第5章

植物生命活動的調節第1節植物生長素問題探討1.視頻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？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？問題探討1.視頻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？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？彎向光源生長是較長時間的單側光刺激引起植株彎向窗外有陽光處生長。這樣，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。植株的彎曲生長發生在幼嫩部位。

在單側光的照射下，植物朝向光源方向生長的現象叫作向光性。一、生長素的發現過程（1）實驗材料：禾本科植物金絲雀虉草1.達爾文實驗（19世紀末）金絲雀虉草單子葉植物，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。胚芽鞘尖端伸長區結構（1）實驗材料：胚芽鞘1.達爾文實驗（19世紀末）一、生長素的發現過程（2）實驗過程彎向光源生長不生長也不彎曲直立生長彎向光源生長實驗①實驗②實驗③實驗④條件：單側光去掉尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下部現象：實驗①②形成對照，自變量是

，說明

。尖端的有無胚芽鞘的生長和彎曲與尖端有關1.達爾文實驗（19世紀末）一、生長素的發現過程（2）實驗過程彎向光源生長不生長也不彎曲直立生長彎向光源生長實驗①實驗②實驗③實驗④條件：單側光去掉尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下部現象：1.達爾文實驗（19世紀末）【思考】為什么要分別遮蓋胚芽鞘尖端和它下面的一段呢?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。一、生長素的發現過程（2）實驗過程彎向光源生長不生長也不彎曲直立生長彎向光源生長實驗①實驗②實驗③實驗④條件：單側光去掉尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下部現象：1.達爾文實驗（19世紀末）實驗③④形成對照，再加上實驗①的空白對照，單一變量是

，可以得出的結論是

。尖端是感受光刺激的部位遮光部位不同一、生長素的發現過程（2）實驗過程彎向光源生長不生長也不彎曲直立生長彎向光源生長實驗①實驗②實驗③實驗④條件：單側光去掉尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下部現象：1.達爾文實驗（19世紀末）【思考】感受單側光刺激的是哪一部分？胚芽鞘彎曲生長的是哪一部分?如何解釋這一結果？尖端觀察發現：尖端下部——伸長區一、生長素的發現過程（3）推測：胚芽鞘

受單側光刺激后，就向

傳遞

，造成

比

生長快，因而使胚芽鞘出現向光性彎曲。尖端下面的伸長區伸長區背光面向光面某種“影響”1.達爾文實驗（19世紀末）圖5-1達爾文的實驗示意圖一、生長素的發現過程疑問：為什么尖端感光后會影響到下部生長彎曲呢？結論2：胚芽鞘的感光部位在尖端現象：發生彎曲生長的部位是尖端下部①尖端產生了某種影響，傳到下部②下部彎曲生長是因為背光側生長的快（尖端產生的影響在下部分布不均）結論1：胚芽鞘的生長彎曲與尖端有關推測1.達爾文實驗（19世紀末）一、生長素的發現過程圖5-2鮑森●詹森的實驗示意圖2.鮑森?詹森實驗（1913年）結論：胚芽鞘頂尖產生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部。證明了達爾文的推測①正確。【思考】①該實驗有什么不足之處？如何改進？無法排除瓊脂片對實驗結果的影響；應加一組把空白瓊脂塊放在去掉尖端的胚芽鞘上。一、生長素的發現過程圖5-2鮑森●詹森的實驗示意圖2.鮑森?詹森實驗（1913年）結論：胚芽鞘頂尖產生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部。證明了達爾文的推測①正確。【思考】②如果將瓊脂片換成云母片，胚芽鞘的生長狀況是什么樣的？化學物質能通過瓊脂卻不能通過云母。胚芽鞘不生長不彎曲。一、生長素的發現過程瓊脂瓊脂，學名瓊膠，為無色、無固定形狀的固體，溶于熱水。在食品工業中應用廣泛，亦常用作細菌培養基，是配制固體培養基的最好凝固劑。云母云母是一種鑿巖礦物。特性是絕緣、耐高溫、有光澤、物理化學性能穩定，具有良好的隔熱性、彈性和韌性。一、生長素的發現過程3.拜爾實驗（1918年）向右彎曲向左彎曲現象：胚芽鞘向放置尖端的對側彎曲生長黑暗處理的原因：排除單側光對實驗的干擾。結論：胚芽鞘的彎曲生長，是由于尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的，證明了達爾文的推測②正確。自變量：因變量：尖端放置的位置彎曲生長方向一、生長素的發現過程達爾文的推想胚芽鞘尖端受單側光刺激后，就向下面伸長區傳遞某種“影響”這種“影響”會造成背光面比向光面生長快詹森的實驗驗證拜爾的實驗驗證詹森和拜爾的實驗初步證明：頂尖產生的影響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。結論：尖端產生的影響可透過瓊脂片傳遞到下部。瓊脂片結論：彎曲生長是因為尖端產生的影響在伸長區分布不均勻。一、生長素的發現過程不生長也不彎曲朝對側彎曲生長自變量：瓊脂塊是否接觸過尖端因變量：是否生長彎曲4.溫特實驗（1926年）結論：胚芽鞘尖端確實產生了一種化學物質，這種化學物質在尖端下部分布不均，導致彎曲生長。溫特將其命名為生長素。一、生長素的發現過程溫特提出植物體內存在生長素時，有沒有提取出這種物質？他是怎樣作出這一推測的？沒有。他是在對實驗結果進行嚴密分析的基礎上作出這樣推斷的。要得出這樣的結論,既需要以事實為依據進行嚴密的邏輯推理,還需要一定的想象力。4.溫特實驗（1926年）一、生長素的發現過程1934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）一、生長素的發現過程由植物體內產生，能從產生部位運送作用部位，對植物生長發育有顯著影響的微量有機物。已知的植物激素包括生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等。植物激素作為信息分子，幾乎參與調節植物生長、發育過程中的所有生命活動。5.植物激素一、生長素的發現過程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，且都具有微量、高效的特點。類別分泌器官化學本質作用部位運輸方式植物激素無特定的分泌器官一般是小分子物質無明顯的靶細胞多樣、復雜動物激素有特定的內分泌腺蛋白質、類固醇等靶器官、靶細胞隨著體液運輸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的區別？一、生長素的發現過程二、生長素的合成、運輸與分布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。色氨酸轉變色氨酸吲哚乙酸（IAA）2.生長素的運輸極性運輸非極性運輸橫向運輸胚芽鞘、芽、幼葉、幼根中，只能從形態學上端到形態學下端☆極性運輸是細胞的主動運輸成熟組織中，通過輸導組織進行非極性運輸形態學上端形態學下端形態學上端形態學下端在一些細胞分裂特別旺盛的地方,受_________________(如單側光、重力、離心力)的影響,生長素在形態學上端也可以_____________。外界某些刺激橫向運輸二、生長素的合成、運輸與分布單側光離心力注意：①單側光、重力、離心力只影響生長素的分布，不影響生長素的合成。②受到以上刺激時，生長素在尖端既進行橫向運輸，又進行極性運輸。重力橫向運輸的影響因素二、生長素的合成、運輸與分布3.生長素的分布生長素在植物各器官中都有分布，但相對集中分布在生長旺盛的部位如：胚芽鞘、芽和根尖的分生組織、形成層、發育中的種子和果實等處。二、生長素的合成、運輸與分布4.植物向光性形成的原因外因：單側光照射內因：①尖端的存在(感受光刺激)②尖端產生生長素③生長素分布不均勻(背光面多向光面少)單側光照射后，胚芽鞘尖端的生長素向背光側運輸，導致背光一側的生長素含量多于向光一側，引起兩側的生長不均勻，從而造成向光彎曲。關于植物向光性生長的原因，目前還有爭議。有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。二、生長素的合成、運輸與分布單側光背光一側向光一側生長素少生長快生長慢生長素產生的部位生長的部位生長素作用的部位感受光刺激的部位向光彎曲的部位在單側光下，生長素分布不均勻的部位A-胚芽鞘的尖端B-胚芽鞘尖端下部二、生長素的合成、運輸與分布不同處理條件下胚芽鞘生長狀況分析類別處理條件圖解結果遮蓋類暗箱類插片類①直立生長②向光彎曲生長①直立生長②向光（小孔）彎曲生長①向左彎曲生長②向右彎曲生長③不生長不彎曲④直立生長⑤向右彎曲生長類別處理條件圖解結果移植類旋轉類①直立生長②向左彎曲生長③④中IAA含量：a=b+c且b＞c①直立生長②向光彎曲生長③向小孔彎曲生長④向中央彎曲生長不同處理條件下胚芽鞘生長狀況分析三、生長素的生理作用1.作用方式：給細胞傳達信息，起著調節細胞生命活動的作用。2.作用：（1）在細胞水平上：促進細胞伸長生長，誘導細胞分化等。（2）在器官水平上：影響器官的生長、發育。如促進側根和不定根發生，影響花，葉，果實發育等。生長素生長素受體特異性結合細胞內一系列信號轉導誘導特定基因表達產生效應3.作用機制：思考·討論植物生長素的作用特點1.圖中的促進和抑制是以什么為對照的？是相對于生長素處于最低濃度時各器官的生長速度而言；2.對于同一器官來說，生長素的作用與濃度有什么關系？根：10-10，芽：10-8，

莖：10-4低濃度促進生長，濃度過高抑制生長。（兩重性）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？三、生長素的生理作用①AB段表示：②B點表示：③BC段表示：④C點表示：⑤CD段表示：⑥E、F點表示：促進根生長的最適濃度仍是促進，但逐漸減弱抑制作用，逐漸增強既不促進也不抑制濃度不同，但促進作用效果相同隨生長素濃度升高，對生長的促進作用逐漸增強；注：通常抑制不等于不生長了，而是生長速度變慢，只有抑制作用達到一定程度時，才會停止生長；促進是指生長速度變快；既不促進也不抑制，也不等于不生長了，而是既沒有加快也沒有變慢，以一定的速度生長。4.植物生長素的作用特點①不同濃度的生長素對植物同一器官的作用不同濃度生長素對根生長的影響三、生長素的生理作用4.植物生長素的作用特點②不同濃度生長素對不同器官所起的作用（1）不同濃度→同一器官（2）同一濃度→不同器官（3）敏感性：根＞芽＞莖A'B'C'ABC三、生長素的生理作用4.植物生長素的作用特點③同一濃度生長素對不同植物、細胞的作用敏感程度：雙子葉植物＞單子葉植物應用：在單子葉農作物田里面施加適量濃度的生長素類似物，除去雙子葉雜草敏感程度：幼嫩細胞＞衰老細胞促進生長抑制生長幼嫩細胞衰老細胞三、生長素的生理作用4.植物生長素的作用特點生長素所發揮的作用，因生長素濃度、植物的種類，細胞的成熟情況和器官的種類不同而有較大的差異。1）濃度：2）器官：3）成熟程度：4）植物種類：低－促進高－抑制過高－殺死根＞芽＞莖幼嫩細胞敏感，衰老細胞遲鈍。雙子葉植物＞單子葉植物三、生長素的生理作用①概念：植物的頂芽優先生長，而側芽生長受到抑制的現象。越靠近頂芽的側芽的生長素濃度越高，側芽受到的抑制程度越大。②原因：頂芽產生的生長素向下運輸，大量積累在側芽，從而抑制側芽的生長。5.生長素作用特點的實例：頂端優勢頂芽三、生長素的生理作用怎樣設計實驗驗證頂芽產生的生長素抑制了側芽的生長？？③在斷口處涂上含生長素的羊毛脂，側芽的生長仍受抑制。④在斷口處涂上不含生長素的羊毛脂，側芽生長不受影響。結論：頂芽的存在抑制了側芽的生長。結論：頂芽產生的生長素抑制了側芽的生長。①具有頂芽的植株，下面的側芽受到抑制。②將頂芽切除后，下面的側芽開始生長。4不含生長素的羊毛脂含生長素的羊毛脂三、生長素的生理作用解除頂端優勢：可以達到增產，調節植株形態。

如：棉花打頂、果樹整枝、盆景維持頂端優勢：可以達到增產

如：材用樹木③應用：5.生長素作用特點的實例：頂端優勢三、生長素的生理作用根部：生長素濃度：c

d

生長速度：c

d

莖部：生長素濃度：a

b生長速度：a

b（體現了兩重性）（未體現兩重性）<<

><5.生長素作用特點的實例：植物根的向地性和莖的背地性三、生長素的生理作用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，下端放一塊不含生長素的瓊脂（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。根據實驗設計及結果，此人得出以下結論：（1）下端瓊脂塊上的生長素來自上端的瓊脂塊；（2）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。思維訓練評價實驗設計和結論三、生長素的生理作用討論1.這個實驗的設計是否嚴密？為什么？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。討論2.從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹？為什么？不嚴密，沒有考慮將胚芽鞘倒過來放置時的情況。討論3.如果要驗證上述結論，應該如何改進實驗方案？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。思維訓練