資源簡介

第1節(jié)　植物生長素
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過對生長素的發(fā)現(xiàn)過程中一系列實(shí)驗(yàn)的分析,認(rèn)識并理解生長素的作用,學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的一般實(shí)驗(yàn)方法和思路,提升科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。(科學(xué)探究)
2.通過比較學(xué)習(xí),認(rèn)同植物激素與動物激素的異同,理解植物激素調(diào)節(jié)的概念,深化與提升結(jié)構(gòu)和功能觀、信息觀。(生命觀念、科學(xué)思維)
3.通過比較學(xué)習(xí),了解植物激素的種類、合成、運(yùn)輸和分布特征,理解植物激素的生理作用,逐步形成植物激素通過信息傳遞調(diào)節(jié)生命活動的觀念。(生命觀念)
4.通過對頂端優(yōu)勢、根的向地性的學(xué)習(xí),理解生長素作用的特點(diǎn),深化生物學(xué)中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀。(生命觀念、科學(xué)思維)
【自主預(yù)習(xí)】
一、科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)
時(shí)間 科學(xué)家 實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象 結(jié)論
19世紀(jì)末 達(dá)爾文和他的兒子 　胚芽鞘的尖端　受　單側(cè)光　刺激后,向下面的　伸長區(qū)　傳遞了某種“影響”,造成伸長區(qū)　背光面比向光面生長快　,因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲
1913年 鮑森·詹森 胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過　瓊脂片　傳遞給下部
1918年 拜爾 胚芽鞘的彎曲生長,是因?yàn)榧舛水a(chǎn)生的影響　在其下部分布不均勻　
1926年 溫特 造成胚芽鞘彎曲生長的是一種化學(xué)物質(zhì),并把這種物質(zhì)命名為　生長素　
二、生長素的提取及再發(fā)現(xiàn)
1.生長素的分離
(1)1934年,科學(xué)家首先從　人尿　中分離出與生長素作用相同的化學(xué)物質(zhì)——　吲哚乙酸(IAA)　。1946年,人們才從高等植物中將生長素分離出來,并確認(rèn)它也是　IAA　。
(2)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),植物體內(nèi)具有與IAA相同效應(yīng)的物質(zhì)還有　苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)　等,它們都屬于　生長素　。
2.植物向光性的原因
3.植物激素
(1)概念:由植物體內(nèi)產(chǎn)生,能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位,對植物的生長發(fā)育有顯著影響的微量有機(jī)物。
植物激素作為　信息分子　,幾乎參與調(diào)節(jié)植物生長、發(fā)育過程中的所有生命活動。
(2)主要種類:生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、　脫落酸　和　乙烯　。
三、生長素的合成、運(yùn)輸與分布
判斷下列有關(guān)生長素的敘述的正誤。
1.生長素是由植物體內(nèi)特定的器官產(chǎn)生,然后運(yùn)送到作用部位的一種激素。 (×)
　　【提示】　生長素主要由芽、幼嫩的葉和發(fā)育中的種子產(chǎn)生,植物沒有專門產(chǎn)生激素的器官。
2.生長素的合成原料為色氨酸。 (√)
3.生長素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸方式為自由擴(kuò)散。 (×)
　　【提示】　生長素的極性運(yùn)輸是一種主動運(yùn)輸。
4.生長素在植物體內(nèi)只能進(jìn)行極性運(yùn)輸。 (×)
　　【提示】　在特定的部位,如成熟組織中,生長素可以通過輸導(dǎo)組織進(jìn)行非極性運(yùn)輸。
5.生長素在植物體內(nèi)各器官中都有分布,在生長旺盛的部位較為集中。 (√)
四、生長素的生理作用
1.作用方式:給細(xì)胞傳達(dá)信息,起著　調(diào)節(jié)　細(xì)胞生命活動的作用。
2.作用機(jī)制:生長素首先與細(xì)胞內(nèi)某種蛋白質(zhì)——生長素受體特異性結(jié)合,引發(fā)細(xì)胞內(nèi)發(fā)生一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,進(jìn)而誘導(dǎo)特定基因的表達(dá),從而產(chǎn)生效應(yīng)。
3.生理作用
(1)在細(xì)胞水平上:促進(jìn)細(xì)胞　伸長生長　、誘導(dǎo)細(xì)胞　分化　等。
(2)在器官水平上:影響器官的　生長、發(fā)育　。
4.作用特點(diǎn)
(1)生長素所發(fā)揮的作用,因濃度、植物細(xì)胞的成熟情況和　器官的種類不同　而有較大的差異。一般情況下,生長素在濃度　較低　時(shí)促進(jìn)生長,在濃度　過高　時(shí)則會抑制生長。
(2)實(shí)例:頂端優(yōu)勢
a.產(chǎn)生頂端優(yōu)勢的原因:頂芽產(chǎn)生的生長素逐漸向下運(yùn)輸,枝條上部的側(cè)芽處生長素濃度較高,側(cè)芽的發(fā)育受到抑制,植株因而表現(xiàn)出頂端優(yōu)勢。
b.頂端優(yōu)勢的應(yīng)用:解除頂端優(yōu)勢——去掉頂芽;保留頂端優(yōu)勢。
【合作探究】
任務(wù)1　探索生長素的發(fā)現(xiàn)過程
活動1　達(dá)爾文父子探究植物向光性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)
　　下圖是達(dá)爾文父子的相關(guān)實(shí)驗(yàn)簡圖,請據(jù)圖分析下列問題:
處理方法
1.達(dá)爾文設(shè)計(jì)的向光性實(shí)驗(yàn)①②③④中哪組為對照組 設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)的目的是什么
　　【提示】　①為對照組。目的是排除其他無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)的影響,使實(shí)驗(yàn)更具說服力。
2.①②兩組實(shí)驗(yàn)對照,其中自變量是什么 能說明什么
　　【提示】　自變量是胚芽鞘尖端的有無。說明胚芽鞘的生長和彎曲與胚芽鞘尖端有關(guān)。
3.③④遮蓋胚芽鞘尖端和尖端下面一段的目的是什么 胚芽鞘彎曲生長的是哪一部分 感受單側(cè)光刺激的又是哪一部分 怎樣解釋這一結(jié)果
　　【提示】　分別遮蓋胚芽鞘尖端和它下面一段,是采用對照法觀察某一部分不受單側(cè)光刺激時(shí)系統(tǒng)的反應(yīng),從而確定是哪一部分在起作用。胚芽鞘彎曲生長的是尖端下面的一段。感受單側(cè)光刺激的是尖端。這說明胚芽鞘尖端感受單側(cè)光刺激后,將某種“影響”傳遞到下面,引起下面一段彎曲生長。
4.根據(jù)達(dá)爾文相關(guān)實(shí)驗(yàn),請總結(jié)植物向光彎曲生長的原因。
　　【提示】　胚芽鞘的尖端受單側(cè)光刺激后,產(chǎn)生某種“影響”,使伸長區(qū)背光面比向光面生長快,胚芽鞘向光彎曲生長。
活動2　其他科學(xué)家探究向光性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)
1.若已經(jīng)確定胚芽鞘尖端可以產(chǎn)生生長素,根據(jù)胚芽鞘的向光性實(shí)驗(yàn)和拜爾實(shí)驗(yàn)的比較,僅從生長素的角度考慮,你能對胚芽鞘的向光性提出哪些可能的解釋
　　【提示】　①單側(cè)光使生長素在背光側(cè)分布較多。②單側(cè)光使向光側(cè)的生長素被分解。
2.溫特為什么要設(shè)置對照組 是如何形成對照的 得到的結(jié)論是什么
　　【提示】　排除瓊脂塊本身的化學(xué)物質(zhì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。將是否接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂塊作為自變量,分別將其放在切去尖端的燕麥胚芽鞘一側(cè),觀察胚芽鞘是否會朝對側(cè)彎曲生長。溫特的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了胚芽鞘的彎曲生長是由一種化學(xué)物質(zhì)引起的。
3.生長素是通過促進(jìn)細(xì)胞伸長而不是通過促進(jìn)細(xì)胞分裂促進(jìn)胚芽鞘生長的,你能否在細(xì)胞水平上通過胚芽鞘證明這一點(diǎn)
　　【提示】　可以對向光彎曲生長的胚芽鞘沿光線方向做縱切片,用顯微鏡觀察向光側(cè)和背光側(cè)的細(xì)胞數(shù)目和細(xì)胞大小。
4.1934年,荷蘭科學(xué)家郭葛等人首先從人尿中分離出了與生長素作用相同的化學(xué)物質(zhì)——吲哚乙酸(IAA)。1946年,人們才從高等植物中分離出了生長素,并確認(rèn)它也是IAA(結(jié)構(gòu)見下圖)。
(1)生長素能不能對人發(fā)揮作用 為什么
(2)IAA的組成元素有哪些 植物體內(nèi)的生長素是否只有IAA
　　【提示】　(1)不能。人的細(xì)胞中不存在生長素的受體。
(2)C、H、O、N。植物體內(nèi)具有與IAA相同效應(yīng)的物質(zhì)還有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等,它們都屬于生長素。
5.植物激素與動物激素都稱作“激素”,而植物體內(nèi)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。你能說明二者有哪些相似與不同嗎
　　【提示】　(1)相同點(diǎn):二者都是調(diào)節(jié)生命活動的化學(xué)物質(zhì),都能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位并發(fā)揮作用,且都具有微量、高效的特點(diǎn)。
(2)區(qū)別
類別 分泌器官 化學(xué)本質(zhì) 作用部位 運(yùn)輸方式
植物激素 無特定的分泌器官 一般是小分子物質(zhì) 無明顯的靶細(xì)胞 多樣、 復(fù)雜
動物激素 有特定的內(nèi)分泌腺 蛋白質(zhì)、類固醇等 靶器官、靶細(xì)胞 隨著體液運(yùn)輸
認(rèn)知生成
1.植物向光性的原因
(1)原因分析
單側(cè)光尖端影響生長素運(yùn)輸→生長素在③④
處分布不均勻→→向光彎曲生長
(2)原因總結(jié)
①內(nèi)因:生長素分布不均勻。
②外因:單側(cè)光照射。
(3)微觀上的觀察結(jié)果
據(jù)上圖分析,植物向光一側(cè)生長素濃度低,細(xì)胞生長慢;而背光一側(cè)生長素濃度高,細(xì)胞生長快,伸長得多,背光側(cè)長得比向光側(cè)快。
2.胚芽鞘實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)論
(1)產(chǎn)生生長素的部位在尖端,而發(fā)生生長及彎曲的部位在尖端以下的伸長區(qū)。
(2)感受光照的部位在尖端,而且生長素的橫向運(yùn)輸只發(fā)生在尖端。
(3)生長素產(chǎn)生的多少與尖端是否感受光照無關(guān)。
例1　(2022·樂山期末)下圖是利用燕麥胚芽鞘所做的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄?　　)。
A.胚芽鞘產(chǎn)生生長素的部位
B.胚芽鞘向光彎曲是否與光照有關(guān)
C.胚芽鞘向光彎曲是否與尖端有關(guān),感受光刺激的部位是否為尖端
D.胚芽鞘向光彎曲的原因是否為背光一側(cè)生長素多于向光一側(cè)
　　【答案】　C
【解析】　實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)②對照的目的是探究胚芽鞘向光彎曲是否與尖端有關(guān),實(shí)驗(yàn)③和實(shí)驗(yàn)④對照的目的是探究感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端還是尖端下部。所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是探究胚芽鞘向光彎曲是否與尖端有關(guān)以及感受光刺激的部位是否為尖端,C符合題意。
對點(diǎn)練1　(2023·邵陽月考)科學(xué)家利用燕麥胚芽鞘做了如下5組關(guān)于生長素的實(shí)驗(yàn),下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論的描述,錯(cuò)誤的是(　　)。
A.達(dá)爾文通過實(shí)驗(yàn)①②證明了胚芽鞘的彎曲生長與尖端有關(guān)
B.實(shí)驗(yàn)①③中胚芽鞘發(fā)生彎曲生長的機(jī)理相同
C.拜爾通過實(shí)驗(yàn)③提出胚芽鞘彎曲生長是生長素分布不均勻造成的
D.溫特通過實(shí)驗(yàn)⑤證明了胚芽鞘尖端產(chǎn)生了促進(jìn)生長的化學(xué)物質(zhì),并命名為生長素
　　【答案】　 C
【解析】　 達(dá)爾文通過實(shí)驗(yàn)①②提出了胚芽鞘的向光性與胚芽鞘的尖端有關(guān),單側(cè)光的照射引起胚芽鞘產(chǎn)生的某種“影響”對伸長區(qū)作用不同,A正確;實(shí)驗(yàn)①胚芽鞘彎曲生長的原因是單側(cè)光照射,引起胚芽鞘產(chǎn)生的生長素在伸長區(qū)分布不均勻,實(shí)驗(yàn)③胚芽鞘尖端放置的位置不同,引起伸長區(qū)的生長素分布不均勻,導(dǎo)致彎曲生長,二者發(fā)生彎曲生長的機(jī)理相同,B正確;拜爾通過實(shí)驗(yàn)③證明了胚芽鞘尖端能產(chǎn)生“影響”,此時(shí)并未確定“影響”是生長素,這種“影響”在胚芽鞘下部分布不均勻引起胚芽鞘彎曲生長,C錯(cuò)誤;溫特通過實(shí)驗(yàn)⑤證明了胚芽鞘尖端產(chǎn)生的這種“影響”的確是化學(xué)物質(zhì),因?yàn)樵撐镔|(zhì)具有促進(jìn)生長的作用,他把這種物質(zhì)命名為生長素,同時(shí)也證明了胚芽鞘彎曲生長是由生長素在植物體內(nèi)分布不均勻所致的,D正確。
對點(diǎn)練2　(不定項(xiàng))下圖是生長素發(fā)現(xiàn)過程中的部分實(shí)驗(yàn)示意圖,根據(jù)圖中信息判斷,下列說法錯(cuò)誤的是(　　)。
A.圖1取自達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn),可證明光照會影響尖端生長素的合成
B.圖2取自拜爾的實(shí)驗(yàn),可證明尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過瓊脂片傳遞給下部
C.圖3取自鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)說明了尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均
D.圖4取自溫特的實(shí)驗(yàn),可證明胚芽鞘的彎曲生長確實(shí)是由一種化學(xué)物質(zhì)引起的
　　【答案】　ABC
【解析】　圖1是達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的自變量為尖端是否感光,尖端不能感受光刺激則直立生長,尖端能感受光刺激則向光彎曲生長,證明感受單側(cè)光刺激的是胚芽鞘尖端,A錯(cuò)誤;圖2是鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn),證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過瓊脂片傳遞給下部,B錯(cuò)誤;圖3實(shí)驗(yàn)證明尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻,使得胚芽鞘彎向?qū)?cè)生長,這是拜爾的實(shí)驗(yàn),C錯(cuò)誤;圖4是溫特的實(shí)驗(yàn),證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生了某種促進(jìn)生長的物質(zhì),可由尖端向下運(yùn)輸,促進(jìn)下部的生長,證明胚芽鞘的彎曲生長確實(shí)是由一種化學(xué)物質(zhì)引起的,D正確。
【易錯(cuò)提醒】
1.對溫特實(shí)驗(yàn)之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行描述時(shí),不能出現(xiàn)“生長素”,因?yàn)楫?dāng)時(shí)并不清楚產(chǎn)生的“影響”是生長素。
2.溫特命名“生長素”,但沒有分離出生長素,分離出生長素的是后來的科學(xué)家。
3.在植物激素的研究中,常用到的一些材料用具及其作用
(1)錫箔:遮蔽光線。
(2)云母片或玻璃片:生長素?zé)o法透過,阻擋生長素的運(yùn)輸。
(3)瓊脂塊:允許水分和生長素通過,也可儲存生長素。
由此可知,瓊脂塊不會影響生長素的運(yùn)輸和傳遞,而云母片、玻璃片等會阻礙生長素的運(yùn)輸。
4.生長素產(chǎn)生的多少與光照沒有關(guān)系,單側(cè)光只影響生長素在尖端的分布。
【技巧歸納】　　植物“長不長、彎不彎”的判斷方法
素能提升　不同處理?xiàng)l件下胚芽鞘的生長、彎曲情況(分析與概括,建模)
類別 圖解 相關(guān)結(jié)果 結(jié)論
遮蓋法 ①直立生長;②向光彎曲生長 胚芽鞘的感光部位在尖端
暗箱法 ①直立生長;②向光(小孔)彎曲生長 胚芽鞘具有向光性
插入法 ①向右彎曲生長; ②直立生長; ③向光彎曲生長; ④向光彎曲生長 生長素的橫向運(yùn)輸只能在尖端進(jìn)行;瓊脂塊具有透水性,云母片具有不透水性
移植法 ①直立生長;②向左彎曲生長; ③④中IAA的含量a=b+c,b>c 單側(cè)光使向光側(cè)的生長素向背光側(cè)運(yùn)輸
　　科學(xué)家相繼對植物生長素進(jìn)行了長期的研究。請據(jù)圖回答下列問題:
(1)由a、b實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以推測出　　　　　　　　　　　　,據(jù)此有人提出“是尖端產(chǎn)生了某種物質(zhì)促進(jìn)了胚芽鞘的生長”,為證明此假設(shè),某同學(xué)做了e、f實(shí)驗(yàn),并據(jù)此得出的結(jié)論是“胚芽鞘尖端確實(shí)產(chǎn)生了某種物質(zhì)并促進(jìn)尖端下部的生長”。老師說此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不完整,缺少　　 　　　　　,你的改進(jìn)操作是　 。
(2)某同學(xué)做了g實(shí)驗(yàn),并推測結(jié)果如圖中的h所示。對此,你的觀點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　,請結(jié)合圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明理由:　 　。
　　【答案】　(1)胚芽鞘尖端促進(jìn)胚芽鞘的生長(或胚芽鞘的生長與尖端有關(guān))　對照組　把沒有接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂塊放在同樣去尖端的胚芽鞘的一側(cè)　(2)推測的結(jié)果h是錯(cuò)誤的　去尖端的胚芽鞘不會向光彎曲生長,因?yàn)榧舛瞬拍芨惺軉蝹?cè)光刺激
【解析】　(1)圖1中的a、b對照,自變量是有無胚芽鞘尖端,a生長,b不生長,說明胚芽鞘的生長與尖端有關(guān);據(jù)實(shí)驗(yàn)e、f的結(jié)果,并不能證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生了某種物質(zhì),也可能是瓊脂塊作用的結(jié)果,為此要設(shè)置一個(gè)對照組,將空白瓊脂塊放在同樣去尖端的胚芽鞘的一側(cè),若對照組沒有生長,才可說明胚芽鞘尖端產(chǎn)生了某種物質(zhì),并促進(jìn)尖端下部的生長。(2)不可能出現(xiàn)如圖h的生長結(jié)果,因?yàn)閺腸、d實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,胚芽鞘感光部位是尖端,由于g實(shí)驗(yàn)的胚芽鞘沒有尖端,因此其不可能向光彎曲生長。
任務(wù)2　探究生長素的合成、運(yùn)輸與分布和生理作用
活動3　分析資料,探究生長素的合成、運(yùn)輸與分布
1.資料Ⅰ:為研究生長素在單側(cè)光影響下運(yùn)輸方向的變化,研究人員做了如下圖所示的實(shí)驗(yàn):
資料Ⅱ:研究人員做了進(jìn)一步實(shí)驗(yàn),將生長狀況相同的胚芽鞘尖端切下來,用不能透過生長素的薄玻璃片分割,放在瓊脂切塊上,實(shí)驗(yàn)處理及收集到的生長素(IAA)的含量如圖所示。
(1)資料Ⅰ實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:裝置a中胚芽鞘直立生長;裝置b和c中胚芽鞘向光彎曲生長。由此可得出什么結(jié)論
(2)資料Ⅱ說明什么
　　【提示】　(1)在單側(cè)光的影響下,生長素在尖端發(fā)生了橫向運(yùn)輸。
(2)光照沒有影響生長素的總量,但單側(cè)光照射促使生長素由向光側(cè)向背光側(cè)轉(zhuǎn)移。
2.下面是探究生長素的極性運(yùn)輸方式的實(shí)驗(yàn):
由實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論
　　【提示】　a、b兩組對比證明在胚芽鞘中,生長素只能由形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸。
認(rèn)知生成
生長素的運(yùn)輸
1.運(yùn)輸方式比較
運(yùn)輸方法 圖示 圖示解讀
橫向 運(yùn)輸 單側(cè)光使胚芽鞘尖端中的生長素從②運(yùn)至①
植物橫放時(shí),由于重力作用,在幼根中,生長素從③運(yùn)至④;在幼莖中,生長素從⑤運(yùn)至⑥
極性 運(yùn)輸 指從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸,是一種主動運(yùn)輸過程,需要消耗能量,能逆濃度梯度運(yùn)輸
非極性 運(yùn)輸 指植物體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸不受形態(tài)學(xué)上下端的影響,如在成熟組織中,生長素可以通過輸導(dǎo)組織進(jìn)行非極性運(yùn)輸,與其他有機(jī)物的運(yùn)輸方式相同
2.生長素分布和運(yùn)輸?shù)囊族e(cuò)點(diǎn)
(1)單側(cè)光、重力影響生長素的分布,但不影響生長素的產(chǎn)生。
(2)生長素的橫向運(yùn)輸發(fā)生在植物尖端(莖尖、根尖)。
(3)生長素在瓊脂塊中的運(yùn)輸不是主動運(yùn)輸,也不是極性運(yùn)輸,而是擴(kuò)散。
例2　(2022·成都期中)科學(xué)家做過如下實(shí)驗(yàn):(1)把不含生長素的兩小塊瓊脂放在燕麥胚芽鞘下端;(2)把含生長素的瓊脂小塊放在一段燕麥胚芽鞘形態(tài)學(xué)上端,把另兩塊不含生長素的瓊脂小塊作為接受塊放在下端;(3)把一段燕麥胚芽鞘倒轉(zhuǎn)過來,把形態(tài)學(xué)上端朝下,做同樣的實(shí)驗(yàn)。三個(gè)實(shí)驗(yàn)都給予單側(cè)光照射。一段時(shí)間后,關(guān)于接受塊①②③④⑤⑥的成分變化的敘述,正確的是(　　)。
A.①含生長素比②多,③含生長素比④多
B.①含生長素比②少,⑤含生長素比⑥多
C.在③④⑤⑥小塊中,⑤含生長素最多
D.③④中生長素含量之和比⑤⑥中生長素含量之和多
　　【答案】　D
【解析】　由于單側(cè)光照射胚芽鞘的尖端,生長素向背光側(cè)運(yùn)輸,因此①含生長素比②多;由于含生長素的瓊脂小塊不能感受單側(cè)光的刺激,又因生長素能由形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸,因此③和④含有的生長素一樣多,A錯(cuò)誤。胚芽鞘的尖端能感受單側(cè)光的刺激,使生長素向背光側(cè)運(yùn)輸,導(dǎo)致①含生長素比②多;又因生長素不能由形態(tài)學(xué)下端向形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸,因此⑤和⑥都不含生長素,B、C錯(cuò)誤。由于含生長素的瓊脂小塊只能將生長素從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸,因此③④中生長素含量之和比⑤⑥中生長素含量之和要多,D正確。
【易錯(cuò)提醒】　　用比較法突破生長素的運(yùn)輸方式
1.橫向運(yùn)輸發(fā)生在根尖、莖尖等生長素產(chǎn)生部位。這些部位在受到單一方向的外界刺激(如單側(cè)光、重力和離心力等)時(shí)會發(fā)生生長素的橫向運(yùn)輸,如圖甲中的a、圖乙中的A→A'和B→B'。
2.極性運(yùn)輸只能由形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸,是一種逆濃度梯度的主動運(yùn)輸過程,需要消耗ATP,與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度有關(guān)。如圖甲中的b,圖乙中的A→C、A'→C'、B→D、B'→D'。
3.在成熟組織中,生長素可以通過輸導(dǎo)組織進(jìn)行非極性運(yùn)輸,生長素的非極性運(yùn)輸和其他有機(jī)物的運(yùn)輸沒有區(qū)別。
對點(diǎn)練3　(2023·廣州調(diào)研)生長素在植物的某些部位只能從形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端,這種運(yùn)輸稱為極性運(yùn)輸。下列關(guān)于極性運(yùn)輸?shù)臄⑹?正確的是(　　)。
A.極性運(yùn)輸是細(xì)胞的主動運(yùn)輸,該運(yùn)輸需消耗細(xì)胞代謝釋放的能量
B.生長素只能通過極性運(yùn)輸將生長素從合成部位運(yùn)輸?shù)街参矬w全身
C.給側(cè)芽涂抹適宜濃度的14C標(biāo)記的IAA,能在頂芽收集到14C-IAA
D.生長素在水平放置的根尖中由遠(yuǎn)地側(cè)向近地側(cè)運(yùn)輸屬于極性運(yùn)輸
　　【答案】　 A
【解析】　 生長素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸方式大多是極性運(yùn)輸,即從形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端,植物細(xì)胞運(yùn)輸生長素是由低濃度到高濃度的運(yùn)輸,這種運(yùn)輸方式屬于主動運(yùn)輸,需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助,需要消耗能量,A正確。胚芽鞘的尖端部位在受到單側(cè)光刺激時(shí)還能引起生長素的橫向運(yùn)輸;在成熟組織中,生長素還可以通過輸導(dǎo)組織進(jìn)行非極性運(yùn)輸,B錯(cuò)誤。在胚芽鞘、芽、幼葉和幼根中,生長素只能從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸,側(cè)芽是形態(tài)學(xué)下端,頂芽是形態(tài)學(xué)上端。給側(cè)芽涂抹適宜濃度的14C標(biāo)記的IAA,不能在頂芽收集到14C-IAA,C錯(cuò)誤。生長素在水平放置的根尖中由遠(yuǎn)地側(cè)向近地側(cè)運(yùn)輸,屬于受到重力影響的橫向運(yùn)輸,D錯(cuò)誤。
活動4　探究生長素的生理作用
1.下圖所示是科學(xué)家研究不同濃度生長素對植物不同器官和不同植物的作用得到的結(jié)果。
思考討論相關(guān)問題:
(1)圖1中“促進(jìn)”或“抑制”的作用效果是與哪一組對比得到的
(2)對于同一器官來說,生長素的作用與濃度有什么關(guān)系
(3)對于不同的器官來說,生長素促進(jìn)生長的最適濃度相同嗎
(4)分析圖2,能得出什么結(jié)論 試舉例該結(jié)論在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。
　　【提示】　(1)“促進(jìn)”或“抑制”是相對于溶液中的生長素濃度為0時(shí)各器官的生長速度而言的,當(dāng)生長素濃度過高而“抑制”生長時(shí),器官表現(xiàn)為生長速度減慢,甚至生長停滯。
(2)一般表現(xiàn)為較低的濃度促進(jìn)生長,濃度過高則抑制生長。
(3)不同。對于根來說,最適濃度大約是10-10 mol·L-1 ;對于芽來說,最適濃度大約是10-8 mol·L-1 ;而對于莖來說,最適濃度大約是10-4 mol·L-1 。
(4)不同種類的植物對生長素的敏感度不同,雙子葉植物比單子葉植物對生長素敏感度高。利用適宜濃度的生長素類調(diào)節(jié)劑作除草劑,可除去單子葉植物農(nóng)田中的雙子葉雜草。
2.自然界木本植物的樹型常常呈“寶塔形”,這是由于植物的頂芽優(yōu)先生長,而側(cè)芽的生長被抑制,生物學(xué)家將該現(xiàn)象稱為“頂端優(yōu)勢”。結(jié)合下圖分析:
(1)圖1中,頂芽產(chǎn)生的生長素向下運(yùn)輸,使側(cè)芽A、B、C的生長素濃度　　　　,其生長發(fā)育受到　　　　。頂芽生長素濃度　　　　,優(yōu)先發(fā)育,植株表現(xiàn)為頂端優(yōu)勢。
(2)圖2中,頂芽被去掉,側(cè)芽的生長素運(yùn)輸來源受阻,濃度　　　　　,　　　　　被解除,側(cè)芽得以發(fā)育,頂端優(yōu)勢被打破。
(3)圖3中,去掉頂芽后用含生長素的瓊脂塊代替,推測側(cè)芽A、B、C的發(fā)育　　　　,說明頂端優(yōu)勢是由　　　　分布不均勻造成的。
(4)頂芽具有頂端優(yōu)勢,作為地表下的植物的根　　　　(填“具有”或“不具有”)頂端優(yōu)勢,原理與地上部分　　　　(填“相同”或“不相同”)。
　　【提示】　(1)過高　抑制　較低
(2)降低　抑制
(3)仍受抑制　生長素
(4)具有　相同
認(rèn)知生成
不同濃度生長素對植物生長影響的曲線分析
a~c段——隨生長素濃度升高,對植物生長的促進(jìn)作用逐漸增強(qiáng)。
c點(diǎn)——促進(jìn)植物生長的最適濃度,促進(jìn)效果最好。
c~e段(不含e點(diǎn))——隨生長素濃度升高,對植物生長的促進(jìn)作用逐漸減弱。
e點(diǎn)——促進(jìn)植物生長的濃度“閾值”:低于此值時(shí)均為促進(jìn)植物生長的“低濃度”;超過此值時(shí),將由“促進(jìn)”轉(zhuǎn)向“抑制”,從而進(jìn)入抑制植物生長的“高濃度”。
b、d兩點(diǎn)——生長素濃度雖然不同,但促進(jìn)植物生長效果相同。
e~f段——隨生長素濃度升高,對植物生長的抑制作用逐漸增強(qiáng)。
例3　(2023·吉林期末)下圖表示生長素濃度對某植物根和莖生長的影響,下列判斷錯(cuò)誤的是(　　)。
A.a點(diǎn)對應(yīng)的生長素濃度是該植物根生長的最適濃度
B.當(dāng)生長素濃度大于a小于c時(shí),根生長仍被促進(jìn)
C.圖中曲線表明生長素的生理作用具有在濃度較低時(shí)促進(jìn)生長,濃度過高時(shí)則會抑制生長的特點(diǎn)
D.該植物莖對生長素的敏感性大于根
　　【答案】　 D
【解析】　 據(jù)題圖分析可知,a點(diǎn)對應(yīng)的生長素濃度對該植物根生長的促進(jìn)作用最顯著,因此a點(diǎn)對應(yīng)的生長素濃度是該植物根生長的最適濃度,A正確;據(jù)圖分析可知,當(dāng)生長素濃度大于a小于c時(shí),根生長仍被促進(jìn),B正確;生長素對根、莖的作用均表現(xiàn)為濃度較低時(shí)促進(jìn)生長,濃度過高時(shí)抑制生長,C正確;根生長的最適濃度(a點(diǎn)對應(yīng)的濃度)小于莖生長的最適濃度(d點(diǎn)對應(yīng)的濃度),根比莖對生長素敏感,D錯(cuò)誤。
【易錯(cuò)提醒】　　生長素作用特點(diǎn)的判斷
1.若生長較慢部位的生長素濃度高于生長較快部位的生長素濃度,則可體現(xiàn)“生長素在濃度較低時(shí)促進(jìn)生長,在濃度過高時(shí)抑制生長”,如根的向地性、頂端優(yōu)勢等能體現(xiàn)這一作用特點(diǎn)。若生長較慢部位的生長素濃度低于生長較快部位的生長素濃度,則只能體現(xiàn)生長素促進(jìn)生長的作用,如莖的向光性和莖背地生長,向光側(cè)或遠(yuǎn)地側(cè)生長較慢均是由于其生長素濃度低于另一側(cè)。
2.與對照組(蒸餾水處理組)比較,生長快于對照組者均可體現(xiàn)“促進(jìn)”,生長慢于對照組者均可體現(xiàn)“抑制”。
3.坐標(biāo)曲線模型
若生長曲線有“正值”(橫軸以上,如圖中B點(diǎn))也有“負(fù)值”(橫軸以下,如圖中D點(diǎn)),則可體現(xiàn)“生長素在濃度較低時(shí)促進(jìn)生長,在濃度過高時(shí)抑制生長”。“低濃度”“高濃度”不是具體值,而是一個(gè)濃度范圍,參照點(diǎn)不同則意義不同。
對點(diǎn)練4　(不定項(xiàng))下圖表示植物生長單位長度所需時(shí)間與生長素濃度的關(guān)系,相關(guān)敘述正確的是(　　)。
A.在單側(cè)光作用下,若胚芽鞘生長素濃度向光側(cè)為c,則背光側(cè)可能為d
B.將植物體水平放置,若根部生長素濃度近地側(cè)為a,則遠(yuǎn)地側(cè)為b
C.若曲線Ⅰ表示生長素對植物莖的作用,則曲線Ⅱ表示對根的作用
D.若曲線Ⅰ表示生長素對雙子葉雜草的作用,則曲線Ⅱ表示對單子葉作物的作用
　　【答案】　AD
【解析】　在單側(cè)光作用下,胚芽鞘背光側(cè)的生長素濃度大于向光側(cè)的,且背光側(cè)比向光側(cè)生長快,生長單位長度所需時(shí)間短,所以若胚芽鞘生長素濃度向光側(cè)為c,則背光側(cè)可能為d,A正確;將植物體水平放置,根部近地側(cè)生長素濃度大于遠(yuǎn)地側(cè),近地側(cè)生長素濃度過高,抑制了根的生長,生長單位長度所需時(shí)間長,所以若根部生長素濃度近地側(cè)為a,則遠(yuǎn)地側(cè)不可能為b,B錯(cuò)誤;根對生長素較敏感,曲線Ⅰ表示生長素對植物根的作用,曲線Ⅱ表示對莖的作用,C錯(cuò)誤;利用高濃度生長素抑制植物生長的原理可以除去雙子葉雜草,若曲線Ⅰ表示生長素對雙子葉雜草的作用,則曲線Ⅱ表示對單子葉作物的作用,D正確。
【隨堂檢測】
課堂小結(jié) 課堂小測
判斷下列關(guān)于生長素的運(yùn)輸和生理作用的描述是否正確。 (1)溫特實(shí)驗(yàn)中,如果將瓊脂塊放置正中間,并給予單側(cè)光照射,生長素會在瓊脂塊中進(jìn)行橫向運(yùn)輸。 (×) (2)當(dāng)生長素濃度過高而抑制生長時(shí),器官就表現(xiàn)為不生長。 (×) (3)生長素的極性運(yùn)輸不需要消耗能量。 (×) (4)生長素只能從植物體的上端運(yùn)輸?shù)较露恕?(×) (5)生長素對植物的根、芽、莖只有促進(jìn)作用,沒有抑制作用。 (×) (6)幼芽、幼葉和種子都能產(chǎn)生大量的生長素。 (×)
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