第5章

植物生命活動的調節第1節

植物生長素生活現象在光明和黑暗中生長的幼苗陽臺種植的植物【問題探討】圖中是一株放在窗臺上久不移動的盆栽植物。1.圖中植株的生長方向有什么特點？2.可能是哪種因素刺激引發了這株植物的形態改變？植物對這種刺激的反應有什么適應意義？較長時間的單側光刺激引起植株彎向窗外有陽光處生長；彎向窗外生長3.這種生長方向的改變，是發生在植物的幼嫩部分還是成熟部分？

發生在幼嫩部分可以使植株獲得更多陽光，從而可以通過光合作用合成更多的有機物，滿足自身生長發育的需要。

在________的照射下，植物______光源生長的現象叫作_______；單側光朝向向光性一.生長素的發現過程1.達爾文父子的實驗(19世紀末)①實驗材料:

單子葉植物，特別是禾本科植物胚芽外的錐形套狀物叫作胚芽鞘，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。胚芽鞘第一片葉種子胚芽鞘(一)實驗探究過程一.生長素的發現過程1.達爾文父子的實驗(19世紀末)①實驗材料:(一)實驗探究過程金絲雀虉草(一種禾本科植物)的胚芽鞘胚芽鞘單側光實驗①實驗③實驗④實驗②不做處理去掉尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下方②實驗過程及結果單側光實驗①實驗③實驗④實驗②不做處理去掉尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下方②實驗過程及結果彎向光源生長不生長也不彎曲直立生長向光彎曲生長該實驗的對照組為_____，實驗組為________；①②對照，自變量為__________，①③對照，自變量為_____________③④對照，自變量為__________；①③④對照,說明胚芽鞘的彎曲生長與___________有關說明胚芽鞘的感光部位在______。說明胚芽鞘的向光彎曲生長與_____有關；一生長素的發現過程實驗①實驗②實驗③實驗④①②③④有無尖端尖端尖端有無遮光單側光照射遮光部位尖端③實驗分析③實驗分析【思考】感光部位在尖端，那么伸長部位在哪里？【思考】遮蓋胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么?分別遮蓋胚芽鞘尖端和它下面的一段，是采用排除法，觀察某一部分不受單側光刺激時胚芽鞘的反應,從而確定是胚芽鞘哪一部分在起作用。實驗①實驗②實驗③實驗④感光部位在尖端，那么伸長部位在哪里？胚芽鞘生長并彎曲的部位是_________________尖端下面的伸長區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。

（教材P91）④實驗結論:這種“影響”究竟是什么呢？這種“影響”究竟是什么呢?能不能從尖端傳遞到下部？鮑森·詹森的實驗示意圖實驗結論：胚芽鞘尖端產生的“影響”可以透過瓊脂片傳遞給下部。2.鮑森·詹森實驗(1913年)因為可以透過瓊脂片向下傳遞，所以這種“影響”可能是一種化學物質。瓊脂片云母片驗證實驗尖端產生的“影響”能傳到下部，那么它為什么能使得伸長區兩側生長不均勻呢？黑暗條件黑暗條件結果（現象）:自變量:因變量:

尖端放置的位置。尖端下部彎曲生長的方向。胚芽鞘朝放置尖端的對側彎曲生長3.拜爾的實驗(1918年)實驗結論:胚芽鞘彎曲生長，是因為尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的。【思考】拜爾為什么要選擇黑暗的環境？“某種刺激”的產生是否需要光？【思考】沒有了光的刺激，為什么胚芽鞘還會發生彎曲？排除光對實驗結果的影響，控制變量；

不需要尖端產生的影響分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。【注意】拜爾首次將實驗放置于黑暗中進行，說明單側光不是胚芽鞘彎曲生長的根本原因，而“影響”的分布不均勻才是根本原因；這些實驗初步證明尖端產生的影響可能是一種化學物質，這種化學物質在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長達爾文父子的實驗拜爾的實驗鮑森·詹森實驗4.溫特實驗(1926年)實驗組對照組實驗結論:胚芽鞘彎曲生長確實是由一種化學物質引起的。溫特認為這可能是一種和動物激素類似的物質，并把這種物質命名為生長素。4.溫特實驗(1926年)實驗組對照組①設置對照組的目的是:排除瓊脂片本身的化學物質對胚芽鞘的影響②在放置瓊脂塊前，要將其去掉尖端的胚芽鞘在蒸餾水中侵泡一段時間，原因是?。去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生長素，以去除生長素，排除內源生長素對實驗結果的干擾。1931年，科學家首先從人尿中分離出具有生長素效應的化學物質----吲哚乙酸（IAA）1946年，人們從高等植物中分離出生長素,并確認它就是吲哚乙酸（IAA）。進一步研究發現，植物體內具有生長素效應的物質除IAA外還有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸(IBA)等。吲哚乙酸(IAA)吲哚丁酸(IBA)生長素究竟是什么樣的化學物質呢？【總結】生長素的發現過程溫特實驗:胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種化學物質引起的，這可能是一種和動物激素類似的物質，并把它命名為生長素。達爾文實驗尖端受單側光刺激后，向下面的伸長區傳遞了某種“影響”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。詹森實驗:胚芽鞘尖端產生的影響可以透過瓊脂塊傳遞給下部。拜爾實驗:尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成胚芽鞘的彎曲生長。先后從尿液和高等植物中分離出與生長素作用相同的化學物質——吲哚乙酸(IAA)【總結】生長素的發現過程溫特實驗:胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種化學物質引起的，這可能是一種和動物激素類似的物質，并把它命名為生長素。進一步研究發現生長素還有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)。生長素的產生部位生長素的作用部位尖端下端感光部位彎曲生長部位【總結】生長素的發現過程(1)外因:(2)內因:單側光照射生長素的分布不均勻生長素背光側生長素濃度高生長素光(二)植物向光性的原因

植物向光性是由生長素分布不均勻造成的: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，從而造成向光彎曲。尖端①②③④尖端下段尖端下段生長素較少生長素較多生長較慢生長較快向光彎曲生長(二)植物向光性的原因

關于植物向光性生產的原因，目前還有爭議。有些學者根據一些實驗結果提出，植物向光性生長，是由單側光照射引起某些抑制生長的物質分布不均勻造成的。單側光向光側抑制生長的物質多背光側抑制生長的物質少向光側生長慢背光側生長快向光生長(二)植物向光性的原因1.概念:(三)植物激素由植物體內產生，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。2.植物激素種類:生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等物質。P93思考·討論:植物激素與動物激素的異同1.植物激素與動物激素都稱作“激素”，二者有哪些相似之處？二者都是調節生命活動的化學物質，都能從產生部位運輸到作用部位發揮作用，且都具有微、高效的特點。2.植物體內沒有分泌激素的腺體，這說明植物激素在合成部位上與動物激素有明顯不同。植物激素與動物激素還有哪些明顯不同?類別動物激素植物激素分泌器官化學本質作用部位運輸方式無特定分泌器官有特定分泌器官一般是小分子物質蛋白質，氨基酸衍生物、固醇等無特定靶器官靶器官、靶細胞多樣、復雜隨體液運輸空白瓊脂片光光瓊脂片含IAA瓊脂片含IAA瓊脂片用錫箔罩住尖端光不透水玻璃片用燕麥胚芽鞘進行如下實驗，一段時間后，其生長彎曲狀況如何？直立生長直立生長不生長不彎曲向光彎曲生長不生長不彎曲直立生長向右彎曲生長向左彎曲生長光【練習鞏固】長不長，看有無生長素彎不彎，看生長素分布是否均勻1.生長素的合成①生長素主要的合成部位___________________________。芽、幼嫩的葉和發育中的種子②生長素由

經過一系列反應轉變而來。色氨酸轉變色氨酸二.生長素的合成、運輸與分布吲哚乙酸生長素的運輸方向從植物體形態學上端向形態學下端運輸非極性運輸:極性運輸:橫向運輸:在單側光照射等條件下從胚芽鞘尖端_____一側向_____一側運輸。成熟組織的韌皮部中(主動運輸)向光背光(發生在根尖、芽尖、莖尖等處,必須在某種剌激因素的作用下才進行)(發生在胚芽鞘、芽、幼葉和幼根中)2.生長素的運輸單側光、重力、離心力等地上部分地下部分形態學上端形態學下端形態學下端形態學上端越靠近尖端一側為形態學上端。3.生長素的分布

生長素在植物體_________中都有分布，但相對集中分布在____________的部分，如________、____和_______的_____________、____________、________________和_________等處；各器官生長旺盛胚芽鞘芽根尖分生組織形成層發育中的種子果實極性運輸1、請用圖中數字符號表示生長素極性運輸的方向運輸方向2、分析判斷下列圖中生長素橫向運輸的方向，并思考影響橫向運輸的因素有哪些？①單側光②重力③離心力等影響因素：

為了檢測生長素的運輸方向，某人做了如下實驗，取一段玉米胚芽鞘，切去頂端2mm，使胚芽鞘不再產生生長素。在上端放一塊含有生長素的瓊脂(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。實驗前實驗后根據實驗設計及結果，此人得出以下結論：①下端瓊脂塊的生長素來自上端的瓊脂塊②生長素的胚芽鞘內只能由形態學上端運輸到形態學的下端。思維訓練討論1.這個實驗的設計是否嚴密？為什么？不嚴密，沒有考慮胚芽鞘倒過來放置時的情況。實驗前實驗后2.從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹？為什么？結論2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，應該如何改進實驗方案？實驗前實驗后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。4.如何檢測下端的瓊脂塊中是否接收到生長素？將下端的瓊脂塊放在切去尖端的胚芽鞘一側，一段時間后觀察胚芽鞘是否向對側彎曲。三.生長素的生理作用1.生長素的作用方式生長素不起催化作用，不為細胞提供能量，而是給細胞傳達信息，起調節作用?；虮磉_生長素首先與細胞內某種蛋白質——生長素受體特異性結合，引發細胞內一系列信號轉導過程，進而誘導特定基因的表達，從而產生效應。2.生長素的促進作用①細胞水平促進細胞伸長向光側背光側生長素誘導細胞分化②器官水平影響器官的生長和發育促進側根和不定根的發生影響花、葉和果實發育生長素的作用似乎就是“促進”。真的是這樣嗎？3.植物生長素的作用特點如圖為不同濃度生長素對植物根的作用結果，據圖分析:ABCD010-1010-810-610-410-2促進生長抑制生長mol·L-1根F`F隨生長素濃度升高，對根生長的促進作用加強促進根生長的最適濃度隨生長素濃度升高，對根生長的促進作用減弱①曲線AB段表示:②B點表示的生長素濃度是:③BC段表示:既不促進也不抑制④C點表示的生長素濃度對根的生長作用是⑤CD段表示:隨生長素濃度升高,對根生長的抑制作用增強3.植物生長素的作用特點:如圖為不同濃度生長素對植物根的作用結果，據圖分析:ABCD010-1010-810-610-410-2促進生長抑制生長mol·L-1根F`F⑥從圖中的F、F`點你可以得出什么結論？最適濃度點左右兩側有一大一小兩個濃度點，起促進作用效果相同。⑦以上曲線說明了什么?生長素在濃度較低時促進生長，在濃度過高時則會抑制生長。3.植物生長素的作用特點①從曲線中可以看出促進根、芽、莖生長的最適濃度分別是？10-1010-810-4②三種器官對生長素的敏感性大小依次是:根＞芽＞莖①不同濃度的生長素作用于同一器官上，所起的生理功效

。規律是:

。②同一濃度的生長素作用于不同器官上，所起的生理功效也

(如生長素的濃度為10－6mol/L時，對根、芽、莖的作用分別是

、

、

)，不同低濃度促進，高濃度抑制不同抑制既不促進也不抑制促進1．經實驗檢測出某一植株的不同器官對不同生長素濃度的反應如下圖所示，橫坐標表示生長素的濃度。根據實驗結果，可以獲得的正確結論是(

)A．當生長素濃度為10－9mol·L－1時，抑制根的生長B．若要促進側芽生長，應確保側芽的生長素濃度低于10－6mol·L－1C．低濃度生長素促進根的生長，高濃度生長素則抑制莖的生長D．生長素濃度不同，促進同一器官生長的效果也一定不同【學以致用】B4.影響生長素生理作用的因素(1)濃度(2)器官(3)成熟程度(4)植物種類(1)濃度:一般情況下，生長素在

時促進生長，在

時抑制生長，甚至會殺死植物。濃度較低濃度過高(2)器官:根、芽、莖敏感程度為:

。不同器官對生長素的敏感度不同。如下圖:根＞芽＞莖(3)成熟程度:一般來說幼嫩細胞敏感，衰老細胞遲鈍。(4)植物種類:不同種類植物對生長素的敏感度不同。雙子葉植物比單子葉植物

。敏感應用:用適當濃度的生長素類似物來殺死單子葉農作物里的雙子葉雜草,同時促進單子葉植物的生長。思考·討論:植物生長的作用特點下圖所示是科學家研究不同濃度生長素對植物不同器官的作用得到的結果討論:1.“促進”或“抑制”的作用效果是與哪一組別對比得到的？“促進”或“抑制”，是相對于生長素處于最低濃度時各器官的生長速度而言，當生長素濃度過高而“抑制”生長時，器官表現為生長速度減慢，甚至生長停滯。思考·討論:植物生長的作用特點下圖所示是科學家研究不同濃度生長素對植物不同器官的作用得到的結果討論：2.對于同一器官來說，生長素的作用與濃度有什么關系？一般表現為較低的濃度促進生長，濃度過高則抑制生長。思考·討論:植物生長的作用特點下圖所示是科學家研究不同濃度生長素對植物不同器官的作用得到的結果討論：3.對于不同的器官來說，生長素促進生長的最適濃度相同嗎？對于不同的器官來說，生長素促進生長的最適濃度不同。生長素生理作用的實例分析頂端優勢根的向地性【思考】將幼小植株在適宜條件下橫放，一段時間以后，莖彎曲向上生長，根彎曲向下生長。你能對這種現象提出合理的解釋嗎？實例分析（一）：根的向地性結合下圖解釋植物的根為何具有向地性？此特點是否體現了生長素作用的“低濃度促進，高濃度抑制”？植物的莖的背地生長是否體現了生長素作用的“低濃度促進，高濃度抑制”呢？(1)根：敏感D處濃度大于CD抑制生長，C促進生長體現了(2)莖：相對不敏感B處濃度大于AB側促進作用大于A側沒有體現莖向上生長和根向下生長的原因是什么？如果這株植物在太空中的空間站中生長，則會怎樣生長？【學以致用】例題1：將植物橫放，莖彎曲向上生長，根彎曲向下生長。這與重力影響生長素的分布和根、莖對生長素的敏感性不同有關。分析下列問題：實例分析（二）：頂端優勢概念：植物的頂芽優先生長，而側芽生長受抑制的現象。原因：頂芽產生的生長素逐漸向下運輸，枝條上部的側芽處生長素濃度較高。由于側芽對生長素濃度比較敏感，因此它的發育受到抑制，植物因而表現出頂端優勢。如何解除頂端優勢？去掉頂芽實例分析（二）：頂端優勢應用：a.解除頂端優勢b.維持頂端優勢1.右圖為某雙子葉植物頂端優勢示意圖。下列針對植物頂端優勢現象的敘述中，錯誤的是(

)A．若將植物放入太空艙中，

其仍具有頂端優勢現象B．植物的側芽如b也能產生生長素C．雙子葉植物的根也具有頂端優勢現象D．打頂后，首先解除頂端優勢，發育成側枝的是bD【學以致用】【檢測】將一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在溫、濕度適宜且底部有一