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第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
植物与高等动物不同，没有神经系统、内分泌系统、免疫系统等，那么植物能不能对自身的生命活动进行调节呢？
1. 图中植株的生长方向有什么特点？
弯向光源生长。
2. 植株对光源方向改变的反应有什么适应意义？
使植株获得更多阳光，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。
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叫作向光性。
视频中是种子在生长过程中给予不同方向的光照其生长情况。
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫作向光性。
胚芽鞘：禾本科植物种子萌发时，包在胚芽外面的锥形套状物，保护胚芽出土时不受损伤。出土后还能光合作用
汉水丑生侯伟作品
①实验材料
一、生长素的发现过程
（一）达尔文父子的实验（19世纪末）
汉水丑生侯伟作品
尖端（分生区）
尖端下部（伸长区）
胚芽鞘
（一）达尔文和他儿子的实验（19世纪末）
②实验过程
锡箔罩子遮住尖端
锡箔罩子遮住尖端下方
向光弯曲生长
不生长也不弯曲
直立生长
向光弯曲生长
②实验过程及结果
Q1：实验①②的自变量是什么？能得出什么结论？
Q2：实验①③④的自变量是什么？遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么 结论？
Q3：胚芽鞘发生弯曲生长的部位是？
①
②
③
④
Q1：自变量：尖端的有无
Q3：弯曲生长的是尖端下部（伸长区）。
结论2：胚芽鞘的感光部位是尖端
结论1：胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关
Q2：自变量：胚芽鞘遮光部位。
目的是采用排除法，确定感受单侧光刺激的是哪一部分。
疑问：为什么尖端感光后会导致尖端下部生长弯曲呢？
结论2：胚芽鞘的感光部位在尖端
现象：发生弯曲生长 的部位是尖端下部伸长区
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”
结论1：胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
③实验分析：
达尔文推测
造成伸长区背光面生长的快，从而出现向光弯曲生长
结果
不生长也不弯曲
（二）1913年 詹森的实验
向光弯曲生长
Q1：该实验有什么不足之处？如何改进？
Q2：该实验能得出什么结论？
不生长也不弯曲
Q1：缺乏对照实验，无法排除琼脂片对实验结果的影响
探究一：胚芽鞘尖端产生的“影响”能否传递到尖端下部（伸长区）？
Q2：结论：胚芽鞘尖端产生的“ ”可以透过琼脂片传递给下部。
影响
Q3：如果尖端产生的“影响”不能传递到下部，胚芽鞘如何生长？请设计实验证明。
对照组
云母片或玻璃片（不透水）
（二）1913年 詹森的实验
向光弯曲生长
探究一：胚芽鞘尖端产生的“影响”能否传递到尖端下部（伸长区）？
结论：胚芽鞘尖端产生的“ ”可以透过琼脂片传递给下部。
影响
推测2：可能该“影响”受单侧光照射后在伸长区两侧分布不均匀造成的。
达尔文的推测1：尖端产生了某种影响，传到下部。
验证
尖端产生的影响传到下部，那么它为什么能使得伸长区背光面比向光面生长快？
深度思考
（三）1918年拜尔的实验
Q1：为什么要选择黑暗的环境？
Q2：没有了单侧光的刺激，为什么胚芽鞘还会发生弯曲？
Q1：排除单侧光的影响，控制单一变量
结论：胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
Q2：尖端放置的位置导致其产生的影响在下部伸长区两侧分布不均匀造成的。
探究2：“影响”在尖端下部伸长区两侧分布不均匀是否引起弯曲生长？
推测2：可能该“影响”受单侧光照射后在尖端下部的伸长区两侧分布不均匀造成的。
自变量：
因变量：
尖端放置的位置
尖端下部的生长情况
尖端切下后置于一侧
尖端切下后置于一侧
弯向对侧生长
预测结果
弯向对侧生长
预测结果
生活现象
达尔文
詹 森
拜 尔
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
这些实验初步证明：尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
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
（四）1926年温特的实验
结论：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。
不生长不弯曲
空白琼脂块
温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎么做出这一推测的？
基于实验证据+合理的推理和想象
琼脂块是否接触过尖端
自变量：
因变量：
去掉尖端的胚芽鞘生长状况
吲哚乙酸（IAA）化学结构式
①1931年，荷兰科学家郭葛等人首先从 中分离出了
这种物质，经过鉴定，知道它叫 。
②直到1946年，人们才从 中分离出了生长素,
并确认它就是IAA。除IAA外还有 等。
吲哚乙酸（IAA）
高等植物
吲哚丁酸（IBA）
苯乙酸（PAA）
人尿
（五）生长素的化学本质——吲哚乙酸
众多的一小步，汇合成科学前进的一大步
生长素的发现过程的小结
时间 实验者 结 论
尖端产生某种“影响”传递到尖端下部
19世纪末
达尔文
尖端产生“影响”可透过琼脂片
1913年
詹森
“影响”分布不均使胚芽鞘弯曲生长
1918年
拜尔
“影响”是化学物质，命名为生长素
1926年
温特
人尿中分离出吲哚乙酸具有生长素效应
1934年
高等植物中分离出生长素
1946年
科学家
科学家
与IAA相同的物质有：吲哚乙酸(IAA)、苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等。
进一步研究发现
生活现象发现问题
提出假设
设计实验
(验证假设）
｝
得出结论
｝
生长素的合成部位：
生长素的分布（各器官都有）
大多集中在生长旺盛的部位，如胚芽鞘、分生组织、形成层、发育的种子和果实。
主要在芽、幼嫩的叶、发育的种子。在这些部位可由色氨酸转变而来。
运输 特点
非极性运输：
极性运输：
（主动运输）
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中生长素只能从形态学上端运输到形态学下端。
在成熟组织中通过输导组织运输
二、生长素的合成、运输与分布
形态学上端
形态学下端
形态学下端
形态学上端
横向运输：
由于单侧光、重力等因素，发生根尖、茎尖等生长素产生的部位。
你能对植物向光生长的原因作出科学解释吗？
分布多生长快
分布少生长慢
尖端
尖端以下
单侧光
A
B
D
C
背光侧
向光侧
横向
极性
特别提醒：
1、单侧光 影响生长素的产生，影响 。
2、外因：____________________
内因：____________________
不会
生长素的分布
单侧光
生长素分布不均匀
评价实验设计和结论（教材P95）
思维训练
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.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
讨论2.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
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。
增加一组：将胚芽鞘形态学下端朝下的实验
拓展实验：验证生长素的运输是极性运输
结论：生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端
甲
乙
向对侧弯曲生长
不生长也不弯曲
1.胚芽鞘实验的重要结论
(1)生长素的产生部位：
(2)生长素发挥作用的部位：
(3)感光部位：
(4)生长素的产生是否需要光：
(5)单侧光照射时生长素横向运输的部位：
(6)引起生长素分布不均匀的外界因素：
——胚芽鞘尖端
——胚芽鞘尖端下面的伸长区
——胚芽鞘尖端
——不需要
——胚芽鞘尖端
单侧光、重力、离心力等
核心归纳
(1)胚芽鞘尖端在单侧光刺激下产生生长素(　　)
(2)生长素的化学本质是蛋白质(　　)
(3)植物的向光生长是因为向光侧生长素浓度高于背光侧(　　)
(4)动物激素和植物激素都是由特定的内分泌腺产生的(　　)
(5)温特分离并鉴定出生长素的化学本质为吲哚乙酸(　　)
(6)植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸(PPA)和吲哚丁酸(IBA)，
它们都属于生长素(　　)
×
×
×
判断正误
×
×
√
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）。
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。
（六） 植物激素的概念
一、生长素的发现过程
1. 植物激素与动物激素都称作“激素”， 二者有哪些相似之处？
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
植物激素与动物激素的异同
思考·讨论
一、生长素的发现过程
以下是关于胚芽鞘的A、B、C、D、E五组实验，请据图思考下列问题：
核心探讨
①直立生长
②向光弯曲生长
①直立生长
②向光(小孔)弯曲生长
①向右弯曲生长
②直立生长
③向光弯曲生长
④向光弯曲生长
①直立生长
②向左弯曲生长
①直立生长
②向光弯曲生长
③向小孔弯曲生长。
判断植物“长不长”“弯不弯”的技巧
方法点拨
1.生长素的作用机理
生长素作为一种激素，通是过 来调节细胞生命活动的。
信息传递
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
生长素
某种蛋白质（特异性受体）
引发一系列信号传导
特定基因的表达
细胞
伸长分化
器官
生长发育
三、生长素的生理作用
1. “促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？
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得到的结果。
“促进”或“抑制”，是相对于生长素浓度最低时器官的生长速度，当生长素浓度过高而“抑制”生长时，器官表现为生长速度减慢，甚至生长停滞。
植物生长素的作用特点
思考·讨论
三、生长素的生理作用
2. 对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？
2.一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
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？
3.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。
2.植物生长素的作用特点
三、生长素的生理作用
生长素发挥的作用会因浓度、植物细胞成熟情况和器官种类及植物种类不同而有差异。
① 浓度：低—促进；高—抑制；过高—杀死；
② 器官敏感性： 根 ＞芽 ＞茎 侧芽＞顶芽；
③ 细胞：幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝；
④ 植物种类：双子叶植物﹥单子叶植物；
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
3. 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
三、生长素的生理作用
① 概念：
植物顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
【思考】为什么很多植物呈宝塔型？
距离顶芽越近，侧芽受抑制越强。
② 原因：
顶芽产生的生长素，逐渐向下运输，导致侧芽处生长素浓度较高，从而抑制侧芽的生长。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制。
顶芽
侧芽
侧芽
——顶端优势
4.植物生长素的作用特点的实例
三、生长素的生理作用
③ 应用：
需要长高的植物(如木材)：保留顶端优势
不要长高、需要侧枝较多的植物：
去掉顶芽，解除顶端优势。
烟草打顶
棉花摘心(打顶)
提示：
生长素的分布受到重力的影响，会朝重力方向运输。
植株的根、茎中生长素的分布状况如何？根、茎中的大体趋势有差异吗？
②根的向地性与茎的背地性
3.2植物生长素的作用特点
三、生长素的生理作用
A、B为极性运输
C、D为重力作用下的横向运输
②根的向地性与茎的背地性
3.2植物生长素的作用特点
三、生长素的生理作用
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202X/01/01

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