第一節 植物生長素的發現 第三章 植物的激素調節 教學目標 知識與能力1 簡述植物生長素的發現過程 2 體驗發現生長素的過程和方法 3 評價實驗設計 訓練邏輯思維的嚴密性 學習重點 生長素的發現過程 學習難點 1 生長素的產生 運輸和分布 2 科學實驗設計的嚴謹性分析 問題探討 植物沒有神經系統 植物對外界刺激的反應沒有動物那么靈敏 那植物能不能對自身的生命活動進行調節呢 看圖探討 1 向日葵會跟隨太陽轉動2 窗臺的盆花會彎向光源3 深秋葉片變黃脫落4 果園的園丁對果樹進行修剪 碩果累累 向光性 在單側光的照射下 植物朝向光源方向生長的現象 什么是植物的向光性 向光性 在單側光的照射下 植物朝向光源方向生長的現象 向光性 在單側光的照射下 植物朝向光源方向生長的現象 本節聚焦 1 簡述植物生長素的發現過程 2 體驗發現生長素的過程和方法 3 評價實驗設計 訓練邏輯思維的嚴密性 學習重點 生長素的發現過程 學習難點 1 生長素的產生 運輸和分布 2 科學實驗設計的嚴謹性分析 資料 會動的植物 植物的運動本是普遍現象 按不同的意義理解有各種不同的運動 如植物的原生質運動 膨壓運動和生長運動 受外界刺激的運動又有向性運動和感性運動 含羞草mimosapudicalinn 植物與動物不同 沒有神經系統 沒有肌肉 它不會感知外界的剌激 而含羞草與一般植物不同 它在受到外界觸動時 葉會下垂 小葉片合閉 此動作被人們理解為 害羞 故稱為含羞草 感性運動 白睡蓮nymphaeaalbalinn 這是一幅盛開的睡蓮花朵 你可曾注意 隨著太陽落下花朵會漸漸關閉 仿佛花晚上也要睡覺 睡蓮也因此而得名 感性運動 舞草desmodiumgyrans linn dc 這是一枝普普通通的小草 當人們對它講話或唱歌 小葉片會左右舞動 宛如小草聽到你的聲音翩翩起舞 因而人們稱它為舞草 舞草屬豆科 舞草屬 產于華南部分省區 當今許多植物園都種植有舞草 作為會動的寵物 備受關注 感性運動 向日葵helianthusannuuslinn 植物的向性運動可分為向光性 向地性和向化性 向日葵花的向陽是典型的向光性運動 請看田地中朵朵葵花向太陽 向性運動 請同學們觀察下列圖片中的植物它們的生長有何特征 感性運動 植物體受到不定向的外界刺激而引起的局部運動 稱為感性運動 向性運動 植物體受到單一方向的外界刺激而引起的定向運動 稱為向性運動 向性運動的意義 植物對于外界環境的適應 例如向光性使植物的莖和葉處于最適宜利用光能的位置 有利于接受充足的陽光而進行光合作用 一生長素的發現過程 1 達爾文的實驗 金絲雀虉草 多年生 禾本科 胚芽鞘 單子葉植物 特別是禾本科植物胚芽外的錐形套狀物叫胚芽鞘 它能保護生長中的胚芽 種子萌發時 胚芽鞘首先鉆出地面 出土后還能進行光合作用 實驗材料 實驗過程 實驗分析 1 與 對比 自變量是什么 實驗結果能說明什么 有無單側光 胚芽鞘彎曲生長需在單側光下 2 和 對比 自變量是什么 實驗結果能說明什么 有無尖端 胚芽鞘彎曲生長與尖端有關 實驗過程 實驗分析 4 和 對比 自變量是什么 實驗結果能說明什么 遮光的位置 感光部位是尖端而不是尖端以下的部位 達爾文的推測 胚芽鞘尖端受單側光刺激后 就向下面的伸長區傳遞某種 影響 造成伸長區背光面比向光面生長快 因而使胚芽鞘出現向光性彎曲 這種 影響 究竟是什么 2 鮑森 詹森的實驗 結論 影響 可以透過瓊脂塊傳遞給下部 這個設計是否存在著問題呢 如果有 該如何改進 如果將瓊脂塊換成不透水的云母片結果會怎樣 詹森的實驗 結論 胚芽鞘頂尖產生的刺激可以透過瓊脂片傳遞給下部 拜爾的實驗 結論 胚芽鞘的彎曲生長 是因為頂尖產生的刺激在其下部分分布不均勻造成的 不生長 也不彎曲 生長 不彎曲 生長 彎曲 生長 彎曲 由實驗推想 單側光照射使胚芽鞘的尖端產生某種刺激 當這種刺激傳遞到下部的伸長區時 會造成背光面比向光面生長快 因而出現向光性彎曲 達爾文的實驗 一 生長素的發現過程 詹森的實驗 拜爾的實驗 結論 胚芽鞘頂尖產生的刺激可以透過瓊脂片傳遞給下部 結論 胚芽鞘的彎曲生長 是因為頂尖產生的刺激在其下部分分布不均勻造成的 溫特的實驗 4溫特的實驗 溫特的實驗 4溫特的實驗 溫特的實驗 4溫特的實驗 溫特的實驗 4溫特的實驗 溫特的實驗 朝對側彎曲生長 4溫特的實驗 溫特的實驗 朝對側彎曲生長 4溫特的實驗 溫特的實驗 朝對側彎曲生長 4溫特的實驗 溫特的實驗 不生長也不彎曲 朝對側彎曲生長 4溫特的實驗 結論 胚芽鞘頂端確實可以產生某種向下運輸的并能引起胚芽鞘生長的物質 溫特認為 這可能是和動物激素類似的物質 并把這種物質命名為 生長素 51931年 荷蘭科學家郭葛等人首先從人尿中分離出了這種物質 經過鑒定 知道它叫吲哚乙酸 iaa 直到1946年 人們才從高等植物中分離出了生長素 并確認它就是iaa 除iaa外還有苯乙酸 paa 吲哚丁酸 iba 還有萘乙酸 naa 等 生長素的發現 使人們認識到植物向光性的形成原因 綜上所述 頂尖產生的刺激可能是一種化學物質 這種化學物質的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長 是由于生長素分布不均造成 外因 是單側光刺激 內因 背光一側 生長素多 細胞生長快 向光一側 生長素少 細胞生長慢 植物向光性的形成原因 單側光引起生長素分布不均的原因 1 尖端的橫向運輸 單側光引起生長素分布不均的原因 1 尖端的橫向運輸 1 尖端的橫向運輸 2 縱向的極性運輸 單側光引起生長素分布不均的原因 2 縱向的極性運輸 1 尖端的橫向運輸 尖端 單側光照射使尖端產生的刺激傳到下部伸長區 造成背光面比向光面生長快 刺激 頂尖產生的刺激在其下部分布不均勻造成的 生長素 正式確認吲哚乙酸 iaa 20世紀80年代一些科學家用向日葵 蘿卜等作實驗 發現 向光一側和背光一側的生長素含量基本相同 而向光面的生長抑制物質多于背光一側 由植物體內產生 能從產生部位運送到作用部位 對植物生長發育有顯著影響的微量有機物 稱作植物激素 除生長素外 還發現了赤霉素 細胞分裂素 脫落酸和乙烯等 植物激素的概念 觀點爭鳴 吲哚乙酸 iaa 苯乙酸 paa 吲哚丁酸 iba 具有生長素效應的還有 植物向光性的原因 生長素分布不均勻造成 單側光照射后胚芽鞘背光一側的生長素含量多于向光一側 因而引起兩側的生長不均勻 從而向光彎曲 20世紀80年代 有學者根據一些實驗結果提出 植物的向光性生長 是由于單側光照射引起某些抑制生長的物質分布不均勻造成的 他們用向日葵 蘿卜等作實驗材料 結果發現 因單側光照射而彎曲生長時 向光一側和背光一側的生長素含量基本相同 而向光面的生長抑制物質卻多于背光一側 目前 有關植物向光性的探究還在繼續 科學往往就在類似的爭議中不斷發展 例題分析 下圖表示對燕麥胚芽鞘進行了不同處理的情況 其中 a b c d采用不透水的云母片 e f采用未經任何處理的瓊脂塊 g h采用不透光的錫箔紙 它們的生長狀況將會怎樣 答案 a 直立生長b 向右彎曲生長c 彎向光源生長d 不生長 不彎曲e 彎向光源生長f 不生長 不彎曲g 直立生長h 彎向光源生長 二生長素的產生 分布和運輸 1 生長素產生 2 生長素分布 合成部位主要有幼嫩的芽 葉和發育中的種子 合成原料色氨酸 分布部位 集中地分布在生長旺盛的部位 如胚芽鞘 芽和根頂端的分生組織 形成層 發育中的種子和果實等處 分布特點 產生部位小于積累部位 如頂芽小于側芽 分生區小于伸長區 生長旺盛部位大于衰老部位 如幼根大于老根 3 生長素運輸 形態學上端 正常生長狀況下向上的一端 形態學下端 正常生長狀況下向下的一端 以主動運輸方式從植物形態學的上端向下端運輸 而不能倒轉過來 即極性運輸 在成熟組織中 生長素可以通過韌皮部進行非極性運輸 1 運輸方式 主動運輸 2 運輸方向 1 縱向 2 橫向 極性運輸 非極性運輸 成熟組織中韌皮部 未成熟組織中 只能 3 生長素運輸 橫向運輸 為縱向運輸 極性運輸 為重力作用下的橫向運輸 影響因素 單側光 重力 離心力等 你能根據本節所學知識推測上圖根和莖的生長方向嗎 具分生能力的組織 主要是幼嫩的芽 葉和發育中的種子 很少 顯著 有機物 生長旺盛的部位 如胚芽鞘 芽 根尖分生組織 形成層 發育中的種子和果實等 極性運輸 形態學上端到形態學下端 二 生長素的產生 運輸和分布 主動運輸 總結 1 在胚芽鞘實驗中 產生生長素的部位是 感受光刺激的部位是 光只能影響生長素的分布 不能影響生長素的合成 2 向光彎曲部位在 3 生長素的運輸方式主要是 4 胚芽鞘向光彎曲的原因是 5 生長素在植物體中相對集中在 6 生長素的化學本質是 具有生長素效應的還有 胚芽鞘的尖端 胚芽鞘的尖端 尖端下部 主動運輸 背光的一側生長素含量多 生長快 生長旺盛的部位 吲哚乙酸 吲哚丁酸 苯乙酸 技能訓練 評價實驗設計和結論 科學結論都是依據一定的證據得出的 實驗結果是非常重要的證據 實驗的設計 從實驗結果推導出結論 邏輯要非常嚴密才能有說服力 請分析以下實驗和結論之間的邏輯關系 實驗 取一段玉米胚芽鞘 切去頂端2mm 使胚芽鞘不再產生生長素 在上端放一塊有生長素的瓊脂 下端放一塊不含生長素的瓊脂 如下圖 所示 胚芽鞘形態學上端朝上 過一段時間檢測 發現下端的瓊脂塊逐漸有了生長素 圖 所示 1 2 結論 下端瓊脂塊上的生長素來自上端的瓊脂塊 生長素在胚芽鞘內只能由形態學的上端運輸到形態學的下端 討論 這個實驗的設計是否嚴密 不嚴密 沒有考慮將胚芽鞘倒過來放置時的情況 2 從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹 結論不嚴謹 沒有實驗證明生長素不能從形態學下端運輸到形態學上端 3 如果要驗證上述結論是否正確 應該對實驗方案如何改進 應該增加一組胚芽鞘形態學上端朝下的實驗 以研究生長素能不能從形態學下端運輸到形態學上端 1 植物向光性的形成 是由于單側光 a 生長素在莖尖向光側比背光側的含量高b 生長素在莖尖背光側比向光側的含量高c 莖尖感光部位的感光能力發生改變d 莖尖芽的頂端分生組織合成生長素的能力發生改變 b 練習 2 如下圖是用不透水的云母片以不同方式分別插入三株燕麥幼苗的胚芽鞘尖端部分 并分別從不同方向給以光照 培養一段時間后 胚芽鞘的生長情況是 a 甲向左彎 乙不彎曲 丙向左彎b 甲不彎曲 乙不彎曲 丙向右彎c 甲向右彎 乙不彎曲 丙不彎曲d 甲向左彎 乙向右彎 丙不彎曲 b 解析 甲圖尖端被云母片分隔為左右互不相通的兩部分 生長素只能垂直向下運輸 雖受單側光照 也不會導致生長素在背光側增多 結果是胚芽鞘左右兩側生長素均勻分布 故甲不彎曲 乙圖尖端被云母片橫截為互不相通的上下兩部分 盡管尖端產生了生長素同時也受到單側光的刺激 但是不能輸送到下部 促進下部的生長 故乙不生長也不彎曲 丙圖尖端右側被云母片橫截了一半 雖然是垂直照光 但尖端右側生長素不能向下運輸 只有左側產生的生長素能向下運輸 使左側的生長素分布較多 促使胚芽鞘向右彎曲 3 如圖是燕麥胚芽鞘受到單側光照射 下列敘述不正確的是 a 生長素由 向 移動b 生長素由 向 移動c 生長素由 向 移動d 處生長比 處快 a 4 根據右圖所示實驗回答 1 圖甲中 供應塊是含有生長素的瓊脂塊 接受塊是不含生長素的瓊脂塊 實驗結果 胚芽鞘c發生的現象是 這一現象說明 向左彎曲生長 生長素可由胚芽鞘形態學上端運輸到形態學下端 4 根據右圖乙所示實驗回答問題 2 上述實驗說明 生長素在植物體內的運輸方向是 運輸方式是 生長素不能由胚芽鞘形態學下端逆向運輸到形太學上端 只能有上端運輸到下端 主動運輸 5 在居室內養花 花盆往往要放在窗戶附近有陽光處 有的書上建議應該每星期將花盆旋轉1 4周 這個建議有什么科學道理 可以使植物接受比較均勻的陽光照射 避免因長期接受單一方向光源刺激而使植物彎曲 6 下列利用胚芽鞘所做的實驗中 能說明胚芽鞘尖端確實產生了 生長素 的是 d 7 如圖所示 在燕麥胚芽鞘頂端的下部插入云母片 生長素不能透過 從右邊用光照射 燕麥胚芽鞘的生長情況將是 a 直立向上生長b 向右彎曲生長c 向左彎曲生長d 不生長 b 8 某同學做了如圖所示的實驗 從實驗結果可以直接得出的結論是 a 生長素進行極性運輸b 單側光照引起生長素分布不均勻c 生長素能促進植物生長d 感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端 c 9 如圖表示一項關于生長素的研究實驗 關于實驗結果的敘述正確的是 a m長得比n快b n