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第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
第1课时 生长素的发现和合成、运输与分布
一、单选题
1．下列关于植物生长素的叙述，正确的是（ ）
A．生长素合成的前体物是色氨酸，化学本质是蛋白质
B．植物向光生长能够说明生长素作用的两重性
C．细胞的成熟程度不会影响生长素作用的发挥
D．缺乏氧气会影响植物体内生长素的极性运输
2．下图表示生长素发现过程中的相关实验，下列相关分析正确的是（ ）
A．达尔文推测单侧光可以使胚芽鞘尖端产生IAA，影响植物生长
B．鲍森·詹森的实验有两个自变量，不能直接进行对照实验
C．拜尔的实验必须在有单侧光照射条件下才会出现胚芽鞘弯曲生长的结果
D．温特通过实验证明胚芽鞘弯曲生长是生长素造成的，并提纯了生长素
3．为探究在单侧光照射下燕麦胚芽鞘产生的生长素横向运输是发生在尖端（A段）还是发生在尖端下面一段（B段)，某同学进行了如下图所示的实验，下列叙述正确的是（ ）
A．若a、b均向光源弯曲生长，则表明生长素的横向运输发生在B段
B．若a、b均直立生长，则表明生长素的横向运输发生在B段
C．若a向光源弯曲生长，b直立生长，则表明生长素的横向运输发生在A段
D．若b向光源弯曲生长，a直立生长，则表明生长素的横向运输发生在A段
4．下列与生长素的产生、运输和分布相关的叙述，正确的是（ ）
A．生长素可以在幼芽细胞的核糖体中经色氨酸的脱水缩合形成
B．细胞呼吸的强弱会影响生长素从形态学上端运输到形态学下端
C．在单侧光的照射下，胚芽鞘伸长区的生长素从向光侧运输到背光侧
D．生长素只分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织
5．下列关于生长素及其发现实验的叙述，错误的是（ ）
A．胚芽鞘的弯曲部位是胚芽鞘的尖端下面部分
B．植物幼嫩叶片中的氨基酸脱水缩合成生长素
C．豌豆幼苗中感受单侧光的部位在芽尖
D．成熟组织中的生长素可通过韧皮部进行非极性运输
6．温特利用燕麦胚芽鞘进行了图甲所示的有关实验，结果如图乙。下列叙述正确的是（ ）
A．生长素作为信号物质，发生作用后其含量不会改变
B．避光是为了防止光照引起生长素在琼脂块中的横向运输
C．琼脂上放置11个胚芽鞘尖端，去顶的胚芽鞘弯曲度数仍为15°
D．图乙不能体现生长素高浓度抑制生长的作用特点
7．如图所示，相同的甲、乙、丙三株幼苗均被切去茎尖，切面的不同位置上分别放上含有生长素的琼脂小块，然后从左侧给予光照。一段时间后，不可能发生的现象是（ ）
A．甲向右侧弯曲生长 B．乙直立生长
C．丙向左侧弯曲生长 D．甲、乙、丙都弯向光源生长
8.用燕麦胚芽鞘及幼苗的实验如下（⑦是植物转动而小室不转、⑧是植物与小室同步转）（→表示单侧光），一段时间后，会出现弯曲的是（ ）
A．②⑤⑦ B．⑤⑧ C．①②⑤⑧ D．③④⑥⑦
9.动植物都存在激素。下列有关植物激素和动物激素的叙述，正确的是（ ）
A．对生命活动都是微量而高效的调节物质
B．从产生部位运输到作用部位都是体液运输
C．从人尿中分离出的吲哚乙酸可以促进植物细胞伸长说明吲哚乙酸是植物激素
D．动植物体内的激素都是用氨基酸合成的
10.关于生长素的叙述，正确的是（ ）
①生长素含量极少，在植物体各个器官均有，主要集中分布在生长缓慢的部位
②生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育的种子，由色氨酸转变而成　
③生长素的合成部位就是作用部位，促进细胞的分裂和细胞生长　
④成熟组织的IAA经输导组织进行非极性运输　
⑤生长素的化学本质是蛋白质
⑥吲哚乙酸的化学组成是C、H、O、N、P
⑦与IAA相同效应的植物激素还有PAA、IBA　
A．①④⑥ B．①③⑤ C．②④⑦ D．②⑤⑥
二、多选题
11.下图表示高等植物中通过吲哚丙酮酸途径来合成IAA的过程，下列分析错误的是（ ）
A．IAA与生长激素的合成部位都是核糖体
B．图示过程发在植物的内分泌腺细胞中
C．IAA合成有关酶的基因都只存在于幼嫩的芽、叶和种子的细胞中，与光照等因素无关
D．由图可知，多个基因可通过控制一系列酶的合成来控制IAA的合成
12.为探究某物质CFM对IAA的极性运输是否有抑制作用，取豌豆幼苗茎切段进行实验，实验组设计如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．实验组豌豆幼苗茎切段形态学上端朝上，对照组豌豆幼苗茎切段形态学上端朝下
B．对照组羊毛脂中不含CFM且供体不含IAA
C．可用放射性同位素标记IAA作为测试指标
D．若受体中IAA含量与对照组相比明显减少，则说明CFM对极性运输有抑制作用
三、非选择题
13.光是植物的能量来源，还是重要的环境信号之一。在植物的向光性上，科学家提出了“生长素不对称分布假说”和“生长抑制物质不对称分布假说”2种形成机制。
（1）胚芽鞘尖端合成生长素，通过__________（运输方式）到尖端下部，当尖端受到单侧光的照射时，导致生长素的分布不均，使__________细胞生长慢于__________细胞（胚芽鞘向光生长弯曲）。要证明上述观点，需选取下图的________来说明单侧光不会破坏向光侧的IAA，________来说明单侧光引起IAA的侧向再分配。
（2）利用单侧光对向日葵幼苗照射，测量弯曲度（如图）及向光侧和背光侧的相关物质的含量（结果见表）：
①该数据________（填“支持”或“不支持”）“生长素不对称分布假说”，推测黄质醛属于_______（填“促进”或“抑制”）植物生长类物质。
②生长抑制物可能妨碍生长素与靶细胞______________的特异性结合，减少靶细胞内转录与生长有关的mRNA和蛋白质合成，导致细胞伸长受阻。
③请以向日葵幼苗为材料，利用显微镜，设计一个实验，在细胞水平上证明：向光一侧细胞伸长生长慢，背光一侧细胞伸长生长快。
实验方案：_______________________________________________________________________。
④有人质疑使用生长素会导致儿童性早熟。请从激素作用机理的角度来评价该说法的科学性并解释_____________________________________________________。
（3）生长期的向日葵也具有向光性，向日葵花盘能“追随”阳光从东转向西；成熟后花盘却不再随太阳转动，一直朝向东方。研究人员又在日出3小时内，检测了成年向日葵花盘正常朝东、花盘被人为转向朝西和花盘被人为转向朝西的同时人工加热这三种情况下花盘的温度以及被昆虫传粉次数，结果如图甲和图乙。
请综合实验结果，推测成年向日葵花盘“执着东方”的意义___________________________________
__________________________________________________________________________________。
14.下图是利用某些单子叶植物幼苗完成的几组经典实验及相关后续实验，请据此回答问题。
实验一：达尔文父子的实验：
实验二：鲍森·詹森、拜尔和温特的实验：
（1）在实验一中，_____________（填编号）的结果证明感光部位是尖端，_____________（填编号）的结果证明幼苗向光弯曲与尖端有关，由此___________（填“能”或“不能”）判断胚芽鞘尖端产生某种物质从尖端传递到伸长区，造成向光侧比背光侧生长慢。若将条件改为完全黑暗，___________（填编号）幼苗不能生长。
（2）在实验二中，一定需要置于黑暗条件下进行的是________（填“甲”、“乙”或“丙”）实验，丙实验的对照组为在去尖端的胚芽鞘一侧放________________________________。甲实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过______________传递到下部；而乙实验证明胚芽鞘弯曲生长是因为_______________。
（3）实验三：为验证生长素在胚芽鞘中的极性运输，进行如图实验：
①取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2mm，使胚芽鞘不再产生生长素（如下图丁所示），实验已完成了A组的处理，请在下图中完善B组的处理（画图表示，并附加必要的文字说明）。
②若另取一组胚芽鞘（C组）重复A组，只是将C组置于缺氧条件下，则其下端琼脂块中生长素的含量将_________（填“高于”或“低于”）A组，原因是___________________________。
（4）为证明单侧光照和重力两种因素对生长素在植物体内的分布哪个影响更大，某研究性学习小组进行了如下探索：
材料用具：品种、大小相同的泡胀玉米种子，空易拉罐，沙土，不透光的牛皮纸，剪刀等。
方法步骤过程如下：
A．取易拉罐去顶，装湿润沙土分别标号甲、乙、丙、丁；在每个易拉罐内植入三颗玉米种子，放在相同且适宜的条件处培养，适当时备用。
B．将甲、乙、丙、丁均用不透光的牛皮纸包严（留出幼苗生长的足够空间），放在实验台上，甲、乙直立放置，丙、丁水平放置,在乙、丙装置的一侧开小口可透光，侧面白炽灯连续照射；甲、乙、丙、丁的其他条件相同（装置如图）。
实验现象：两昼夜后，结果如上图。甲直立生长；乙向光弯曲生长；丁向上弯曲生长；丙也向上弯曲生长，但与丁相比，弯曲度要小一些。
①请根据实验现象得出结论：重力对生长素分布的影响_____________（填“大于”或“等于”或“小于”）单侧光对生长素分布的影响。
②如果实验开始后使整个实验装置失去重力，甲、乙、丙、丁四个装置的幼苗生长方向将是：
甲________________，乙________________，丙________________，丁________________。
15．双子叶植物种子萌发时，下胚轴顶端往往形成图1所示弯钩，在破土而出时起到保护子叶与顶端分生组织的作用。为研究生长素（IAA）与植物生长的关系，科研人员以某双子叶植物种子为材料进行了相关实验。
（1）根尖顶端分生组织产生的IAA通过 （填“极性运输”或“非极性运输”）到达下胚轴顶端，其运输的方向是 。
（2）科研人员得到一株PIN3基因突变体，已知PIN3是一种生长素转运蛋白，与生长素的运输有关，研究发现，该突变体“顶钩处”的弯曲度变小。科研人员测定了两种植株顶钩弯曲处内外侧的细胞长度，结果如图2。他们又对生长素浓度进行检测，发现该突变体“顶端弯钩”内侧生长素的积累与野生型相比明显降低。据此推测，该突变体顶钩弯曲度发生变化的原因是
____________________________________________________________。
1.【答案】D。【解析】生长素合成的前体物是色氨酸，但化学本质不是蛋白质，而是吲哚乙酸类化合物。选项A错误。植物向光生长确实能说明生长素作用的两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长，选项B错误。细胞的成熟程度会影响生长素作用的发挥，选项C错误。缺乏氧气会影响植物体内生长素的极性运输，选项D正确。
2.【答案】B。【解析】达尔文的实验并没有推测单侧光可以使胚芽鞘尖端产生IAA，而是证明了单侧光影响胚芽鞘的向光性，选项A错误。鲍森·詹森的实验确实有两个自变量，胚芽鞘尖端和单侧光，因此不能直接进行对照实验，选项B正确。拜尔的实验证明了生长素的分布不均导致胚芽鞘弯曲生长，自变量是胚芽鞘尖端放置的位置差异，不需要单侧光，选项C错误。温特通过实验证明胚芽鞘弯曲生长是生长素造成的，但没有提纯出生长素，选项D错误。
3.【答案】D。【解析】若b向光源弯曲生长，a直立生长，则表明生长素的横向运输发生在A段，因为A段是胚芽鞘的尖端，生长素在这里横向运输导致胚芽鞘弯曲，选项D正确。
4.【答案】B。【解析】生长素的合成部位主要是幼嫩的芽、叶和发育的种子，而不是核糖体，选项A错误。细胞呼吸的强弱确实会影响生长素从形态学上端运输到形态学下端，选项B正确。在单侧光的照射下，胚芽鞘伸长区的生长素从向光侧运输到背光侧，选项C错误。生长素不仅分布在生长旺盛的部分，选项D错误。
5.【答案】B。【解析】分析达尔文实验可知：胚芽鞘的弯曲部位是胚芽鞘的尖端下面部分，选项A正确。植物幼嫩叶片中的氨基酸脱水缩合成生长素是错误的，生长素的合成主要在特定的部位进行，选项B错误。豌豆幼苗切段中乙烯的合成受生长素浓度的影响，选项C正确。成熟组织中的生长素可通过韧皮部进行非极性运输，选项D正确。
6.【答案】D。【解析】生长素作为信号物质，发生作用后其含量会改变，选项A错误。避光是为了防止光照引起生长素在琼脂块中的横向运输，选项B正确。琼脂上放置11个胚芽鞘尖端，去顶的胚芽鞘弯曲度数可能会变化，选项C错误。图乙不能体现生长素高浓度抑制生长的作用特点，选项D正确。
7.【答案】D。【解析】单侧光不会造成琼脂块内生长素的运输，甲和丙的琼脂块分别偏向一侧，因此会向对侧弯曲生长，乙的琼脂块在中央，直立生长。生长素的分布会影响植物的生长方向，甲、乙、丙都弯向光源生长是不可能的现象，选项D错误。
8.【答案】B。【解析】①琼脂块的生长素浓度一致，且两侧均有，因此直立生长；②琼脂块在胚芽鞘中间，直立生长；③锡箔小帽罩住尖端，不能感受到单侧光刺激，直立生长；④云母片阻止了生长素横向运输，生长素分布均匀，因此直立生长；⑤背光侧云母片阻止生长素向下运输，胚芽鞘尖端下部向光侧生长素浓度高于背光侧，向右弯曲生长；⑥云母片阻止生长素向下运输，既不生长也不弯曲；⑦植物转动，受光均匀，直立生长；⑧植物和小室同步转动，植物弯向孔的方向生长。所以选B。
9.【答案】A。【解析】动植物激素都是微量而高效的调节物质，选项A正确。从产生部位运输到作用部位不都是体液运输，选项B错误。从人尿中分离出的吲哚乙酸可以促进植物细胞伸长说明吲哚乙酸是植物激素，选项C错误。动植物体内的激素不都是用氨基酸合成的，选项D错误。
10.【答案】C。【解析】生长素含量极少，在植物体各个器官均有，主要集中分布在生长旺盛的部位，选项①错误。生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育的种子，由色氨酸转变而成，选项②正确。生长素的合成部位不一定是作用部位，选项③错误。成熟组织的IAA经输导组织进行非极性运输，选项④正确。生长素的化学本质不是蛋白质，选项⑤错误。吲哚乙酸的化学组成是C、H、O、N，不包含P，选项⑥错误。与IAA相同效应的植物激素还有PAA、IBA，选项⑦正确。
11.【答案】ABC。【解析】IAA的合成部位不是核糖体，选项A错误。植物没有内分泌细胞，选项B错误。IAA合成有关酶的基因存在于所有细胞中，选项C错误。由图可知，多个基因可通过控制一系列酶的合成来控制IAA的合成，选项D正确。
12.【答案】CD。【解析】实验组和对照组的设计应保证除了实验变量外其他条件都相同，选项A错误。对照组羊毛脂中不含CFM且供体含IAA，选项B错误。可用放射性同位素标记IAA作为测试指标，选项C正确。若受体中IAA含量与对照组相比明显减少，则说明CFM对极性运输有抑制作用，选项D正确。
13.【答案】（1）主动运输（极性运输）；向光侧；背光侧；A和B（或C）；C和D；（2）①不支持；抑制；②（生长素）受体；③取向日葵幼苗的弯曲处纵切制成玻片标本，用显微镜观察并测量向光侧和背光侧细胞长度；④不科学，人细胞膜上没有生长素的受体；（3）保证成熟的花盘总能从太阳能中获得较高的热量，有利于传粉受精和果实、种子生长，利于繁殖后代。
【解析】生长素的运输：①极性运输：生长素只能由形态学上端运向形态学下端。极性运输是细胞的主动运输。②横向运输：影响因素有单侧光、重力、离心力等。植物的向光性：单侧光→尖端→影响生长素运输→尖端以下生长素分布不均匀→生长不均匀（背光侧快）→向光弯曲。
（1）胚芽鞘尖端产生生长素后，通过极性运输（属于主动运输）运向尖端的下面一段。单侧光下，生长素在尖端进行横向运输，导致背光侧生长素多于向光侧，胚芽鞘尖端的下面一段背光侧细胞生长速度大于向光侧细胞，导致胚芽鞘向光生长弯曲。图中A、B、C、D四个实验中，由于实验A与B琼脂块中生长素含量相差不多，可以用来说明单侧光并不会破坏向光侧的IAA；C与D琼脂块收集的生长素总量几乎无差异，但向光侧和背光侧的琼脂块收集的生长素含量不同，C的胚芽鞘尖端生长素不能横向运输，D的胚芽鞘尖端生长素能横向运输，因此C和D的实验结果可以用来说明单侧光引起IAA的侧向再分配。
（2）①据表格信息可知，单侧光下向日葵幼苗的向光侧和背光侧的生长素含量差别不大，因此不支持“生长素不对称分布假说”；根据黄质醛含量向光侧高于背光侧，向日葵向光弯曲，可推测黄质醛属于抑制植物生长类物质。
②根据植物激素的调节机理，生长抑制物可能妨碍生长素与靶细胞的生长素受体特异性结合。
③设计一个细胞水平的实验来证明，则需要显微镜观察，取向日葵幼苗弯曲处纵切片制成玻片标本，观察并测量向光侧和背光侧细胞长度即可证明向光一侧细胞生长慢。
（3）据图甲可知，花盘朝东时，花盘的温度较高，据图乙可知，花盘朝东时，昆虫传粉次数大，因此成年向日葵花盘“执着东方”的意义：保证成熟的花盘总能从太阳能中获得较高热量，有利于传粉受精和果实、种子生长，利用繁殖后代。
14.【答案】（1）①③④⑤；①②；不能；②；（2）乙；未接触过胚芽鞘尖端的琼脂块；琼脂片；尖端产生的“影响”在尖端的下部分布不均匀； （3）①如图
②低于；极性运输属主动运输，需要消耗能量；（4）①大于；②直立生长；向光弯曲生长(或向右生长)；向光弯曲生长(或向下生长)；水平（向右）生长。
【解析】（1）（2）（3）略。（4）据图分析：甲直立生长；乙向光弯曲生长；丁向上弯曲生长；丙也向上弯曲生长，但与丁相比，丙弯曲度要小一些。甲、乙的单一变量是有无单侧光，这说明玉米苗具有向光性；比较甲、丁装置内的玉米苗生长情况可知玉米苗有背地生长的特性；丙和丁都向上弯曲生长，但与丁相比，丙弯曲度要小一些，说明重力对芽生长的影响大于光照对芽生长的影响。①由于丙和丁都向上弯曲生长，但与丁相比，丙弯曲度要小一些，说明重力对生长素分布的影响大于单侧光对生长素分布的影响。②若整个实验装置处于失去重力状态，即没有重力情况下，甲、乙变化不大，即甲直立生长，乙弯向光源生长；但丙幼苗会弯向光源生长，原因是单侧光引起了生长素分布不均匀；而丁幼苗则会水平向前生长，原因是失重状态下，植物体生长素分布均匀。
15．【答案】（1）极性运输；形态学上端运输到形态学下端；（2）PIN3基因突变影响生长素转运蛋白的合成，导致顶钩弯曲处内测生长素积累量降低，内侧细胞生长加快。
【解析】（1）根尖顶端分生组织产生的IAA通过极性运输到达下胚轴顶端，运输方向：由形态学上端运输到形态学下端。
（2）研究发现，该突变体“顶钩处”的弯曲度变小，结合图2，突变体内侧比野生型长，又对生长素浓度进行检测，发现该突变体“顶端弯钩”内侧生长素的积累与野生型相比明显降低，据此推测，PIN3基因突变影响生长素转运蛋白的合成，导致顶钩弯曲处内测生长素积累量降低，内侧细胞生长加快。

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