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第31讲　第一课时　植物生长素及其生理作用
素养目标
第一课时　植物生长素及其生理作用
夯实基础 精研教材
1.生长素的发现过程
(1)达尔文父子实验
尖端
尖端
单侧光
背光
向光
(2)鲍森·詹森实验
说明:该实验的不足之处在于无法排除_____________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　的结论。
琼脂片可能导致胚芽鞘生长　
(3)拜尔实验
①该实验在黑暗中进行,其目的是　　　　　　　　　　 　。
②该实验的不足之处是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
不均匀
排除光照可能对实验结果造成的干扰
无法证明尖端是否产生某种物质
(4)温特实验
对照
琼脂块
生长素
2.植物激素的概念:由植物体内产生,能从　　　　　　运送到　　　　　　,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
3.生长素的产生、运输和分布
(1)合成部位:主要是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)来源:由　　　　　转变而来。
(3)分布部位:植物体各器官中都有分布,相对集中地分布在___________　　　　　　的部分。
产生部位
作用部位
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
色氨酸
生长旺盛
(4)运输:
形态学上端
形态学
下端
4.不同处理条件下植物向性运动的结果分析
向光弯曲
向光(小孔)弯曲
向右侧弯曲
向光弯曲
向光弯曲
向左侧弯曲
=
>
向右侧弯曲
向光弯曲
向小孔弯曲
朝向盘心
背离盘心　
=
=
<
<
促进
抑制
教材深挖
1.(选择性必修1 P91~92文字信息)若已确定胚芽鞘尖端可以产生生长素,根据胚芽鞘的向光性实验和拜尔实验的比较,能对胚芽鞘的向光性提出哪些可能的解释
单侧光使生长素从向光侧横向运输到背光侧,或单侧光使向光侧的生长素被分解,或两种原因都有。
2.(选择性必修1 P92相关信息)关于植物向光性生长的原因,有学者根据一些实验结果提出,植物向光性生长,是由单侧光照射引起某些
　　　　　　　　　　　　　分布不均匀造成的。
抑制生长的物质
3.(选择性必修1 P93思考·讨论)植物激素与动物激素的异同。
项目 植物激素 动物激素
合成部位 无专门的分泌器官 　　　　　　　　
作用部位 没有特定的器官 特定的器官、组织、细胞
运输途径 　　　　运输、　　　　　运输和　　　　运输 随血液循环(　　　)运输
化学本质 有机小分子 蛋白质类、　　　　、氨基酸衍生物等
内分泌器官或细胞
极性
非极性
横向
体液
固醇类
易错排查
1.在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素。(2023·全国甲卷)(　　)
2.温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质未采用同位素标记法。(　　)
3.生长素的极性运输需ATP水解提供能量。(　　)
4.成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输。(　　)
5.生长素的产生需要光照,其化学本质是蛋白质。(　　)
6.温特的实验中,生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输,分离并鉴定出生长素的化学本质为吲哚乙酸。(　　)
√
√
√
√
×
×
思维探究 考教衔接
(根据2023·山东卷情境设计)拟南芥的向光性是由生长素分布不均匀引起的,以其幼苗为实验材料进行向光性实验,处理方式及处理后4组幼苗的生长情况、向光弯曲情况如图表所示,思考回答下列问题。
分组 处理 生长情况 弯曲情况
甲 不切断 正常 弯曲
乙 在①处切断 慢 弯曲
丙 在②处切断 不生长 不弯曲
丁 在③处切断 不生长 不弯曲
(1)结构Ⅰ中有产生生长素的部位,判断的依据是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)①②之间有感受单侧光刺激的部位及有生长素分布不均匀的部位,判断的依据是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(3)该实验能否证明②③之间无感受单侧光刺激的部位 为什么
据表格和题意可知,不切断任何部位,该幼苗正常弯曲生长,但在①处切断,即去除结构Ⅰ,该幼苗生长变慢,推测结构Ⅰ中有产生生长素的部位
据表格可知,在①处切断,该幼苗缓慢弯曲生长,而在②处切断后,该幼苗不生长、不弯曲,推测①②之间含有生长素,且具有感光部位,受到单侧光照射后,①②之间生长素分布不均匀,最终导致弯曲生长
不能证明。在②处切断和在③处切断,两组实验结果相同:幼苗都不生长、不弯曲,说明此时幼苗不能产生生长素,但无法得出有无感受单侧光刺激的部位。
考法练透 素养提升
考法一　生长素发现中的相关实验分析
1.(2024·广东惠州模拟)如图是用燕麦胚芽鞘进行的向光性实验。下列有关叙述错误的是(　　)
A.对比分析图①②结果,证明生长素是不能透过云母片的
B.图④⑤实验说明琼脂块不会阻止胚芽鞘尖端产生的生长素向下运输
C.若将图②的云母片改换成琼脂块,结果仍然有向光弯曲生长的现象
D.若将图④的琼脂块改换成云母片,结果仍然有向光弯曲的现象
D
解析 据题意可知,图①②中云母片可以阻止胚芽鞘尖端产生的生长素往下运送,A项正确;④放上琼脂块及尖端并给予单侧光照射,⑤能向光弯曲生长,即琼脂块不会阻止胚芽鞘尖端制造的生长素往下运送,B项正确;若将图②的云母片改换成琼脂块,在单侧光的作用下,生长素发生横向运输,结果仍然有向光弯曲生长的现象,C项正确;若将图④的琼脂块改换成云母片,云母片可以阻止胚芽鞘尖端产生的生长素往下运送,结果燕麦胚芽鞘不生长、不弯曲,D项错误。
2.(2024·河南洛阳模拟)下图表示用燕麦胚芽鞘进行的系列实验(“←”“→”表示光照方向),下列叙述错误的是(　　)
A.a、b中的生长素含量相等,胚芽鞘①将直立生长
B.胚芽鞘②将向右侧弯曲生长,胚芽鞘③将直立生长
C.胚芽鞘④⑥直立生长,胚芽鞘⑤向右弯曲生长
D.装置⑦和⑧中植株都会向暗箱开孔处弯曲生长
D
解析 图中胚芽鞘尖端匀速旋转处理后,a、b琼脂块上生长素的含量相等,故胚芽鞘①直立生长,A项正确;由于含生长素的琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘②的左侧,因此胚芽鞘②向右侧弯曲生长,用锡箔小帽罩住胚芽鞘③的尖端,尖端不能感受单侧光刺激,故胚芽鞘③直立生长,B项正确;胚芽鞘④尖端的中间插入云母片,阻碍了生长素的横向运输,故胚芽鞘④直立生长,胚芽鞘⑤尖端下方的右侧插入云母片,阻断了右侧生长素向下运输,因此胚芽鞘向右弯曲生长,胚芽鞘⑥的尖端以下插入琼脂片,光源从上竖直照射,胚芽鞘⑥直立生长,C项正确;装置⑦中暗箱不动,花盆匀速旋转,故装置⑦中植株直立生长,装置⑧植株弯向小孔生长,D项错误。
考法二　生长素的合成和运输
3.下列有关生长素的产生、运输和分布的叙述,正确的是(　　)
A.幼嫩的细胞对生长素的敏感性小于衰老细胞
B.生长素合成和分布的主要场所是植物体的未成熟组织
C.在植物体的幼嫩部位,生长素不可以逆浓度梯度运输
D.呼吸抑制剂可以抑制生长素的极性运输和非极性运输
B
解析 幼嫩的细胞对生长素的敏感性大于衰老细胞,A项错误;植物体的未成熟组织具有分生能力,是生长素合成和分布的主要场所,B项正确;在植物体的幼嫩部位,生长素可以逆浓度梯度进行极性运输,C项错误;生长素的极性运输是一种主动运输,呼吸抑制剂能影响生长素的极性运输,但不影响生长素的非极性运输,D项错误。
4.(2024·湖北黄冈模拟)化学渗透假说解释生长素的极性运输:由于细胞膜上质子泵(运输H+)使得细胞质中H+浓度低于细胞壁;生长素在细胞内以负离子形态IAA-(A形态)存在,并且在细胞内浓度较高,跨膜运输需要借助膜蛋白N;生长素在细胞壁中部分以分子状态IAAH(B形态)存在,其亲脂性很强。下列有关叙述错误的是(　　)
A.膜蛋白N位于图中细胞膜的1、4侧
B.生长素通过细胞膜1的形态为A形态,方式为协助扩散
C.生长素以B形态通过细胞膜3的方式为自由扩散
D.质子泵磷酸化导致其空间结构发生变化将H+运到细胞膜内
D
解析 生长素在细胞内以负离子形态IAA-(A形态)存在,且在细胞内浓度较高,跨膜运输需要借助膜蛋白N,从生长素的运输方向可知,膜蛋白N位于图中细胞膜的1、4侧,A项正确;生长素通过细胞膜1的形态为A形态,需要借助膜蛋白N,方式为协助扩散,B项正确;生长素在细胞壁中部分以分子状态IAAH(B形态)存在,其亲脂性很强,因此生长素以B形态通过细胞膜3的方式为自由扩散,C项正确;据题干“由于细胞膜上质子泵使得细胞质中H+浓度低于细胞壁”可知,植物细胞膜上质子泵运输H+的方向是从细胞质运输到细胞壁,此过程中质子泵磷酸化导致其空间结构发生变化将H+运到细胞膜外,D项错误。
考点二 生长素的生理作用及特点
夯实基础 精研教材
1.生长素的生理作用
传达信息
伸长生长
细胞分化
受体
特定基因
2.生长素的作用特点
在浓度较低时促进生长,在　　　　　　　　　　　　。
(1)生长素浓度与所起作用的曲线分析
浓度较高时抑制生长
(2)对生长素的敏感程度曲线分析
①不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。
②不同植物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。
用适当浓度的生长素类调节剂来杀死单子叶农田里的双子叶杂草,同时促进单子叶植物的生长。
(3)典型实例——顶端优势
①概念:植物的顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。
②产生原因:
③解除方法:摘除顶芽。
低
促进
高
抑制
教材深挖
1.(选择性必修1 P94思考·讨论)不同浓度的生长素对茎生长的促进作用一定不同吗
不一定,在最适浓度的两侧,会有两个不同浓度的生长素对植物产生相同的促进效果
2.(选择性必修1 P94与社会的联系)为了避免路边的行道树长得太高,园艺工人可以采取什么措施解除顶端优势现象
可以摘除行道树的顶芽,从而促进侧芽的发育。
易错排查
1.植物生长素能促进植物生长是通过促进细胞的伸长生长实现的。(　　)
2.幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。(　　)
3.只有顶芽能够产生生长素,所以顶芽能优先生长而侧芽生长受抑制,此现象称为顶端优势。(　　)
4.顶端优势、根的向地生长、茎的背地生长都说明了生长素在浓度较低时促进生长、浓度过高时抑制生长。(　　)
5.自然生长的雪松树冠呈塔形与激素的作用有关。(　　)
6.生长素不直接参与细胞代谢,但可以给细胞传达一种调节代谢的信息。
(　　)
√
×
×
×
√
√
思维探究 考教衔接
(根据2021·福建卷情境设计)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时打顶(摘去顶芽)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如图所示,思考回答下列问题。
(1)为什么打顶后涂抹的生长素进入烟草后可向下运输
(2)打顶后涂抹生长素依据的原理是
　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验结果表明
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输。
打顶后涂抹生长素能抑制侧芽萌发,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发生长
打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率
考法练透 素养提升
考法一　生长素的生理作用及特点
1.(2024·河北模拟)图甲表示不同浓度生长素对某植物生长的影响,图乙表示将盆栽植物横放时植物的生长状况。下列分析错误的是(　　)
甲
乙
A.图甲曲线表明生长素既可促进生长,也可抑制生长,P点对应生长素浓度为最适浓度
B.用不同浓度的生长素溶液处理扦插枝条,生根数量可能相同
C.图乙中根的向地生长体现了生长素的生理作用特点
D.图乙中茎的背地性与胚芽鞘的向光性中生长素的作用机理不同
答案 D　
解析 由图甲可知,生长素浓度较低时促进植物生长,浓度过高时抑制植物生长,P点对应的浓度促进效果最明显,说明P点对应的浓度为最适浓度,A项正确;用不同浓度的生长素溶液处理扦插枝条,生根数量可能相同,如位于最适浓度两侧对应的浓度,B项正确;根向地生长的原因是近地侧生长素浓度过高抑制生长,远地侧生长素浓度较低促进生长,体现了生长素的生理作用特点,C项正确;图乙中茎的背地性与胚芽鞘的向光性中生长素的作用均是促进生长,作用机理相似,D项错误。
考法二　顶端优势现象及其应用
2.(2024·山东聊城一模)棉花栽培中,适时打顶(去顶芽)是棉花高产栽培的关键技术之一。打顶解除了顶端优势,会改变棉株的生长中心,影响植株体内光合产物和矿质养分的分配。科研人员研究了打顶后涂抹NAA(α-萘乙酸,一种生长素类调节剂)对长绒棉结铃和产量的影响,结果如下表。下列叙述错误的是(　　)
处理组 单株结铃数/个 单株成铃数/个 单株成铃率/% 单株产量/g
①不打顶 33.6 16.7 49.7 44.1
②打顶 29.6 19.3 65.2 56.9
③打顶+N0 29.3 19.2 65.5 57.7
④打顶+N1 37.0 29.7 80.3 71.9
⑤打顶+N2 27.0 17.0 62.8 17.9
注:N0表示打顶后立即将空白羊毛脂放在切口;N1表示打顶后立即将含浓度为3×10-3 mmol/L NAA的羊毛脂放在切口;N2表示打顶后立即将含浓度为3×10-2 mmol/L NAA的羊毛脂放在切口。
A.②和③的实验结果相差不大,说明羊毛脂对实验结果几乎没有影响
B.④棉株的单株产量较高说明外源适宜浓度的NAA能提高结铃数和成铃率
C.打顶后涂抹一定浓度的NAA有利于更多的光合产物分配到花、果实中
D.顶端优势和茎的背地性均能体现生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的生理作用
答案 D　
解析 ②和③实验的自变量为是否打顶后将空白羊毛脂放在切口,实验结果相差不大,说明羊毛脂对实验结果几乎没有影响,A项正确;④的处理是打顶+N1,棉株的单株产量较高,是因为外源适宜浓度的NAA能促进果实的发育,防止落花落果,提高结铃数和成铃率,B项正确;④的处理是打顶+N1,单株成铃率和单株产量等都较高,说明打顶后涂抹一定浓度的NAA保证了打顶后棉株体内合理的生长素水平,有利于更多的光合产物分配到生殖器官(花、果实等),C项正确;顶端优势体现了生长素浓度较低时促进生长、浓度过高时抑制生长的生理作用,但茎的背地性中近地侧和背地侧都是促进生长,没有体现浓度过高时抑制生长的生理作用,D项错误。
聚焦表达 回扣落实
1.(基础识记类)生长素的主要合成部位是　　　　　　　　 　　　。
2.(基础识记类)生长素横向运输只发生在　　　　　　　　等产生生长素的部位,且需要单侧光或重力等单方向的刺激。在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,生长素只能从　　　　　　　　　　运输到　　　　　　　　　,
而不能反过来运输,即只能进行极性运输。而在成熟组织中,生长素可以通过　　　　　　　　进行非极性运输。
3.(基础识记类)在植物体内,生长素在细胞水平上起着促进
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等作用;在器官水平上则影响　　　　　　　　　　　　　　　　。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
根尖、芽尖
形态学上端
形态学下端
输导组织
细胞伸长生长、诱导细胞分化　
器官的生长、发育
4.(科学探究类)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两组胚芽鞘中的相应位置分别切取等长的一段,并按下图中所示分别接入a、b两组胚芽鞘被切除的位置,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,其原因是
　。
在胚芽鞘中,生长素只能从形态学上端向形态学下端运输,a'组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输,而b'组尖端的生长素不能向胚芽鞘基部运输
5.(科学探究类)某同学用两个未知的不同浓度(Cx和Cy)的生长素溶液做实验,测得去尖端的燕麦胚芽鞘的弯曲角度(图1)的值分别为αx、αy,且关系为αx=αy。为了进一步比较Cx和Cy的大小,该同学用去根尖的燕麦胚根做了图2所示的实验,结果胚根向右弯曲生长,则Cx　　(填“大于”或“小于”)Cy,判断依据是________________________________________________________
　 　。
图1
图2
大于　
与胚芽鞘相比,胚根对生长素更敏感,胚根向右侧弯曲生长,说明右侧生长素浓度相对较高,抑制了该侧的生长
6.(科学探究类)某同学用绿豆种子为实验材料,研究生长素对芽的影响。他只配制了甲、乙两种不同浓度的生长素溶液,两组效果相同且都为促进作用。该同学有一失误,忘记了标记生长素溶液浓度的高低。请依据科学家的实验结果和该同学的实验,想一个最简单的办法将两种生长素浓度的高低区别开来,并说明理由。
测量并计算绿豆幼根的平均长度,较长者对应的浓度为低浓度,另一种为高浓度。对芽促进作用效果相同的两种生长素浓度,对根会出现较低浓度促进生长和过高浓度抑制生长的作用效果

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