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第一节　生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索
概述科学家经过不断的探索，发现了植物生长素，并揭示了它在调节植物生长时表现出两重性，既能促进生长，也能抑制生长。 1．生命观念和科学思维——通过生长素的作用特点阐释生物学中适度与平衡观念，并运用这一观念分析和解决现实中的问题。 2．科学探究——通过概述生长素的发现过程认同科学探究的一般过程。
一、向光性的研究导致生长素的发现
1．达尔文父子的实验
(1)实验处理及实验结果
向光弯曲生长 　不生长不弯曲 　直立生长 　向光弯曲生长 　向光弯曲生长
分析：①和②对照说明：幼苗的向光性与幼苗尖端有关。
③④⑤对照说明：感光部位是苗尖端，而不是苗尖端下部。
(2)实验结论
苗尖端是感光部位。由弯曲的部位在苗尖端下部可推测：有某种“影响”从苗尖端传递到了下部。
2．波森·詹森的实验
(1)实验处理及实验结果
向光弯曲生长　不生长不弯曲
(2)实验结论
有一种化学物质由苗尖端向下传递。
3．拜尔的实验
实验处理及实验结果
向放置苗尖端的对侧弯曲生长
4．温特的实验
(1)实验处理及实验结果
温特大胆设想：将苗尖端切下，放在琼脂块上，其中的化学物质会扩散到琼脂块中，就可以用琼脂块代替苗尖。该实验的对照组是⑤⑥，其设计意图是排除琼脂块本身的化学物质对苗尖端的影响。②与③④形成相互对照，可以说明幼苗的弯曲生长与琼脂块中的化学物质分布不均匀有关。
(2)实验结论
苗尖中确实存在一种能够促进生长的化学物质。
5．郭葛的发现：生长素的化学本质是一种称为吲哚乙酸的小分子有机物。
二、生长素促进植物生长
1．生长素的生理功能
(1)从细胞水平看
①主要生理功能：促进细胞伸长。
②影响细胞的分裂和分化。
(2)从器官水平看：作用于各种广义的生长现象。
①促进茎伸长；②促进地上部分向上生长；③促进不定根和侧根形成；④促进叶片生长和维管束分化；⑤促进果实生长；⑥促进种子发芽；⑦防止落叶落花落果等。
2．生长素的分布：大多集中在生长旺盛的部位，在趋向衰老的组织和器官中含量很少。
3．生长素的合成
(1)合成部位：主要是顶芽、幼叶和胚。
(2)来源：在植物体内，生长素主要是由色氨酸经过一系列反应转变而来。
4．生长素的运输
(1)通过韧皮部和木质部运输
①韧皮部运输属于自由扩散。
②木质部运输的动力来自蒸腾作用。
(2)生长素特有的极性运输
①概念：指生长素只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，而与重力无关。
②方式：主动转运。
③部位：局限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间的短距离单向运输。
三、生长素调节植物生长时表现出两重性
1．两重性的含义
低浓度时促进生长，浓度太高则会抑制生长，甚至导致植物死亡。
2．细胞年龄不同，对生长素的敏感程度不同。一般来说，幼嫩细胞对生长素反应非常敏感，老细胞则比较迟钝。
3．生长素浓度对植物根、芽和茎生长的影响
不同器官对生长素的反应敏感程度也不一样，根最敏感，其最适浓度是10-10 mol·L-1左右；茎最不敏感，最适浓度是10-4 mol·L-1左右；芽居中，最适浓度在10-8 mol·L-1左右。
4．顶端优势
(1)概念：顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
(2)原因：顶芽产生的生长素向下运输，使得侧芽附近的生长素浓度较高，而侧芽对生长素浓度比较敏感，于是生长受到抑制。
　(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生长素是一种大分子有机物，是在细胞内由色氨酸合成的。 (　　)
2．达尔文父子实验证明有某种物质由苗尖端向下运输，并提出了化学物质假说。 (　　)
3．云母片和明胶对生长素的透过性不同。 (　　)
4．波森·詹森分离得到某种化学物质，并证明了该化学物质的作用。 (　　)
5．同一植株的根和芽生长所需要的最适生长素浓度相同。 (　　)
6．当植物顶芽比侧芽生长快时会产生顶端优势，其主要原因是侧芽附近的生长素浓度过高，使其生长受抑制。 (　　)
提示：1．×　生长素的化学本质为吲哚乙酸，是一种小分子有机物。
2．×　达尔文父子证明感光部位在苗尖端，弯曲部位在苗尖端下部，只是推测苗尖端可能产生一种“影响”向下运输。
3．√　云母片不允许生长素透过，明胶允许生长素透过。
4．×　波森·詹森只是证明了的确有一种化学物质由苗尖端向下运输，并未对该物质进行分离。温特通过琼脂块分离得到该物质，并对该物质的功能进行了研究。
5．×　同一植株的根和芽生长所需要的最适生长素浓度不同，根对生长素更敏感。
6．√
　向光性的研究导致生长素的发现
1．生长素相关实验的图解分析
类别 图解条件 相关结果
遮盖类 ①直立生长 ②向光生长
暗箱类 ①直立生长 ②向光(小孔)生长
插入类 ①向右侧弯曲生长 ②直立生长 ③向光生长 ④向光生长
移植类 ①直立生长 ②向左侧弯曲生长 ③④中IAA的含量a＝b＋c，b>c
旋转类 ①向中央弯曲生长 ②直立生长 ③向开孔处弯曲生长
2．旋转类规律总结
(1)盆和盒旋转类：植物总是弯向其相对静止的物体。
例如：盆转时植物独自运动，没有相对静止的物体，所以直立生长；盒转时植物相对光照是静止的，所以朝向光源生长；盆和盒都转时植物相对盒子(小孔)是静止的，绝大多数时间光照被盒子遮挡，不能照射到植物，光照只能从小孔方向照射过来(实质上是植物间断性地通过小孔接受光照)，所以朝向小孔生长。
(2)旋转器水平旋转：旋转影响植物生长素的分布，使外侧生长素含量高于内侧，由于根对生长素的敏感度高，根将向着外侧生长，而茎的生长方向与根相反。
(3)旋转器垂直旋转(植物横置)：可抵消地心引力的影响，使生长素在向地侧与背地侧均匀分布，植物水平生长。
1．下列有关生长素发现的叙述，不正确的是(　　)
A．达尔文提出苗尖端受单侧光刺激后，向伸长区传递某种“影响”，使幼苗向光弯曲
B．波森·詹森证明苗尖端产生的影响可以透过明胶块传递给下部
C．拜尔证明幼苗的弯曲生长是由苗尖端产生的生长素在其下部分布不均匀造成的
D．温特证明幼苗的弯曲生长确实是一种化学物质造成的
C　[拜尔的实验证明幼苗的弯曲生长是苗尖端产生的“影响”在苗尖端下部分布不均匀造成的，并没有证明“影响”是生长素，C错误。]
2．用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦⑧进行下图所示的实验，一段时间后，会引起弯曲现象的是(　　)
A．②⑤⑦　　　 B．①②③⑤⑧
C．①③④⑥⑦ D．②⑤⑧
D　[①中由于胚芽鞘匀速旋转，使a、b琼脂块中的生长素浓度相同，故①直立生长；②向右弯曲生长；③直立生长；④直立生长；⑤向右弯曲生长；⑥不生长也不弯曲；⑦只有暗室内的幼苗旋转，受光均匀，直立生长；⑧装置整体旋转，光通过小孔，胚芽鞘受单侧光照射，所以向小孔方向弯曲生长。]
判断植物“长不长、弯不弯”的简单方法——“两看法”
注：(1)判断生长素的有无，一看有没有产生部位，二看有没有人为施加。
(2)尖端下部伸长区相当于生长素作用的“靶细胞”部位。
　生长素促进植物生长
1．证明横向运输发生在尖端的实验
(1)实验操作
a　　　　　　b　　　　　　c
(2)实验现象：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。
(3)实验结论：生长素的横向运输发生在胚芽鞘的尖端。
2．证明生长素的极性运输的实验
(1)实验操作
a
b
(2)实验现象：a组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，b组去掉尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲。
(3)实验结论：生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，而不能反过来运输。
1．用图中数字符号表示出生长素极性运输的方向。尝试总结其运输有何规律。
提示：(1)①→②　(2)④→③　(3)⑥→⑤
规律：只能由形态学上端向形态学下端运输，不受重力的影响。
2．分析判断下列图中生长素横向运输的方向，并思考影响横向运输的因素有哪些。
提示：(1)①→②　(2)③→④　⑤→⑥　(3)⑦→⑧　影响横向运输的因素有单侧光、重力、离心力等。
3．在验证生长素的极性运输的实验中，b组实验能否不改变胚芽鞘形态学上端和形态学下端的方向，而将含生长素的琼脂块和不含生长素的琼脂块颠倒位置？
提示：不能。将含生长素的琼脂块和不含生长素的琼脂块颠倒位置，和a组实验比较，多了一个重力的变量。
3．取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组，将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘相同位置分别切取等长的一段，并按图中所示分别接入a、b两组被切除的位置，得到a′、b′两组胚芽鞘，然后用单侧光照射，发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，原因是(　　)
A．c组胚芽鞘尖端能产生生长素，d组尖端不能
B．a′组胚芽鞘尖端能合成生长素，b′组尖端不能
C．c组胚芽鞘尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素不能
D．a′组胚芽鞘尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的生长素不能
D　[胚芽鞘的尖端都能合成生长素，A、B错误。生长素的极性运输只能从形态学上端运输到形态学下端，c组和d组尖端的生长素都能向胚芽鞘基部运输，C错误。据题干可知，a′组中接入的茎段的形态学上端连接胚芽鞘尖端，形态学下端连接茎，所以生长素可以向基部运输，因此胚芽鞘向光弯曲生长；b′组中接入的茎段的形态学下端连接胚芽鞘尖端，形态学上端连接茎，故生长素不能向基部运输，因此胚芽鞘无弯曲生长，D正确。]
(1)单侧光(重力)影响生长素的分布，但不影响生长素的产生。
(2)引起生长素分布不均匀的因素很多，如含生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘上的位置等。
(3)生长素在琼脂块中的运输不是主动运输，而是扩散作用。
4．科学家做过如下的实验：a．把不含生长素的两个琼脂小块放在燕麦胚芽鞘下端；b．把含生长素的琼脂小块放在一段去掉尖端的燕麦胚芽鞘形态学上端，把另两个不含生长素的琼脂小块作为接受块放在燕麦胚芽鞘形态学下端；c．把一段燕麦胚芽鞘倒转过来，把形态学上端朝下，做同样的实验。三个实验都用单侧光照射。经过一段时间后，下列关于接受块①②③④⑤⑥的成分变化的叙述正确的是(　　)
A．①含生长素比②多，③含生长素比④多
B．①含生长素比②少，⑤含生长素比⑥多
C．在③④⑤⑥小块中，⑤含生长素最多
D．③④中生长素含量之和比⑤⑥中多
D　[胚芽鞘尖端是感受光刺激的部位，单侧光使背光侧生长素多于向光侧，因此，①含生长素比②多。琼脂块不能感受光刺激，且生长素只能由形态学上端运到形态学下端，不能倒过来运输，因此，③④中生长素含量相同，⑤⑥中不含生长素。]
　生长素调节植物生长时表现出两重性
1．生长素的作用方式
不催化细胞代谢，不为细胞提供能量，只给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2．作用特点的影响因素
(1)浓度：一般情况下，生长素在低浓度时促进生长，浓度过高时抑制生长，甚至会杀死植物。
(2)器官：不同器官对生长素的反应敏感程度不同。根、芽、茎敏感程度为根>芽>茎。
(3)成熟程度：一般来说，幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝。
3．(1)图1表示不同浓度生长素的生理作用不同，表现为两重性。
①四个关键点含义：A点为较低浓度促进生长；B点促进作用最强；C点既不促进，也不抑制；D点为较高浓度抑制生长。
②曲线段含义：
a．AB段表示在一定的浓度范围内，随生长素浓度的升高，促进作用增强；
b．BC段(不包括C点)表示在一定的浓度范围内，随生长素浓度的升高，促进作用减弱；
c．CD段(不包括C点)表示超过一定的浓度范围，随生长素浓度的升高，抑制作用增强。
(2)图2表示不同器官对生长素的敏感程度不同，根>芽>茎。
(3)图3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性强。
4．顶端优势
(1)概念：顶芽优先生长，侧芽受抑制的现象。
(2)原因
①生长素的运输方向是A→B，A处生长素浓度低―→促进生长。
②B处生长素浓度高―→抑制生长。
结合如图解释：植物的根为何具有向地性？根的向地性是否体现了生长素作用的特点？植物的茎背地生长是否体现了生长素作用的特点？
提示：根对生长素较为敏感，D处浓度过高对根的生长起抑制作用，而C处的浓度较低促进根的生长，充分体现了生长素生理作用的两重性。茎对生长素相对不敏感，B处生长素浓度大于A处生长素浓度，所以B侧促进作用大于A侧，没有体现生长素生理作用的两重性。
5．生长素是人们发现和研究较早的植物激素，其主要作用是促进细胞生长。如图是某植物地上部分，下列有关生长素调节的叙述，正确的是(　　)
A．该植物体地上部分生长素不都是由①②③④所示结构合成的
B．①生长迅速而②生长受抑制是由于②对生长素的敏感性高于①
C．②生长受抑制而④生长较快，是由于①合成的生长素无法运输到④部位
D．由于④能够生长，因此该植物的生长没有体现植物的顶端优势现象
A　[幼叶等部位也可合成生长素，A正确；顶芽合成的生长素向下运输积累在侧芽处，导致侧芽处生长素浓度过高而抑制了侧芽生长，B错误；②生长受抑制而④生长较快，是由于④处距离顶芽较远，①合成的生长素运到④处的较少，C错误；该植物顶芽①优先生长，而侧芽的生长均受到不同程度的抑制，说明该植物的生长体现了植物的顶端优势现象，D错误。]
6．生长素对植物生长的促进作用，往往具有两重性，如图为生长素促进生长的示意图，以下说法正确的是(　　)
A．如果顶芽的生长素浓度为a～b，侧芽的生长素浓度一定小于b
B．如果顶芽的生长素浓度为a～b，侧芽的生长素浓度一定大于b
C．a～b与a～c浓度相同，促进生长的速度不同
D．a～d的生长素浓度抑制生长
B　[由于侧芽生长素浓度高于顶芽，故如果顶芽的生长素浓度为a～b，侧芽的生长素浓度一定大于b，A错误，B正确；据图可知，a～b与a～c浓度不相同，但在最适浓度两侧，促进生长的速度可能相同，C错误；a～d的生长素浓度促进生长，只是随生长素浓度升高，促进作用减弱，D错误。]
　生长素的作用及作用特点
(1)生长素促进生长的原理为促进细胞的纵向伸长，从而使体积变大，而不是促进细胞数目的增多。下图中背光侧之所以长得快，就是因为其背光侧的细胞比向光侧“更长”。
(2)若生长慢的部位的生长素浓度高于生长快的部位的生长素浓度，则可体现生长素的作用特点，如根的向地性、顶端优势等。
(3)与“0”浓度(蒸馏水处理组)比较，生长慢于“0”浓度则表现为抑制作用，从而体现生长素的作用特点，否则不能体现生长素的作用特点。就如图的坐标曲线模型而言，若作用曲线为负值(横轴以下，图中C点以下)，则可体现生长素的作用特点。
甲图表示的是不同器官对生长素的敏感度，乙图表示的是同一器官在不同生长素浓度下的生长情况。
甲 乙
通过对甲图的分析，利用演绎推理等科学思维分析三种器官对生长素的敏感度的高低。通过对乙图的分析，理解不同生长素浓度促进效果可能相同，只要找出相应的生长素浓度范围，就能形成模型与建模的思维方式；通过对“高浓度”“低浓度”界限的分析形成批判性思维方式。
1．根据甲图中的曲线分析三种器官对生长素的敏感度的高低。(科学思维)
提示：根>芽>茎。
2．生长素的两重性可简单地理解成“低浓度促进、高浓度抑制”，这里的“低浓度”和“高浓度”的界限指的是甲图中哪几个点对应的生长素浓度？(科学思维)
提示：对根、芽和茎而言，“低浓度”和“高浓度”的界限分别是A′、B′和C′对应的生长素浓度。
3．甲图中A→A′的含义是不是随着生长素浓度的增大，对根的抑制作用逐渐增强？(科学思维)
提示：不是，A→A′的含义是随着生长素浓度的增大，对根的促进作用逐渐减弱。
4．根据乙图回答下列问题：
(1)若该曲线表示植物的幼苗，其出现向光性时，且测得其向光侧生长素浓度为m，则其背光侧生长素浓度范围是多少？(科学思维)
提示：大于m小于M。
(2)若曲线表示植物的茎，在植物水平放置，表现出茎的背地性时，测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围是多少？(科学思维)
提示：大于0小于m。
(3)若曲线表示植物的根，在植物水平放置，表现出根的向地性时，测得其根的远地侧生长素浓度为m，则近地侧生长素浓度范围是多少？(科学思维)
提示：大于i。
[课堂小结]
1．从细胞水平看，生长素的主要生理功能是促进细胞伸长。此外，生长素也影响细胞的分裂和分化。 2．从器官水平看，生长素作用于各种广义的生长现象。 3．生长素大多集中在生长旺盛的部位，在趋向衰老的组织和器官中含量很少。 4．生长素的合成部位主要是顶芽、幼叶和胚。在植物体内，生长素主要是由色氨酸经一系列反应转变而来的。 5．在高等植物体内，生长素的运输方式有两种。一种是同其他激素和营养物质一样，通过韧皮部和木质部运输。另一种是生长素特有的极性运输。 6．生长素在调节植物生长时，其作用表现出两重性，即在低浓度时促进生长，浓度太高则会抑制生长，甚至导致植物死亡。
1．在生长素的发现史上，1913年波森·詹森进行了如图所示的实验，以检验达尔文父子所说的向下传递的“影响”。下列叙述正确的是(　　)
A．本实验证明生长素由胚芽鞘尖端向下传递
B．插有明胶块的幼苗发生向光弯曲证明胚芽鞘尖端是感光部位
C．显微镜观察表明，弯曲部位背面细胞分裂速率快、数量多
D．要使本实验更有说服力，还应设置去掉胚芽鞘尖端，仅放明胶块或云母片的对照实验
D　[波森·詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过明胶块传递给下部，A错误；要证明胚芽鞘尖端是感光部位，需要设置对照实验：一组的胚芽鞘尖端用不透明的帽遮挡，让其感受不到光，另一组的胚芽鞘尖端以下部位用不透明薄膜将基部包起，让其感受不到光，B错误；生长素主要促进细胞伸长生长，故弯曲部位背面细胞较长，C错误；要使本实验更有说服力，还需要设置对照实验，即设置不放胚芽鞘尖端，仅放明胶块或云母片的对照实验，排除明胶块和云母片的影响，D正确。]
2．下列关于生长素作用的说法，不正确的是(　　)
A．生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素起作用的方式类似，不能为细胞提供能量
B．生长素既能促进细胞伸长生长，也能诱导细胞分化
C．生长素通过促进细胞的伸长生长，从而促进果实的生长，因此生长素浓度越高促进作用越明显
D．生长素首先与细胞内的生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因的表达，从而产生效应
C　[生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素起作用的方式类似，不像酶那样催化细胞代谢，不能为细胞提供能量，而是给细胞传达信息，对生命活动起调节作用，A正确；生长素在细胞水平起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用，B正确；生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用特点，C错误；生长素首先与细胞内的生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因的表达，从而产生效应，D正确。]
3．某同学进行了“探究2，4-D对插枝生根的作用”的实验，下列相关叙述正确的是(　　)
A．实验所用枝条要用不同种的植株枝条
B．用不同浓度2，4-D处理的枝条比用蒸馏水处理的枝条生根更快
C．实验结果测量的指标只能用根的数量
D．所用每个枝条都应留相同数量的侧芽
D　[实验所用的枝条应来自同一植株，且长势相同的枝条，A错误；2，4-D具有两重性，浓度过高的2，4-D处理会抑制枝条生根，比蒸馏水处理的枝条生根慢，B错误；实验结果测量的指标可以是枝条上根的数量或枝条上根的总长度，C错误；每个枝条上侧芽的数量为无关变量，应保持相同，D正确。]
4．如图是生长素浓度与所起作用的关系图，下列相关说法错误的是(　　)
A．不同的生长素浓度促进作用可以相同
B．ab段随着生长素浓度的增大，促进作用增强
C．bc段随着生长素浓度的增大，抑制作用增强
D．该曲线能够表明生长素的生理作用具有两重性
C　[由题图可知，不同的生长素浓度促进作用可以相同，A正确；ab段表明随着生长素浓度的增大，促进作用增强，B正确；bc段仍位于横轴以上，仍表现为促进作用，只是随着生长素浓度的增大，促进作用减弱，C错误；题图曲线能够表明生长素在低浓度时促进生长，高浓度时抑制生长，即其作用具有两重性，D正确。]
5．甲图表示燕麦幼苗生长素浓度与所起作用的关系，乙图表示将一株燕麦幼苗水平放置，培养一段时间后的生长情况。
甲　　　　　　　　 　乙
(1)1934年，科学家从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质________，它是由________经过一系列反应转变而来的。
(2)乙图中b侧生长素对根生长的效应是____________，a侧生长素浓度范围应为________mol·L-1。
(3)在认识到生长素的生理作用后，农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势。去掉顶芽后，_______________________，于是抑制作用被解除，侧芽萌动、加快生长。
(4)植物的生长发育过程，在根本上是________________的结果。
[解析]　(1)1934年，科学家从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸(IAA)，它是由色氨酸经过一系列反应转变而来的。(2)根的向地性生长体现了生长素具有两重性的作用特点，b侧为低浓度，促进生长，a侧为高浓度，抑制生长，a侧生长素浓度范围应大于10-8mol·L-1。(3)顶端优势是指顶芽(生长素浓度低)优先生长，侧芽(生长素浓度高)生长受抑制的现象，故在认识到生长素的生理作用后，农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势，是因为去掉顶芽后，侧芽处的生长素来源受阻，浓度降低，于是抑制作用被解除，侧芽萌动、加快生长。(4)植物的生长发育过程，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。
[答案]　(1)吲哚乙酸(IAA)　色氨酸　(2)促进　大于10-8　(3)侧芽处的生长素来源受阻，浓度降低　(4)基因组在一定时间和空间上程序性表达
课时分层作业(13)　生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索
题组一　向光性的研究导致生长素的发现
1．在生长素的发现过程中，很多科学家进行相关实验探究生长素的成分和作用。下列叙述正确的是(　　)
A．达尔文的实验证明了有某种化学物质从苗尖端传递到了尖端下面
B．波森·詹森的实验证明苗尖端产生的物质可以透过明胶传递给下部
C．温特的实验若在单侧光下进行，不能得出支持达尔文假说的结论
D．温特对波森·詹森的技术做了改进，终于分离出了生长素，并确定它是吲哚乙酸
B　[达尔文父子提出有一种“影响”由苗尖端传递到了下面，A错误；波森·詹森证明了从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质，且该化学物质可通过明胶传递给下部，B正确；温特实验利用琼脂收集尖端中的物质，并研究其功能，有无单侧光照都能得出支持达尔文假说的结论，C错误；温特并未确定生长素的本质，D错误。]
2．达尔文父子研究向光性的实验如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．①与②的结果证明幼苗向光弯曲与苗尖端有关
B．①与③④⑤的结果证明感受光刺激的部位是苗尖端
C．若将实验条件改为完全黑暗，则所有幼苗均不能生长
D．由实验可以推测有某种化学物质从苗尖端传递到了下面
C　[①与②的自变量是有无尖端，因变量为是否弯向光源生长，实验结果证明幼苗向光弯曲与苗尖端有关，A正确。①幼苗向光弯曲生长；③顶上加不透明的帽，幼苗直立生长；④顶上加透明的帽，幼苗向光弯曲生长；⑤用不透明的薄膜将基部包起，幼苗向光弯曲生长，①与③④⑤的结果证明感受光刺激的部位是苗尖端，B正确。生长素的合成不需要光，若将实验条件改为完全黑暗，具有尖端的幼苗均可以直立生长，C错误。具有尖端的幼苗能够生长，没有尖端的幼苗不能生长，且弯曲部位在苗尖端下面，由此可推测苗尖端可能产生了某种化学物质并传递到了下面，D正确。]
3．如图所示，一植株被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照，固定植株，旋转纸盒，一段时间后，植株的生长状况是甲；如果固定纸盒，旋转植株，植株的生长状况是乙；如果将纸盒和植株一起旋转，植株的生长状况是丙，则甲、乙、丙分别代表(　　)
A．向左弯曲生长、直立生长、弯向盒开口方向生长
B．直立生长、向右弯曲生长、弯向盒开口方向生长
C．向左弯曲生长、向左弯曲生长、直立生长
D．向右弯曲生长、直立生长、弯向盒开口方向生长
A　[固定植株，旋转纸盒，每当小窗转到左侧时，植物的左侧就接受一次光照射，所以植物向左弯曲生长；固定纸盒，旋转植株，光源在左，小窗在右，植物不能被光照射，所以植物直立生长；纸盒和植株一起旋转，植物和小窗的位置是固定不变的，每当小窗转到左侧时，植物近小窗侧就接受一次光照射，所以植物弯向盒开口方向生长。]
题组二　生长素促进植物生长
4．IAA在高等植物中广泛存在，是植物体内最主要的生长素。下列有关生长素的叙述错误的是(　　)
A．从细胞水平上看，生长素的主要生理功能是促进细胞伸长
B．从器官水平上看，生长素不仅能促进茎伸长，还能促进不定根和侧根的形成
C．生长素大多集中在胚芽鞘、芽和根尖端的分生组织、形成层等部位，在受精后的子房、幼嫩的种子中含量很少
D．生长素在植物组织中的精细分布取决于生长素的合成和运输
C　[生长素大多集中在生长旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根尖端的分生组织、形成层、受精后的子房、幼嫩的种子等，而在趋向衰老的组织和器官中含量很少。]
5．在高等植物体内，生长素的运输方式有两种。下列说法错误的是(　　)
A．生长素的合成部位主要是顶芽、幼叶和胚
B．生长素通过韧皮部的运输属于自由扩散，通过木质部运输的动力来自蒸腾作用
C．生长素特有的极性运输是指生长素从植物体的上端向下端运输，且受重力影响
D．极性运输局限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间
C　[生长素特有的极性运输，是指生长素只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，与重力无关。]
题组三　生长素调节植物生长时表现出两重性
6．科学家研究不同生长素浓度对某植物不同器官的作用，所得结果如图甲所示；图乙是横放的该植物根和茎的生长方向的情况。下列相关叙述，错误的是(　　)
甲　　　　　　　　　　　　　乙
A．图乙中根a侧的生长素浓度应大于图甲A点对应的生长素浓度
B．图乙中茎c侧的生长素浓度应小于图甲C点对应的生长素浓度
C．该植物不同器官对生长素的敏感程度不同，其中茎最不敏感
D．不同浓度的生长素对该植物同一器官的生长影响不可能相同
D　[图乙中根a侧的生长素浓度对根的生长起抑制作用，应大于图甲A点对应的生长素浓度，A正确；图乙中茎c侧的生长素浓度对茎的生长起促进作用，应小于图甲C点对应的生长素浓度，B正确；由图甲可知，植物器官对生长素的敏感程度由高到低为根>芽>茎，即茎对生长素最不敏感，C正确；不同浓度的生长素对该植物同一器官的生长影响可能相同，D错误。]
7．将植物横放，测量根和茎生长素浓度与其生长状况的关系如甲图所示，则曲线上P点最可能对应乙图中的位置是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
A．a　　　B．b　　　C．c　　　D．d
D　[将植物横放，受重力作用，生长素在靠地一侧分布较多。根对生长素较为敏感，较高浓度会抑制根的生长。曲线上P点在较高的生长素浓度下，生长1 cm所需的时间较长，符合根的靠地一侧生长情况与生长素浓度的关系，D正确。]
题组四　探究2，4-D对插枝生根的作用
8．某校生物学兴趣小组探究生长素类似物2，4-D 对月季插条生根的影响，实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．生根的平均长度或总长度也可作为本实验的观察指标
B．插条的状况、芽的数量、2，4-D的浓度等都是该实验的无关变量
C．2，4-D浓度为800 mg/L时，抑制插条生根
D．根据实验结果，确定2，4-D促进插条生根的最适浓度是400 mg/L
A　[由于生长素能够促进生根，所以实验记录的因变量可以是枝条生根的平均数量或枝条生根的平均长度或总长度，A正确；插条的状况、芽的数量等都是该实验的无关变量，而2，4-D的浓度是自变量，B错误；与浓度为0时相比，2，4-D浓度为800 mg/L时，促进插条生根，C错误；根据实验结果可知，2，4-D浓度为400 mg/L促进插条生根数最多，但是该浓度不一定是最适浓度，D错误。]
9．如图所示为温特进行的研究某种促进生长物质的实验。下列叙述正确的是(　　)
A．用明胶块代替琼脂块会得到不同的实验结果
B．在黑暗条件下实验是为了防止光引起琼脂块中的物质分布不均匀
C．①③④组对照，可说明弯曲方向与这种促生长物质的含量有关
D．该物质进入琼脂块的方式与进入尖端下部的方式不同
D　[琼脂和明胶生长素都可以通过，所以用明胶块代替琼脂块会得到相同的实验结果，A错误；黑暗条件下进行实验操作，主要是排除光照等无关变量，光照不会引起琼脂块中物质分布不均匀，B错误；①③④组对照，能说明弯曲方向与含有这种促生长物质的琼脂块的位置有关，C错误；该物质进入琼脂块的方式是扩散，进入尖端下部的方式是主动转运，D正确。]
10．某同学设计了一个验证“幼嫩叶片可以产生生长素，而生长素能阻止叶柄脱落”的实验。
材料：如图所示健壮植物若干，不含(或含)生长素的羊毛脂，剪刀等。
实验步骤：
①取两盆长势、生理状态相同的植物，去除顶芽，分别标号甲、乙。
②用剪刀剪去甲盆植物叶片C，在叶柄断口敷上不含生长素的羊毛脂；乙不作处理。
③甲、乙两植物置于相同条件下培养一段时间，观察叶柄C的情况。
请回答下列问题：
(1)实验中去掉顶芽有无道理？为什么？
____________________________________________________________________。
(2)该同学用叶片C做研究对象是否恰当？为什么？
____________________________________________________________________。
(3)如对不当之处做了修改，该同学可能得到的实验现象是_______________，据此能否验证题干结论？
____________________________________________________________________。
(4)如果让你参与实验，你准备如何完善设计？
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　本题分两个实验：一是验证幼嫩叶片可以产生生长素；二是验证生长素能阻止叶柄脱落。题目中甲组和乙组构成对照，当观察到甲组叶柄脱落，乙组不脱落，只能说明幼嫩叶片能阻止叶柄脱落；要判定是否是生长素参与作用的结果，需要设置含外源生长素的丙组进行二次实验，结果丙组叶柄不脱落，这样通过甲组和丙组的对照，说明生长素能阻止叶柄脱落。综合甲、乙、丙三组实验结果，即可验证实验结论。在实验选材时，为避免叶片间的相互影响，并考虑生长素的极性运输，应选用A叶片进行实验。
[答案]　(1)有道理，避免顶芽产生的生长素对实验结果造成干扰　(2)不恰当，应选用A作研究对象。因为叶片A、B产生的生长素会对叶片C造成影响　(3)甲组叶柄脱落，乙组叶柄不脱落　不能，因为缺少对照实验　(4)另设第三组丙，去掉A叶片，在叶柄断口敷上含生长素的羊毛脂
易错点　不能准确判断是否为单侧光照
11．在方形暗箱内放一盆幼苗，暗箱的一侧开一小窗，固定光源可从窗口射入。把暗箱放在旋转器上水平旋转，保持每15 min匀速转一周的速度。则一星期后幼苗生长状况为图中的(　　)
A　　　　B　 　　　C　　　　D
B　[将暗箱置于旋转器上水平旋转，意味着暗箱、花盆一起旋转；幼苗只受来自小孔的单侧光照射，由此推知幼苗向接受光源的小窗生长，即B项符合题意。 ]
重点突破练(四)　生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索
一、选择题
1．下列关于植物激素的叙述，正确的是(　　)
①在植物体内含量极少　②在植物体内含量很多　③产生部位就是作用部位　④对植物体的生命活动有显著的调节作用　⑤化学本质是蛋白质　⑥化学本质是有机物
A．①④⑥　　　 B．①③⑤
C．②④⑤ D．②③④⑥
A　[植物激素是由植物的一定部位产生，能由产生部位运送到作用部位，③错误；植物激素是对植物体的生命活动起显著调节作用的微量有机物，①④正确、②错误；目前还没发现蛋白质类植物激素，⑤错误、⑥正确。]
2．拜尔将胚芽鞘尖端放在去除胚芽鞘尖端的幼苗的一侧，结果胚芽鞘向对侧弯曲生长。下列叙述正确的是(　　)
A．该实验证明了生长素在植物体内进行极性运输
B．该实验证明尖端确实能产生某种物质，该物质是吲哚乙酸
C．对照组只能是没有尖端的胚芽鞘，结果为胚芽鞘不生长
D．该实验在黑暗中进行，可排除受光不均匀对实验结果的影响
D　[该实验不能说明生长素可从形态学上端运输到形态学下端，即不能说明生长素在植物体内进行极性运输，A错误；拜尔的实验证明了胚芽鞘弯曲生长，是苗尖端产生的某种物质在其下部分布不均造成的，但不能证明该物质是吲哚乙酸，B错误；拜尔的实验没有设置空白对照组，通过相互对照，证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀造成的，C错误；因为胚芽鞘尖端是感光部位，所以该实验在黑暗中进行，可排除受光不均匀对实验结果的影响，D正确。]
3．如图为燕麦胚芽鞘向光弯曲生长示意图，下列说法正确的是(　　)
A．向光侧细胞较小是因为强光使生长素失去作用
B．向光侧细胞分裂太快导致向光侧细胞体积较小
C．胚芽鞘向光弯曲生长是因为背光侧细胞发生弯曲
D．背光侧的生长素浓度能起到促进细胞伸长的作用
D　[向光侧细胞较小是由于单侧光使生长素在背光侧分布较多，促进了背光侧细胞的伸长，D正确。]
4．下列有关生长素的叙述，错误的是(　　)
A．合成部位的生长素含量往往低于积累部位的生长素含量
B．植物茎尖细胞可以利用色氨酸合成生长素
C．生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子
D．胚芽鞘尖端合成生长素与光照有关
D　[植物各部位生长素含量不同，通常是合成部位＜积累部位，如顶芽＜侧芽，A正确。生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，在这些部位，色氨酸经过一系列反应可转变成生长素，B、C正确。胚芽鞘尖端合成生长素与光照无关，光照、重力等因素只是影响生长素的分布，D错误。]
5．下列有关植物生长素的叙述，错误的是(　　)
A．在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输
B．在太空中，横向放置的植物的根不会表现出向地弯曲生长的特性
C．如果将含生长素的琼脂块放置于去尖端的胚芽鞘正中间，并给予单侧光照射，生长素会在琼脂块中进行横向运输
D．在存在呼吸抑制剂的条件下，极性运输会受到抑制
C　[在植物的成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输，A正确。在太空失重状态下植物激素不能进行横向运输，根失去向地生长的特征，但能进行极性运输，B正确。生长素进出琼脂块的方式是扩散，光照不会使生长素在琼脂块中进行横向运输，C错误。极性运输以主动转运形式进行，在缺氧或有呼吸抑制剂存在的条件下，能量供应不足，主动转运会受到抑制，从而使极性运输受到抑制，D正确。]
6．下图表示生长素浓度对某植物根和茎生长的影响，下列判断错误的是(　　)
A．生长素对这两种器官的作用都具有两重性
B．若植物茎向光一侧生长素浓度为b点对应浓度，则背光侧浓度一定在d点～e点对应浓度范围
C．植株倒伏一段时间后，根近地侧生长素浓度应大于c点对应浓度
D．该植物的根比茎对生长素更敏感
B　[在一定的浓度范围内，生长素都能促进根、茎生长，而当大于一定浓度时，对根、茎生长都有抑制作用，说明生长素对这两种器官的作用具有两重性，A正确；茎的背光侧生长素浓度高于向光侧，生长较快，若植物茎向光一侧生长素浓度为b点对应浓度，则背光侧浓度为b点～e点对应浓度范围(不包括b、e两点)，B错误；植株倒伏一段时间后，由于重力的作用，生长素由根的远地侧向根近地侧运输，使近地侧生长素浓度高于远地侧，由于根对生长素比较敏感，故近地侧的生长受到抑制，即近地侧生长素浓度大于c点对应浓度，C正确；分析题图可知，该植物根比茎对生长素敏感，D正确。]
7．如图所示，将燕麦胚芽鞘尖端切除后放置于一空白琼脂块上一段时间，将已切尖端的胚芽鞘下部正中插入不透水的玻璃片后，再将琼脂块放置于去尖端的胚芽鞘上，经过一段时间的单侧光照射后，胚芽鞘下部的a、b两琼脂块中生长素的含量应为(　　)
A．a>b　　　　 B．aC．a＝b D．不能判断
C　[将燕麦的胚芽鞘尖端放在琼脂块上，过一段时间后，琼脂块上含有一定浓度的生长素。再将琼脂块放置于去掉尖端的胚芽鞘上，虽然经过一段时间的单侧光照射，但是由于胚芽鞘的感光部位是尖端，故单侧光不会引起琼脂中生长素的横向运输，故a、b两个琼脂块中的生长素含量相等。]
8．下列关于生长素作用的说法，正确的是(　　)
A．生长素为植物生长发育提供能量
B．生长素能促进细胞伸长生长，但不能诱导细胞分化
C．生长素通过促进细胞的伸长生长，来促进果实的生长，因此生长素浓度越高，促进作用越明显
D．生长素能促进侧根和不定根的发生，影响花、叶和果实的发育
D　[生长素在植物体内的作用是给细胞传达信息，起调节细胞生命活动的作用，不为细胞提供能量，A错误；在植物体内，生长素在细胞水平上起促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用，B错误；生长素通过促进细胞的伸长生长，而促进果实的生长，但生长素具有两重性，在低浓度时起促进作用，在高浓度时起抑制作用，C错误；在植物体内，生长素在器官水平上影响器官的生长和发育，如促进侧根和不定根的发生，影响花、叶和果实的发育等，D正确。]
9．为了探究生长素的作用，将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组，在实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块，对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块，两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。两组胚芽鞘在同样条件下，在黑暗中放置一段时间后，对照组胚芽鞘无弯曲生长，实验组胚芽鞘发生弯曲生长，如图所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是(　　)
A．胚芽鞘b侧的IAA含量与b′侧的相等
B．胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧的IAA含量不同
C．胚芽鞘b′侧细胞能运输IAA而c′侧细胞不能
D．琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量
D　[结合文字信息和图示信息可知，题中左图为对照组，如图为实验组。对照组中a琼脂块不含IAA，所以胚芽鞘b侧不含IAA，b′侧含有从a′琼脂块运输来的IAA，故A项错误。胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧都不含IAA，故B项错误。胚芽鞘b′侧细胞和c′侧细胞都能运输IAA，故C项错误。a′琼脂块输出的IAA在向下运输过程中有所消耗，所以琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量，故D项正确。]
10．图1表示不同生长素浓度对胚芽鞘生长的作用，图2表示将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘顶部的一侧，胚芽鞘弯曲的情况(弯曲角度用α表示)。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
图1　　　　　　　　　　图2
A．当琼脂块中含有的生长素浓度为b时，α最小
B．生长素浓度高于c时，才会抑制胚芽鞘的生长
C．当生长素浓度大于b小于c时，随生长素浓度的增加，α逐渐变大
D．据图1分析，生长素浓度小于b时促进生长，大于b时抑制生长，体现了生长素作用的两重性
D　[当琼脂块中含有的生长素浓度为b时，左侧生长最快，α最小，A正确；生长素浓度小于c时，促进胚芽鞘生长，等于c时，既不促进生长也不抑制生长，大于c时，会抑制胚芽鞘生长，B正确；当生长素浓度大于b小于c时，随生长素浓度的增加，促进作用变弱，α逐渐变大，C正确；生长素浓度大于b但小于c时，仍为促进生长作用，D错误。]
11．图甲是一株盆栽植物，图乙表示该植物不同器官对生长素浓度的生长反应，下列相关叙述正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　　　乙
A．给予该植物右侧光照，植物弯向右侧生长，体现出生长素作用的两重性
B．如将该植物倒向左侧水平放置，根将向地生长，⑧处的生长素浓度高于⑦处
C．切除①，在①处放置一块含生长素的琼脂块，侧芽②的生长依然被抑制，说明顶端的生长素在植物体内能通过主动转运到达②处
D．浓度为10-8mol·L-1的生长素对该植物芽和茎的作用是促进生长，对根的作用是抑制生长
C　[给予该植物右侧光照，植物弯向右侧生长，是因为单侧光照引起生长素分布不均匀，背光侧生长素分布多，长得快，向光侧生长素分布少，长得慢，植物的向光性体现出了生长素促进生长的作用，未能体现出生长素作用的两重性，A错误。如将该植物倒向左侧水平放置，受重力影响，生长素由⑧处向⑦处运输，⑦处的生长素浓度高于⑧处，根对生长素敏感，⑦处的生长素浓度高，抑制生长，⑧处生长素浓度低，促进生长，因此根将向地生长，B错误。切除①，在①处放置一块含生长素的琼脂块，侧芽②的生长依然被抑制，②处生长素浓度依然较高，说明顶端的生长素在植物体内还可以通过极性运输的方式运输到②，极性运输是主动转运，C正确。由图可知，生长素浓度为10-8 mol·L-1时，对该植物根、芽、茎的作用均是促进生长，D错误。]
12．已知植物存在顶端优势现象，将如图所示的茎剪断一段时间后，本来已经停止生长的侧芽又开始生长。在顶芽中合成并向下运输的生长素和这一现象密切相关。以下说法正确的是(　　)
A．将茎剪断，一段时间后侧芽开始生长的原因可能是侧芽部位生长素浓度降低
B．顶芽合成的生长素向下运输时需要载体，但不需要能量
C．剪断茎前，顶芽合成的生长素向下运输至侧芽，侧芽不合成生长素
D．若在剪断的茎处涂抹大量的生长素，侧芽的生长不会受到抑制
A　[剪断茎一段时间后侧芽开始生长，原因是侧芽处的生长素浓度降低，从而促进了侧芽的生长，A正确；顶芽合成的生长素向下运输的方式属于主动转运，主动转运既需要载体，也需要能量，B错误；剪断茎前，顶芽合成的生长素可向下运输至侧芽，但侧芽也会合成生长素，从而使侧芽处的生长素浓度较高，C错误；若在剪断的茎处涂抹大量的生长素，涂抹的生长素向下运输到侧芽，侧芽处的生长素浓度过高，侧芽的生长会受到抑制，D错误。]
二、非选择题
13．为了验证“植物主茎顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长”，某同学进行了以下实验：
①选取健壮、生长状态一致的幼小植株，分为甲、乙、丙、丁4组，甲组植株不做任何处理，其他3组植株均切除顶芽。然后乙组植株切口不做处理；丙组植株切口处放置不含生长素的琼脂块；丁组植株切口处放置含有适宜浓度生长素的琼脂块。
②将上述4组植株置于相同的适宜条件下培养。
回答下列问题：
(1)各组植株侧芽的预期生长情况分别为甲组生长受抑制；乙组__________；丙组__________；丁组__________。
(2)比较甲组与乙组的预期结果，能够说明__________抑制__________。
(3)比较乙组和丙组的预期结果，能够说明__________对侧芽生长__________(填“有”或“没有”)影响。
(4)比较丙组和丁组的预期结果，能够说明对侧芽生长起抑制作用的是________________________________________________________。
(5)顶芽产生的生长素抑制侧芽生长的原因是顶芽产生的生长素向下运输，使侧芽附近的生长素浓度____________，侧芽发育受到抑制，而顶芽优先生长，这种现象体现了生长素作用的__________。
[解析]　(1)本实验的目的是验证“植物主茎顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长”，经过处理后的4组植株中，由于甲组植株和丁组植株的顶端依然有生长素的存在，故对侧芽的预期生长情况为生长受抑制。而乙组植株切口不做处理；丙组植株切口处放置不含生长素的琼脂块，相当于顶端没有生长素的存在，故对侧芽的预期生长情况为生长。(2)通过甲组与乙组的对照，单一变量为顶芽，故得出顶芽的生长抑制了侧芽的生长。(3)通过乙组和丙组的对照，单一变量为琼脂块，故得出琼脂块对侧芽生长没有影响。(4)通过丙组和丁组的对照，单一变量为生长素，故得出对侧芽生长起抑制作用的是生长素。(5)顶端优势的原因是顶芽产生的生长素向下运输，在侧芽处积累较多，使侧芽生长受到抑制，这种现象体现了生长素作用的特点，即两重性。
[答案]　(1)生长　生长　生长受抑制　(2)顶芽的生长　侧芽的生长　(3)琼脂块　没有　(4)生长素　(5)较高　两重性
14．图甲表示植物横放之后根的向地性生长和茎的背地性生长，图乙表示不同浓度生长素对根和茎生长的影响。请回答下列问题：
甲　　　　　　　　　　　乙
(1)若图甲中A处的生长素浓度为图乙中的m，则B处的生长素浓度范围为________。根的向地性生长能否体现生长素作用的两重性？________(填“能”或“不能”)。由图乙可以看出，不同生长素浓度对植物同一器官的促进作用________(填“一定相同”“一定不同”或“可能相同也可能不同”)。
(2)生长素的合成部位为____________________________________。
生长素的极性运输发生在器官的____________(填“幼嫩”或“成熟”)部位，生长素的极性运输是否受光照影响？________(填“是”或“否”)。
(3)某实验小组为证明茎产生顶端优势的原因是顶芽产生的生长素向下运输，从而抑制了侧芽的生长，进行了如下实验。请把下列实验补充完整：
①正常的植株，不做处理，观察侧芽生长情况。
②去除顶芽，在顶端放置一个________琼脂块，观察侧芽生长情况。
③去除顶芽，________________，观察侧芽生长情况。
[解析]　(1)在图甲中，当植物横放时，在重力的作用下，生长素会向近地侧运输，导致近地侧(B、D处)生长素的浓度高于远地侧(A、C处)。由于根对生长素的敏感性高、茎对生长素的敏感性低，因此对于根而言，近地侧(D处)高浓度的生长素抑制生长，远地侧(C处)低浓度的生长素则促进生长，根表现为向地性生长；对于茎而言，近地侧(B处)高浓度的生长素的促进作用强于远地侧(A处)，茎表现出背地性生长。综上分析，若图甲中A处的生长素浓度为图乙中的m，则B处的生长素浓度范围为大于m且小于n(或m～n)。根的向地性生长能体现生长素作用的两重性。分析图乙可知：不同生长素浓度对植物同一器官的促进作用可能相同也可能不同。(2)生长素的合成部位为芽、幼嫩的叶和发育中的种子。生长素的极性运输是指在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端，而不能反过来运输。可见，生长素的极性运输发生在器官的幼嫩部位，而且不受光照等外界因素的影响。(3)欲通过实验证明茎产生顶端优势的原因是顶芽产生的生长素向下运输，从而抑制了侧芽的生长，则自变量为有无顶芽、是否补充外源生长素，因变量是侧芽生长情况，所以需要设置3组实验。依据实验设计遵循的对照原则和题干中给出的不完整的实验步骤可推知，补充完整的实验步骤：①正常的植株，不做处理，观察侧芽生长情况。②去除顶芽，在顶端放置一个含生长素的琼脂块，观察侧芽生长情况。③去除顶芽，在顶端放置一个不含生长素的琼脂块，观察侧芽生长情况。
[答案]　(1)大于m且小于n(或m～n)　能　可能相同也可能不同　(2)芽、幼嫩的叶和发育中的种子　幼嫩　否　(3)②含生长素的　③在顶端放置一个不含生长素的琼脂块
15．某兴趣小组对生长素相关应用和研究非常感兴趣，并对以下问题进行讨论：
(1)茶文化在中国源远流长，采茶主要集中在春、秋两季。随着采摘批次的增加，新芽的数量大大增加，从生长素调节的角度看，原因是____________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)下列四个图中，能正确反映生长素浓度与芽位置关系的是(侧芽1、侧芽2、侧芽3分别表示距顶芽的距离由近到远)________。
A　　　　　　　　　　B
C　　　　　　　　　　D
(3)下面是研究生长素的三组实验设计示意图。
实验1　　　　　　　　　　　实验2
①根据实验1可知，切除尖端的幼苗，向左弯曲生长，其生长素最初来自____________________________________________________。
②如果实验1是为了研究幼苗尖端能产生生长素，且能促进幼苗下端生长，应补充的对照实验是_______________________________________________________
____________________________________________________________________。
③实验2中有一处明显的错误，改正为___________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
④如果实验3是为了研究单侧光对幼苗尖端生长素分布的影响，请将实验3中的甲、乙两图补充完整。
实验3
[解析]　(1)采茶的过程中，去掉了顶芽，解除了顶端优势，侧芽部位生长素浓度降低，促进侧芽生长，故随着采摘批次的增加，新芽的数量大大增加。(2)顶芽产生的生长素会向侧芽部位运输，距离顶芽越近的侧芽生长素浓度越高，受抑制越严重，对应图B。(3)①根据实验1结果可知，切除尖端的幼苗，幼苗尖端产生的生长素运输到琼脂块上，琼脂块中的生长素进入尖端下部右侧，右侧生长速度快，进而出现向左弯曲生长。②要研究幼苗尖端能产生生长素，且能促进幼苗下端生长，实验的自变量应该是琼脂块是否接触过尖端，故应该设置对照组，即把未接触过幼苗尖端的相同规格的琼脂块，放在切去尖端的幼苗切面右侧，观察胚芽鞘的生长状况。③实验2中，生长素分布不均匀，右侧含量高，生长速度快，故幼苗应该向左弯曲生长。④要研究单侧光引起幼苗尖端生长素分布是否均匀，应该用单侧光照射幼苗尖端，且尖端下面放置琼脂块，分别收集向光侧和背光侧的生长素，再用上述琼脂块分别处理去除尖端的幼苗，观察两组幼苗的弯曲情况，预期两组幼苗均出现弯曲生长，但放置背光侧琼脂块的幼苗弯曲幅度更大。
[答案]　(1)解除了顶端优势(解除了顶芽产生的生长素对侧芽的抑制)　(2)B　(3)①幼苗尖端　②将未接触过幼苗尖端的琼脂块，放在切去尖端的幼苗切面右侧(对照组为空白琼脂块，其他与实验组相同)　③实验结果为幼苗向左弯曲生长
④
34/34第一节　生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索
概述科学家经过不断的探索，发现了植物生长素，并揭示了它在调节植物生长时表现出两重性，既能促进生长，也能抑制生长。 1．生命观念和科学思维——通过生长素的作用特点阐释生物学中适度与平衡观念，并运用这一观念分析和解决现实中的问题。 2．科学探究——通过概述生长素的发现过程认同科学探究的一般过程。
一、向光性的研究导致生长素的发现
1．达尔文父子的实验
(1)实验处理及实验结果
向光弯曲生长　____________　________　____________　____________
分析：①和②对照说明：幼苗的向光性与幼苗________有关。
③④⑤对照说明：感光部位是苗尖端，而不是____________。
(2)实验结论
_______是感光部位。由弯曲的部位在苗尖端下部可推测：有某种_______从苗尖端传递到了下部。
2．波森·詹森的实验
(1)实验处理及实验结果
____________　　____________
(2)实验结论
有一种________由苗尖端向下传递。
3．拜尔的实验
实验处理及实验结果
________________________
4．温特的实验
(1)实验处理及实验结果
温特大胆设想：将苗尖端切下，放在琼脂块上，其中的________会扩散到琼脂块中，就可以用________代替苗尖。该实验的对照组是________，其设计意图是排除琼脂块本身的________对苗尖端的影响。②与________形成相互对照，可以说明幼苗的弯曲生长与琼脂块中的化学物质分布________有关。
(2)实验结论
苗尖中确实存在一种能够________的化学物质。
5．郭葛的发现：生长素的化学本质是一种称为________的小分子有机物。
二、生长素促进植物生长
1．生长素的生理功能
(1)从细胞水平看
①主要生理功能：促进________。
②影响细胞的________和________。
(2)从器官水平看：作用于各种广义的________。
①促进茎________；②促进地上部分_______________________________生长；③促进________和________形成；④促进________生长和________分化；⑤促进________生长；⑥促进________；⑦防止____________等。
2．生长素的分布：大多集中在________的部位，在________的组织和器官中含量很少。
3．生长素的合成
(1)合成部位：主要是________________。
(2)来源：在植物体内，生长素主要是由________经过一系列反应转变而来。
4．生长素的运输
(1)通过韧皮部和木质部运输
①韧皮部运输属于________。
②木质部运输的动力来自________。
(2)生长素特有的极性运输
①概念：指生长素________从植物体的____________向____________运输，而与重力无关。
②方式：________。
③部位：局限于________、________、____________________________的________细胞之间的短距离________运输。
三、生长素调节植物生长时表现出两重性
1．两重性的含义
低浓度时________，浓度太高则会____________，甚至________________。
2．细胞年龄不同，对生长素的敏感程度不同。一般来说，幼嫩细胞对生长素反应非常敏感，老细胞则比较迟钝。
3．生长素浓度对植物根、芽和茎生长的影响
不同器官对生长素的反应敏感程度也不一样，根最敏感，其最适浓度是10-10 mol·L-1左右；茎最不敏感，最适浓度是左右；芽居中，最适浓度在10-8 mol·L-1左右。
4．顶端优势
(1)概念：顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。
(2)原因：顶芽产生的生长素向下运输，使得侧芽附近的生长素浓度较高，而侧芽对生长素浓度比较敏感，于是生长受到抑制。
　(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生长素是一种大分子有机物，是在细胞内由色氨酸合成的。 (　　)
2．达尔文父子实验证明有某种物质由苗尖端向下运输，并提出了化学物质假说。 (　　)
3．云母片和明胶对生长素的透过性不同。 (　　)
4．波森·詹森分离得到某种化学物质，并证明了该化学物质的作用。 (　　)
5．同一植株的根和芽生长所需要的最适生长素浓度相同。 (　　)
6．当植物顶芽比侧芽生长快时会产生顶端优势，其主要原因是侧芽附近的生长素浓度过高，使其生长受抑制。 (　　)
　向光性的研究导致生长素的发现
1．生长素相关实验的图解分析
类别 图解条件 相关结果
遮盖类 ①直立生长 ②向光生长
暗箱类 ①直立生长 ②向光(小孔)生长
插入类 ①向右侧弯曲生长 ②直立生长 ③向光生长 ④向光生长
移植类 ①直立生长 ②向左侧弯曲生长 ③④中IAA的含量a＝b＋c，b>c
旋转类 ①向中央弯曲生长 ②直立生长 ③向开孔处弯曲生长
2．旋转类规律总结
(1)盆和盒旋转类：植物总是弯向其相对静止的物体。
例如：盆转时植物独自运动，没有相对静止的物体，所以直立生长；盒转时植物相对光照是静止的，所以朝向光源生长；盆和盒都转时植物相对盒子(小孔)是静止的，绝大多数时间光照被盒子遮挡，不能照射到植物，光照只能从小孔方向照射过来(实质上是植物间断性地通过小孔接受光照)，所以朝向小孔生长。
(2)旋转器水平旋转：旋转影响植物生长素的分布，使外侧生长素含量高于内侧，由于根对生长素的敏感度高，根将向着外侧生长，而茎的生长方向与根相反。
(3)旋转器垂直旋转(植物横置)：可抵消地心引力的影响，使生长素在向地侧与背地侧均匀分布，植物水平生长。
1．下列有关生长素发现的叙述，不正确的是(　　)
A．达尔文提出苗尖端受单侧光刺激后，向伸长区传递某种“影响”，使幼苗向光弯曲
B．波森·詹森证明苗尖端产生的影响可以透过明胶块传递给下部
C．拜尔证明幼苗的弯曲生长是由苗尖端产生的生长素在其下部分布不均匀造成的
D．温特证明幼苗的弯曲生长确实是一种化学物质造成的
2．用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦⑧进行下图所示的实验，一段时间后，会引起弯曲现象的是(　　)
A．②⑤⑦　　　　　　 B．①②③⑤⑧
C．①③④⑥⑦ D．②⑤⑧
判断植物“长不长、弯不弯”的简单方法——“两看法”
注：(1)判断生长素的有无，一看有没有产生部位，二看有没有人为施加。
(2)尖端下部伸长区相当于生长素作用的“靶细胞”部位。
　生长素促进植物生长
1．证明横向运输发生在尖端的实验
(1)实验操作
a　　　　　b　　　　　　c
(2)实验现象：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。
(3)实验结论：生长素的横向运输发生在胚芽鞘的尖端。
2．证明生长素的极性运输的实验
(1)实验操作
a
b
(2)实验现象：a组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，b组去掉尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲。
(3)实验结论：生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，而不能反过来运输。
1．用图中数字符号表示出生长素极性运输的方向。尝试总结其运输有何规律。
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2．分析判断下列图中生长素横向运输的方向，并思考影响横向运输的因素有哪些。
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3．在验证生长素的极性运输的实验中，b组实验能否不改变胚芽鞘形态学上端和形态学下端的方向，而将含生长素的琼脂块和不含生长素的琼脂块颠倒位置？
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3．取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组，将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘相同位置分别切取等长的一段，并按图中所示分别接入a、b两组被切除的位置，得到a′、b′两组胚芽鞘，然后用单侧光照射，发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，原因是(　　)
A．c组胚芽鞘尖端能产生生长素，d组尖端不能
B．a′组胚芽鞘尖端能合成生长素，b′组尖端不能
C．c组胚芽鞘尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素不能
D．a′组胚芽鞘尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的生长素不能
(1)单侧光(重力)影响生长素的分布，但不影响生长素的产生。
(2)引起生长素分布不均匀的因素很多，如含生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘上的位置等。
(3)生长素在琼脂块中的运输不是主动运输，而是扩散作用。
4．科学家做过如下的实验：a．把不含生长素的两个琼脂小块放在燕麦胚芽鞘下端；b．把含生长素的琼脂小块放在一段去掉尖端的燕麦胚芽鞘形态学上端，把另两个不含生长素的琼脂小块作为接受块放在燕麦胚芽鞘形态学下端；c．把一段燕麦胚芽鞘倒转过来，把形态学上端朝下，做同样的实验。三个实验都用单侧光照射。经过一段时间后，下列关于接受块①②③④⑤⑥的成分变化的叙述正确的是(　　)
A．①含生长素比②多，③含生长素比④多
B．①含生长素比②少，⑤含生长素比⑥多
C．在③④⑤⑥小块中，⑤含生长素最多
D．③④中生长素含量之和比⑤⑥中多
　生长素调节植物生长时表现出两重性
1．生长素的作用方式
不催化细胞代谢，不为细胞提供能量，只给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2．作用特点的影响因素
(1)浓度：一般情况下，生长素在低浓度时促进生长，浓度过高时抑制生长，甚至会杀死植物。
(2)器官：不同器官对生长素的反应敏感程度不同。根、芽、茎敏感程度为根>芽>茎。
(3)成熟程度：一般来说，幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝。
3．(1)图1表示不同浓度生长素的生理作用不同，表现为两重性。
①四个关键点含义：A点为较低浓度促进生长；B点促进作用最强；C点既不促进，也不抑制；D点为较高浓度抑制生长。
②曲线段含义：
a．AB段表示在一定的浓度范围内，随生长素浓度的升高，促进作用增强；
b．BC段(不包括C点)表示在一定的浓度范围内，随生长素浓度的升高，促进作用减弱；
c．CD段(不包括C点)表示超过一定的浓度范围，随生长素浓度的升高，抑制作用增强。
(2)图2表示不同器官对生长素的敏感程度不同，根>芽>茎。
(3)图3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性强。
4．顶端优势
(1)概念：顶芽优先生长，侧芽受抑制的现象。
(2)原因
①生长素的运输方向是A→B，A处生长素浓度低―→促进生长。
②B处生长素浓度高―→抑制生长。
结合右图解释：植物的根为何具有向地性？根的向地性是否体现了生长素作用的特点？植物的茎背地生长是否体现了生长素作用的特点？
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5．生长素是人们发现和研究较早的植物激素，其主要作用是促进细胞生长。右图是某植物地上部分，下列有关生长素调节的叙述，正确的是(　　)
A．该植物体地上部分生长素不都是由①②③④所示结构合成的
B．①生长迅速而②生长受抑制是由于②对生长素的敏感性高于①
C．②生长受抑制而④生长较快，是由于①合成的生长素无法运输到④部位
D．由于④能够生长，因此该植物的生长没有体现植物的顶端优势现象
6．生长素对植物生长的促进作用，往往具有两重性，如图为生长素促进生长的示意图，以下说法正确的是(　　)
A．如果顶芽的生长素浓度为a～b，侧芽的生长素浓度一定小于b
B．如果顶芽的生长素浓度为a～b，侧芽的生长素浓度一定大于b
C．a～b与a～c浓度相同，促进生长的速度不同
D．a～d的生长素浓度抑制生长
　生长素的作用及作用特点
(1)生长素促进生长的原理为促进细胞的纵向伸长，从而使体积变大，而不是促进细胞数目的增多。下图中背光侧之所以长得快，就是因为其背光侧的细胞比向光侧“更长”。
(2)若生长慢的部位的生长素浓度高于生长快的部位的生长素浓度，则可体现生长素的作用特点，如根的向地性、顶端优势等。
(3)与“0”浓度(蒸馏水处理组)比较，生长慢于“0”浓度则表现为抑制作用，从而体现生长素的作用特点，否则不能体现生长素的作用特点。就右图的坐标曲线模型而言，若作用曲线为负值(横轴以下，图中C点以下)，则可体现生长素的作用特点。
甲图表示的是不同器官对生长素的敏感度，乙图表示的是同一器官在不同生长素浓度下的生长情况。
甲 乙
通过对甲图的分析，利用演绎推理等科学思维分析三种器官对生长素的敏感度的高低。通过对乙图的分析，理解不同生长素浓度促进效果可能相同，只要找出相应的生长素浓度范围，就能形成模型与建模的思维方式；通过对“高浓度”“低浓度”界限的分析形成批判性思维方式。
1．根据甲图中的曲线分析三种器官对生长素的敏感度的高低。(科学思维)
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2．生长素的两重性可简单地理解成“低浓度促进、高浓度抑制”，这里的“低浓度”和“高浓度”的界限指的是甲图中哪几个点对应的生长素浓度？(科学思维)
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3．甲图中A→A′的含义是不是随着生长素浓度的增大，对根的抑制作用逐渐增强？(科学思维)
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4．根据乙图回答下列问题：
(1)若该曲线表示植物的幼苗，其出现向光性时，且测得其向光侧生长素浓度为m，则其背光侧生长素浓度范围是多少？(科学思维)
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(2)若曲线表示植物的茎，在植物水平放置，表现出茎的背地性时，测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围是多少？(科学思维)
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(3)若曲线表示植物的根，在植物水平放置，表现出根的向地性时，测得其根的远地侧生长素浓度为m，则近地侧生长素浓度范围是多少？(科学思维)
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[课堂小结]
1．从细胞水平看，生长素的主要生理功能是促进细胞伸长。此外，生长素也影响细胞的分裂和分化。 2．从器官水平看，生长素作用于各种广义的生长现象。 3．生长素大多集中在生长旺盛的部位，在趋向衰老的组织和器官中含量很少。 4．生长素的合成部位主要是顶芽、幼叶和胚。在植物体内，生长素主要是由色氨酸经一系列反应转变而来的。 5．在高等植物体内，生长素的运输方式有两种。一种是同其他激素和营养物质一样，通过韧皮部和木质部运输。另一种是生长素特有的极性运输。 6．生长素在调节植物生长时，其作用表现出两重性，即在低浓度时促进生长，浓度太高则会抑制生长，甚至导致植物死亡。
1．在生长素的发现史上，1913年波森·詹森进行了如图所示的实验，以检验达尔文父子所说的向下传递的“影响”。下列叙述正确的是(　　)
A．本实验证明生长素由胚芽鞘尖端向下传递
B．插有明胶块的幼苗发生向光弯曲证明胚芽鞘尖端是感光部位
C．显微镜观察表明，弯曲部位背面细胞分裂速率快、数量多
D．要使本实验更有说服力，还应设置去掉胚芽鞘尖端，仅放明胶块或云母片的对照实验
2．下列关于生长素作用的说法，不正确的是(　　)
A．生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素起作用的方式类似，不能为细胞提供能量
B．生长素既能促进细胞伸长生长，也能诱导细胞分化
C．生长素通过促进细胞的伸长生长，从而促进果实的生长，因此生长素浓度越高促进作用越明显
D．生长素首先与细胞内的生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因的表达，从而产生效应
3．某同学进行了“探究2，4 D对插枝生根的作用”的实验，下列相关叙述正确的是(　　)
A．实验所用枝条要用不同种的植株枝条
B．用不同浓度2，4 D处理的枝条比用蒸馏水处理的枝条生根更快
C．实验结果测量的指标只能用根的数量
D．所用每个枝条都应留相同数量的侧芽
4．如图是生长素浓度与所起作用的关系图，下列相关说法错误的是 (　　)
A．不同的生长素浓度促进作用可以相同
B．ab段随着生长素浓度的增大，促进作用增强
C．bc段随着生长素浓度的增大，抑制作用增强
D．该曲线能够表明生长素的生理作用具有两重性
5．甲图表示燕麦幼苗生长素浓度与所起作用的关系，乙图表示将一株燕麦幼苗水平放置，培养一段时间后的生长情况。
甲　　　　　　　　　　　 　乙
(1)1934年，科学家从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质________，它是由________经过一系列反应转变而来的。
(2)乙图中b侧生长素对根生长的效应是____________，a侧生长素浓度范围应为________mol·L-1。
(3)在认识到生长素的生理作用后，农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势。去掉顶芽后，____________________________________________，于是抑制作用被解除，侧芽萌动、加快生长。
(4)植物的生长发育过程，在根本上是______________________________的结果。
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