的浓度梯度。因变量的检测指标：插条的生根数目或插条的生根长度。无关变量有插条的生理状态、培养温度、处理时间等，实验中无关变量应保持相同且适宜。
提示：(1)为进一步的实验摸索条件。(2)检验实验设计的科学性和可行性。(3)减少盲目性和人力、物力、财力的浪费。
提示：预实验需要，正式实验不需要。
提示：一年生苗木的枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活，很容易生根，实验效果显著。芽或幼叶可产生生长素，能促进插条生根。留叶过多，不利于生根，因叶片多，蒸腾作用失水多，插条易枯死；留芽过多，分泌较多的生长素，会影响实验的结果，导致结果不准确。
【合作探究】结合教材中“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验，回答下列问题：
5.处理插条的方法有哪些？处理插条的形态学上端还是下端？
6.在实验中，若两种浓度的生长素类调节剂促进插条生根效果基本相同，请分析原因。如何进一步确定最适浓度？
提示：浸泡法和沾蘸法。处理插条的形态学下端。
提示：由生长素作用曲线可知，存在作用效果相同的两种生长素类调节剂浓度。最适浓度应在两种浓度之间，即在两种浓度之间再等浓度梯度配制溶液进行实验。
【总结】插条不同生根结果的原因分析
(1)不能生根
①枝条所带叶片较多，蒸腾作用过强，失水太多。
②枝条上幼芽、幼叶保留过多，本身合成一定浓度的生长素，浸泡后形态学下端处于高浓度的抑制状态。
③没有分清形态学上端和形态学下端，处理了枝条的形态学上端。
(2)生根过少：配制生长素类调节剂溶液时，浓度梯度不够小，组别少。
【基础诊断】
1.用生长素类调节剂处理插条时，必须处理形态学下端（ ）
2.正式实验前需要做一个预实验，其目的是减小实验误差（ ）
3.预实验不需要设置空白对照（ ）
4.乙烯利在pH<3.5时，易分解产生乙烯（ ）
1.√
2.× 提示：预实验可为正式实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性，但不能减小实验误差。
3.× 提示：预实验需要设置空白对照，否则无法确定不同处理浓度下是抑制或是促进作用。
4.× 提示：乙烯利在pH>3.5时，易分解产生乙烯。课时分层训练(二十二)　植物生长调节剂的应用
知识点1　植物生长调节剂的类型和作用
1．下列有关植物生长调节剂的叙述中，不正确的是(　　)
A．NAA、矮壮素等分子结构和生理效应与植物激素类似
B．青鲜素能抑制马铃薯、大蒜等发芽
C．生长素类调节剂可控制植株高度、形状等
D．膨大剂是人工合成的，能促进西瓜、草莓的成熟
A　[NAA、矮壮素的分子结构与植物激素的差别较大，A错误。]
2．植物生长调节剂对植物的生长发育有调节作用。下列有关叙述正确的是(　　)
A．施用植物生长调节剂时需考虑对象的生理状态
B．施用植物生长调节剂一定会提高产量和品质
C．不同种类的植物生长调节剂不能混合使用
D．过量使用植物生长调节剂不会影响人类健康
A　[正确合理地使用植物生长调节剂可以提高农产品的品质和产量，施用植物生长调节剂时需考虑对象的生理状态，A正确；植物生长调节剂对植物的生长发育具有调节作用，施用植物生长调节剂不一定能促进植物生长，也可能抑制生长，B错误；不同种类的植物生长调节剂可以混合使用，如植物组织培养时，细胞分裂素类和生长素类可同时使用，C错误；植物生长调节剂易合成、原料广泛、效果稳定，但是有些也会损害人体健康，如抑制大蒜发芽的青鲜素，使用时要考虑周全，D错误。]
3．(不定项)植物生长调节剂广泛应用于农业生产。下列相关叙述正确的是(　　)
A．适宜浓度的2，4-D可用于清除农田中的单子叶和双子叶杂草
B．青鲜素可以抑制马铃薯发芽，其残留物会损害人体健康
C．西葫芦开花期遇连续阴雨，可喷洒适宜浓度的NAA防止减产
D．为使瓜果有计划地上市，可使用乙烯利进行催熟
BCD　[2，4-D的生理效应与生长素类似，双子叶植物一般比单子叶植物对生长素更敏感，适宜浓度的2，4-D能促进单子叶农作物生长，而对双子叶杂草起抑制作用甚至会杀死双子叶杂草，所以可以用适宜浓度的2，4-D来清除单子叶农作物田地中的双子叶杂草(不能清除单子叶杂草)，A错误；青鲜素可以抑制马铃薯发芽，其残留物可能有副作用，会损害人体健康，B正确；适宜浓度的NAA能够促进子房发育为果实，西葫芦开花期遇连续阴雨，会阻碍自然受粉，可喷洒适宜浓度的NAA防止减产，C正确；乙烯利释放的乙烯能够促进果实成熟，为使瓜果有计划地上市，可使用乙烯利进行催熟，D正确。]
知识点2　植物生长调节剂的施用
4．生根粉是一种常用的生长素类调节剂，下列关于探究生根粉促进插条生根的最适浓度的叙述正确的是(　　)
A．利用浸泡法或者沾蘸法处理插条时处理时间不同但深度相同
B．取某浓度生根粉溶液2.5 mL加入25 mL无菌水中可稀释10倍
C．利用数学模型分析生根粉溶液浓度对生根数目的影响
D．正式实验与预实验相比更能体现生根粉具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用
C　[该实验中，处理的时间、深度是无关变量，应该保持一致，故利用浸泡法或者沾蘸法处理插条时处理时间、深度均应该相同，A错误；取某浓度生根粉溶液2.5 mL加入22.5 mL无菌水中可稀释10倍，B错误；利用数学模型如绘制曲线图分析生根粉溶液浓度对生根数目的影响，可以直观地判断生根粉促进插条生根的最适浓度，C正确；预实验更能体现生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用，而正式实验是在生根数目较多的浓度范围内进行的实验，只能体现促进作用，D错误。]
5．某科研小组研究NAA对金露梅插条生根的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A．该实验结果体现了NAA对生根作用的低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
B．应该用NAA溶液处理金露梅插条的形态学下端
C．本实验的自变量是NAA的浓度，因变量是插条生根数量
D．要进一步确定NAA的最适浓度，应该在缩小浓度梯度
A 　[由题图可知，与NAA浓度为0的对照组进行比较，不同浓度的NAA对其生根均为促进作用，故该实验结果不能体现NAA对生根的抑制作用，A错误；用不同浓度的NAA溶液处理插条时，需注意区分插条的形态学上下端，应处理插条的形态学下端，B正确；本实验的自变量是NAA的浓度，因变量是插条生根数量，C正确；由题图可知，NAA浓度在200 mg·L-1时促进生根效果最好，但由于浓度梯度较大，所以NAA浓度为时不一定是促进生根的最适浓度，若要进一步确定NAA的最适浓度，应该在100～300 mg·L-1缩小浓度梯度进一步实验，D正确。]
6．西瓜膨大剂是人工合成的化合物，作用效果持久，应用广泛。下列有关说法正确的是(　　)
A．西瓜膨大剂是一种植物激素，从功能判断，它应该属于生长素的一种
B．过量使用西瓜膨大剂，其残留部分很可能造成青少年发育过快
C．将西瓜膨大剂涂在二倍体西瓜未受精的子房壁上可能得到无子西瓜
D．高浓度的生长素能够促进乙烯的合成，从而促进子房壁发育为成熟的果实
C　[西瓜膨大剂是一种人工合成的化合物，属于植物生长调节剂，A错误；西瓜膨大剂属于植物生长调节剂，人体细胞没有识别西瓜膨大剂的受体，它无法在人体中发挥相应的生理功能，故残留部分不会造成青少年发育过快，B错误；生长素能够影响植物器官的生长、发育，将西瓜膨大剂(生长素类调节剂)涂在二倍体西瓜未受精的子房壁上，刺激子房发育成果实，能得到无子西瓜，C正确；乙烯的作用是促进果实成熟，生长素的作用是促进果实发育，且子房壁发育为果皮，子房发育为果实，D错误。]
7．(不定项)激动素是一种植物生长调节剂，干旱环境下使用激动素可影响棉花产量。为探究干旱环境下不同浓度的激动素对棉花产量的影响，某研究小组在棉花生产早期进行了实验，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
注：除水分充足组外，其他组均缺水。
A．激动素直接从植物产生部位运输到作用部位
B．该实验存在两组空白对照，不符合对照原则
C．干旱时棉花植株体内自由水与结合水的比例降低
D．激动素具有容易合成、原料广泛、效果稳定等优点
CD　[激动素是植物生长调节剂，所以不是由植物产生的，A错误；该实验存在两组对照即缺水条件和水分充足条件，符合对照原则，B错误；干旱时棉花植株体内自由水与结合水的比例降低，增加植物抗逆性，C正确；激动素是植物生长调节剂，具有容易合成、原料广泛、效果稳定等优点，D正确。]
8．(不定项)青鲜素是一种植物生长调节剂，能通过抑制植物细胞的生长与分裂来抑制植物发芽，常被用于蔬菜和水果的保鲜；但该物质对动物细胞具有致癌作用，某研究小组对青鲜素对动物细胞的毒害性进行了检测，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．青鲜素可由植物的产生部位运送到作用部位
B．低于浓度为30 mg·L-1的青鲜素对动物细胞没有毒性
C．青鲜素对植物体的作用效果与脱落酸相似
D．探究青鲜素的安全用量还需要继续进行二次实验
CD　[青鲜素是一种植物生长调节剂，是人工合成的，不会在植物体内合成，A错误；分析图示可知，用浓度为的青鲜素处理动物细胞，有部分细胞发生癌变，据此无法判断低于浓度为30 mg·L-1的青鲜素对动物细胞没有毒性，B错误；青鲜素能抑制植物细胞的生长与分裂，作用效果与脱落酸相似，C正确；探究青鲜素的安全用量，还需要选取浓度为10～30 mg·L-1的青鲜素，并缩小浓度梯度，继续进行二次实验，D正确。]
9．在一定范围内，胚芽鞘切段的伸长与生长素浓度呈正相关。为探究“萌发的小麦种子中生长素的含量”，取胚芽鞘尖端下部的切段(4 mm)，分别浸入6种浓度的生长素溶液和萌发种子提取液(待测样液)中，在适宜条件下培养24小时后，测量切段长度，结果见下图。分析并回答下列问题：
(1)与浓度为1 mg·L-1的结果相比，浓度为的溶液对切段的影响是________________________________________________________________。
(2)为确定待测样液中的生长素浓度是还是10 mg·L-1，请根据上述实验原理及方法，写出实验思路，并预测实验结果及结论。
实验思路：__________________________________________________________。
预测结果及结论：______________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析：(1)通过观察图像可以看出，浓度为10 mg·L-1时的切段平均长度比浓度为1 mg·L-1时短，说明促进伸长的作用减弱。(2)改变待测样液的浓度(比如稀释十倍)，然后处理植物切段，观察生长情况并与图像中的数据对比即可知道待测样液的浓度。若切段长度小于10 mm(切段比原来的短)，则待测样液中生长素的浓度为；反之就为10 mg·L-1。
答案：(1)促进伸长的作用减弱　(2)将待测样液适当稀释，重复上述实验　若切段长度小于10 mm(切段比原来的短)，则待测样液中生长素的浓度为0.1 mg·L-1；反之就为10 mg·L-1

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