1、生长素的发现
(1)达尔文的实验:
①单侧光照射,胚芽鞘弯向 生长 —— 向光性;
②切去胚芽鞘尖端,胚芽鞘 ;
③不透光的锡箔小帽套在胚芽鞘尖端,胚芽鞘 ;
④不透光的锡箔小帽套在胚芽鞘下端,胚芽鞘 生长。
(2)温特的实验:
实验过程:接触胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧,胚芽鞘向 弯曲生长;未接触胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧,胚芽鞘 。
(3)郭葛的实验:分离出该促进植物生长的物质,确定是 ,命名为生长素
实验结论小结:生长素的合成部位是胚芽鞘的 ;感光部位是胚芽鞘的 ;生长素的作用部位是胚芽鞘的 部位
2、对植物向光性的解释
单侧光影响了 的分布,使背光一侧的生长素 向光一侧,从而使背光一侧的细胞 快于向光一侧,结果表现为茎 生长。
3、生长素的产生部位: 、 、 。在这些部位, 经过一系列反应可转变成生长素。
生长素的分布部位:各器官均有,集中在 的部位 如芽、根顶端的分生组织、发育中的种子和果实。
生长素的运输方向:横向运输: →
极性运输: →
(运输方式为 )
4、生长素的生理作用:
?生长素对植物生长调节作用具有 :既能促进生长,也能抑制生长(一般,
促进植物生长, 抑制植物生长(浓度的高低以各器官的最适生长素浓度为标准));既能促进 ,也能抑制 ;既能防止 ,也能 。
顶端优势是 优先生长而 受到抑制的现象。原因是顶芽产生的生长素向下运输,使 的侧芽部位生长素浓度 ,从而
了该部位侧芽的生长。如棉花、果树、茶树、路篱。
?同一植株不同器官对生长素浓度的反应不同,敏感性由高到低为: 。
如茎的背地性( 地侧促进快, 地侧促进慢,但都促进);根的向地性( 地侧抑制, 地侧促进)。
?不同植株对生长素浓度反应不同,如除草剂( 植物比 植物敏感)。
?生长素对植物生长的促进和抑制作用与生长素的浓度、植物器官的种类、细胞的年龄有关。
5、生长素类似物在农业生产中的应用:
?促进扦插枝条 [P51实验];
?防止果实和叶片的脱落;
?促进 发育(在未授粉的雌蕊柱头上喷洒生长素类似物,促进子房发育为果实,形成无子番茄,但不可遗传。)
6、其他植物激素
名称 主要作用
赤霉素 促进细胞 、植株 ,
促进种子 和
细胞分裂素 促进细胞
脱落酸 抑制细胞 ,
促进叶和果实的 和
乙烯 促进
7、植物激素:由 产生、能从 部位运送到 部位,对植
物的生长发育有显著影响的微量 。
植物生长调节剂: 的对植物的生长发育有 作用的化学物质。
植物细胞的分化、器官的发生、发育、成熟和衰老,整个植株的生长等,是多种激 、 的结果。
练习:
1、下列被称之为生长素的是 ( )
A. 吲哚乙酸 B. 萘乙酸 C. 2,4-D D.乙烯
2、比较植物体内的生长素和人体内的生长激素的特点,错误的是 ( )
A.在体内含量都较少 B.对生命活动都有调节作用
C.化学本质都是蛋白质 D.都是由活细胞产生的
3、 用较高浓度的2,4—D溶液喷洒小麦作物的主要作用是 ( )
A.促进小麦生长 B.灭杀害虫 C.除去双子叶杂草 D.除去单子叶杂草
4、下列现象与植物激素无关的是 ( )
A.木瓜催熟柿子 B.瓜熟蒂落 C.顶端优势 D.种瓜得瓜,种豆得豆
5、下列有关顶端优势的叙述,错误的是 ( ) [ ]
A.除去顶芽可解除对侧芽的抑制作用
B.顶端优势现象表明了生长素作用的两重性
C.在林业生产中常需要保持顶端优势
D.切除顶芽,切口涂以高浓度生长素,可以解除顶端优势
6、下列关于“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的探究过程注意事项的说法错误的是
A.在正式实验前先做一个预实验,目的是为正式实验摸索条件
B.找准枝条的上下端,防止颠倒 [ ]
C.所用每个枝条都应留3~4个芽
D.此探究活动中不存在对照实验
7、下图用不透水的云母片以不同方式分别插入三株燕麦幼苗的胚芽鞘尖端部分,并分别从不同方向给以光照培养一段时间后,胚芽鞘的生长情况将是( )
A. 甲不弯曲、乙不弯曲、丙向右弯曲
B. 甲向左弯曲、乙不弯曲、丙向左弯曲
C. 甲向右弯曲、乙不弯曲、丙向左弯曲
D. 甲向右弯曲、乙不弯曲、丙向右弯曲
植物的激素调节
【学习目标】
1.知道植物的向性运动。
2.知道生长素的发现。
3.知道其他植物激素在植物体内的分布、合成,主要生理作用及相互间的协调作用。
4.理解植物生长素的生理作用及在农业生产中的应用。
【学习障碍】
1.理解障碍
(1)如何理解植物的向性运动及重要意义?(2)如何将生长素发现过程中的几个重要实验系统化?
(3)如何理解植物生长素的生理作用和作用特点——双重性?(4)如何解释植物的向性运动?
2.解题障碍
(1)用植物生长素的运输作用及作用特点等——判断、解释植物的向性运动和生产生活中的实际问题。
(2)分析实验结果,解释实验现象的问题。
【学习策略】
1.理解障碍的突破
(1)用“并列比较法”理解植物的向性运动。
植物体没有神经系统,但对外界刺激仍能发生反应,具有应激性。
植物所受外界刺激有单一方向的也有不定向的,所以运动分两种形式——向性运动和感性运动。
向性运动是指植物体受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动。向性运动的运动方向与刺激方向有关(朝着刺激或背离刺激),向性运动产生的基础是生长部位两侧生长速率不同,生长速率不同起因于两侧生长素浓度不同,两侧生长素浓度不同是外界单方向刺激(单侧光、重力)引起生长素分布不均匀造成的。
感性运动是植物受到不定向的外界刺激而引起的局部运动。不管外界刺激方向如何,植物的运动方向都是固定的。如含羞草的叶片在受到外界刺激时闭合;合欢的叶片在受到明暗交替的光线刺激后张开或闭合;郁金香的花蕾在变化的温度中开开合合,直至完全开放等。通过比较方能真正理解植物的向性运动。
植物的向性运动在植物生活中具有重要意义。如植物向重力性的生物学意义:一是种子播到土壤中,不管胚的实际方位如何,总是根向下生长,茎向上生长这样使得方位合理,有利于植物的生长发育。二是根向土壤深处生长,不仅可以把植物体固定下来,而且还便于根从土壤中吸收水分和无机盐。三是禾谷类作物倒伏后,它的茎节向上弯曲生长,可以保证植株的生长发育正常进行。这些都显示了植物对于外界环境的适应性。
(2)用“辩证统一”的观点理解生长素生理作用的双重性。
生长素能够促进植物生长。生长素促进生长,是通过促进细胞伸长来实现的。之所以能促进细胞伸长,一方面是因为生长素能诱导细胞壁酸化,使细胞壁松弛,可塑性增加;另一方面是因为生长素促进细胞中RNA和蛋白质的合成,从而促进原生质增多和新的细胞壁物质形成。
生长素的作用与浓度的关系十分密切。首先应明确,每一种器官都有一个促进生长的最适宜的生长素浓度,在适宜浓度范围内,随着浓度的增大,对生长的促进作用逐渐增强;超过最适浓度后,再加大生长素的浓度,对生长的促进作用逐渐减弱;当生长素浓度增大到一定的临界线后,再继续增大则会对生长起抑制作用,此即生长素作用的双重性:一般地说,生长素只有在低浓度时才会促进生长,高浓度时则会抑制生长,这种作用的双重性,突出地反映了它是一种起调节作用的物质。其次要明确,不同的器官促进生长所需的最适生长素浓度不同,同一生长素浓度对不同器官有不同的作用。一般地说,根→芽→茎对生长素的敏感性依次降低,(见下图)根、芽、茎生长的最适浓度分别是10-10mol/L、10-8mol/L、10-4mol/L。促进茎生长的最适生长素浓度对芽和根则具有抑制作用。这就是为什么茎的顶端分生组织产生的生长素分布到下部,既能促进茎的生长,又能抑制侧芽的发育,使植物表现出顶端优势现象的原因。
(3)用“表格法”将生长素的发现过程系统化,便于理解科学家的认识过程和科学的实验方法。
(4)运用“成因法”来解释生物现象。
任何生物现象都有其发生的内在因素,将生长素的运输与植物的向性运动相联系,既能解释发生该生物现象的原因,又能通过现象理解并掌握生长素的运输问题。
生长素的运输分为极性运输和横向运输。极性运输是指从植物体的形态学的上端向下端运输,而不能倒转过来运输。其原因是各细胞底部细胞膜上有携带生长素的载体蛋白,顶端细胞膜上没有这种蛋白质分子,所以生长素只能从细胞底部由载体蛋白质带出再进入下面细胞这种运输不是地心引力的作用所致;生长素在芽尖(生长素产生部位)有横向运输的能力。单侧光照会使向光侧带负电荷,背光侧带正电荷,弱酸性的吲哚乙酸阴离子向带正电荷的背光侧移动,这就引起了横向运输。
植物之所以表现出向光性是因为胚芽鞘尖端,感受单侧光刺激,引起生长素在胚芽鞘尖端横向运输,即生长素从向光的一侧移向背光的一侧。生长素又有极性运输的能力,能从形态学上端向下端运输,运输过程中不再改变生长素在两侧的分布。这样,在胚芽鞘尖端的下部。背光一侧生长素分布得多,生长素能促进细胞的纵向伸长,即背光侧细胞生长得快,向光一侧生长素分布得少,细胞生长得慢,从而使茎弯向光源生长,即表现出向光性。
植物的向重力性是由于当幼苗横放时,幼苗细胞中的平衡石(即淀粉粒)在重力的作用下,下沉在细胞下侧的内质网上,产生压力和电势差,使器官上侧带负电荷,下侧带正电荷,弱酸性的吲哚乙酸阴离子向带正电荷的一侧(器官的下侧)移动,最终使得器官下侧积累了较多的生长素,影响该部位细胞的生长。生长素的浓度对不同器官的影响不一样,根对生长素浓度的反应敏感,而茎对生长素浓度的反应敏感性较差,对于茎来说,靠近地面的一侧生长素的浓度较高,细胞伸长生长较快,而远离地面一侧,生长素的浓度较低,细胞生长较慢。这样一来,茎就背离地面向上弯曲,表现出负向重力性。然而对于根来说,由于它对生长素的反应敏感,较高浓度的生长素会抑制根的生长,因此当靠近地面的一侧生长素的浓度较高时,细胞的生长受到抑制,而远离地面的一侧,却由于生长素的浓度较低而使细胞的生长加快。这样一来,根就向下弯曲,表现出正向重力性。
(5)运用“成因法”来理解植物生长素类似物在农业上的应用。
植物生长素类似物(如萘乙酸、2,4—D等)在农业上的应用一般为:
①促进扦插的枝条生根:通过下面的实验(下图)可以说明生长素具有促进扦插枝条生根的作用。
在农业生产中,对某些不易生根的插条,可先用一定浓度的生长素类似物溶液浸泡插枝的下端,然后栽插,它可以使切面上的形成层细胞分裂而产生大量薄壁细胞,即愈伤组织,相当于脱分化的过程,愈伤组织能再分化而产生不定根。
②促进果实发育,防止落花落果:果实成熟了,要从树上落下,阔叶树到了秋天叶子要脱落,这都是由于果实或树叶的柄和花托或茎相连的几层细胞分化、死亡、变硬形成干枯的离层,同时细胞分泌纤维素酶,水解离层的纤维素,而使果实或树叶脱落下来。而授粉的花却不脱落,是因为在授粉时,子房同时接受了花粉带来的生长素,这些生长素抑制离层的产生,使花不致脱落而继续发育,又刺激子房(或花托)的细胞长大并分裂。而子房中发育着的幼嫩种子里也能合成大量生长素,这就保证了果实的继续生长、成熟。利用这个原理可以培育出无籽果实,如无籽黄瓜、无籽辣椒、无籽番茄。但有些植物的果实不含种子,如香蕉,这是由于染色体数目方面的原因,不能形成正常精子或卵细胞,故不能受精发育成种子,这类植物的组织本身就能大量合成生长素,因而果实不经授粉就能生长。
③利用顶端优势的原理进行果树整枝修剪、茶树摘心、棉花打顶等,以增加分枝,提高产量。
④农业除草剂:生长素在低浓度时促进植物生长发育,而高浓度时能抑制植物的生长,甚至还能杀死植物,如双子叶植物对生长素的敏感性比单子叶植物高,2,4—D在高浓度时就能杀死双子叶杂草。因此在农业生产上常用其做双子叶植物杂草的除草剂。
(6)运用“图表归类法”理解各种植物激素相互协调,共同调节植物的生命活动。
激素名称
产生部位
生理作用
应用
赤霉素
幼芽、幼根、未成熟的种子等幼嫩的组织和器官里
①促进茎的伸长,引起植株快速生长②解除休眠和促进萌发
①促进矮生性植物茎秆伸长②解除种子和其他部位休眠,提早用来播种
细胞分裂素
在高等植物中普遍存在,特别是存在于正在进行细胞分裂的器官(如幼嫩的根尖、萌发的种子、正在发育的果实等)
①促进细胞分裂和组织分化②延缓衰老
蔬菜贮藏中,常用它来保持蔬菜鲜绿,延长贮存时间
乙烯
广泛存在于多种植物的组织中成熟的果实中更多
①促进果实成熟②刺激叶子脱落,抑制茎的伸长
处理瓜类幼苗,能增加雌花形成率,增产
脱落酸
叶、芽、果实、种子和块茎中都含有一定数量的脱落酸
抑制植物的细胞分裂,也能抑制种子的萌发
落叶与棉铃在未成熟前的大量脱落
其他植物激素及其作用
激素名称 产生部位 生理作用 应用
赤霉素 幼芽、幼根、未成熟的种子等幼嫩的组织和器官里 ①促进茎的伸长,引起植株快速生长②解除休眠和促进萌发 ①促进矮生性植物茎秆伸长②解除种子和其他部位休眠,提早用来播种
细胞分裂素 在高等植物中普遍存在,特别是存在于正在进行细胞分裂的器官(如幼嫩的根尖、萌发的种子、正在发育的果实等) ①促进细胞分裂和组织分化②延缓衰老 蔬菜贮藏中,常用它来保持蔬菜鲜绿,延长贮存时间
乙烯 广泛存在于多种植物的组织中成熟的果实中更多 ①促进果实成熟②刺激叶子脱落,抑制茎的伸长 处理瓜类幼苗,能增加雌花形成率,增产
脱落酸 叶、芽、果实、种子和块茎中都含有一定数量的脱落酸 抑制植物的细胞分裂,也能抑制种子的萌发 落叶与棉铃在未成熟前的大量脱落
?各种植物激素生理功能不同,但可分为两类:一类是具有明显促进生长发育的功效,如生长素、赤霉素、细胞分裂素;另一类则主要抑制生长发育,如脱落酸。植物的个体发育受多种激素的调节,不同时期有不同的激素起主导的调节作用,多种激素相互协调,共同完成,对植物生命活动的调节。如生长素促进植物生长主要在于促进细胞纵向伸长,随着生长素浓度的不断增高,这种促进细胞纵向伸长的功效就越强。但当生长素浓度增高到一定程度时,就会促进乙烯的合成,乙烯一方面抑制细胞纵向伸长,同时促进细胞横向扩大,这说明生长素诱导乙烯的合成。在不同时期,两者分别促进细胞纵向伸长和横向扩大,从而协调控制细胞的生长。
2.解题障碍的突破
运用“层析综合法”判断、解释植物的向性运动和生产生活中的实际问题,分析实验结果、解释实验现象。
解决上述问题需将植物生长素的运输、生长素的生理作用和作用特点——双重性等综合考虑。
[例1]下图所示是对燕麦胚芽鞘进行的向光性实验(图中锡箔套不透光,云母片具不透水性,箭头表示单侧光照)。图中能向光源弯曲生长的是
A.甲、乙B.乙、丙C.丙、丁D.甲、丁
解析:用“层析综合法”解。植物茎的向光性是由于单侧光照引起生长素分布不均匀所致。单侧光使生长素在背光一侧比向光一侧分布多,因此,背光一侧比向光一侧生长快,结果向光源弯曲生长。但应注意的是,感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端,而发生弯曲的部位是胚芽鞘尖端下面的一段。也就是说,只有胚芽鞘的尖端受到单侧光照射后,才会使尖端合成的生长素先横向运输,再向下运输较多地转移到背光一侧,结果使尖端下面一段背光一侧生长快。
根据上述分析可知:甲图胚芽鞘尖端不能得到单侧光照射,不会引起生长素分布不均匀,因而直立生长;乙图胚芽鞘尖端受到单侧光照射,引起生长素在尖端发生横向运输,使尖端背光侧生长素多,向下运输使尖端下面一段背光侧生长快,结果是胚芽鞘向光弯曲生长;图丙和图丁中胚芽鞘尖端均受单侧光照射,但由于云母片插入的部位不同,导致了不同的结果。丙图中云母片插在胚芽鞘尖端下面一段,不影响生长素的横向运输,再向下运输后,使背光侧生长素分布得多,生长快,所以胚芽鞘向光弯曲生长;丁图中云母片插在胚芽鞘尖端,使尖端的生长素不能向背光侧横向运输,因而胚芽鞘直立生长。答案:B
[例2]下图表示用云母片(具不透水性)插入燕麦胚芽鞘尖端部分,从不同方向照光,培养一段时间后,胚芽鞘的生长情况是
A.甲向右弯,乙不弯曲,丙不弯曲 B.甲向左弯,乙向右弯,丙不弯曲
C.甲向左弯,乙不弯曲,丙向左弯 D.甲不弯曲,乙不弯曲,丙向右弯
解析:用“层析综合法”解。本题主要考查对生长素作用原理的掌握情况以及对实验结果的分析能力。
胚芽鞘的尖端能产生生长素,并从尖端输送到下部,促进下部生长。单侧光照可以引起生长素分布不均,向光的一侧生长素分布得少,细胞生长慢;背光的一侧生长素分布多,细胞生长快,结果胚芽鞘向生长慢的一侧弯曲,表现出向光性。甲图尖端被云母片分隔为左右互不相通的两部分,生长素只能垂直向下运输,虽受单侧光照,也不会导致生长素在背光侧多,结果是胚芽鞘左右两侧生长素均匀分布,故甲不弯曲。乙图尖端被云母片横截为互不相通的上下两部分,这样即使有单侧光照,也不会导致生长素在背光侧增多,故乙不弯曲。
丙图尖端右侧被云母片横截了一半,虽然是垂直照光,但尖端右侧生长素不能向下运输,只有左侧产生的生长素向下运输,使左侧的生长素分布较多,促使胚芽鞘向右弯曲。答案:D
[例3]在方形暗箱内放一盆幼苗,暗箱一侧开一小窗,固定光源可以从窗口射入。将暗箱放在旋转器上水平旋转,保持每15分钟匀速转一周。一星期后幼苗生长状况为下图中的
解析:用“类比分析法”解。植物的生长素的重要生理作用之一是促进植物生长,其证据之一就是植物具有向光性。造成植物向光生长的外因是必须具有单侧光,内因是单侧光引起的生长素分布不均匀。光线使生长素在背光一侧比向光一侧分布多,因此,背光一侧比向光一侧生长得快(注意,不是细胞分裂得快),结果,茎就朝向生长慢的一侧弯曲,即朝向光源一侧弯曲,显示向光性。
在本题中有固定光源,如果幼苗固定不动的话,即为单侧光,可让幼苗弯向光源生长。但在本题中,暗箱水平旋转,15分钟转一周,实际上是每隔15分钟幼苗受到一次来自暗箱小窗的光照射,其他时间均无光照射,因此,对于幼苗来说,受到的依然是单侧光照射,只不过每次间隔的时间较长而已。小窗是它能接受到光线的唯一来源。因而,无论间隔多长时间接受到光,它都会一直弯向小窗生长。另外,植物的茎对生长素不敏感,一般的浓度对它来说都属于较低浓度范围,在此范围内,浓度越高,促进生长的作用越强,故幼苗向小窗方向生长。答案:B
【同步达纲练习】
1.对四株具有顶端优势的植株分别进行下列四种处理,有一株长出侧芽,请指出是哪一种处理
A.去顶后在断口上放一琼脂小块 B.去顶后在断口上放一富含生长素的琼脂小块
C.不去顶 D.不去顶,在侧芽上涂以低浓度的生长素
2.要得到番茄的无籽果实,需将一定浓度的生长素溶液滴在该花的子房上,处理该花的时期和条件是
A.花蕾期,不去雄蕊 B.花蕾期,去掉雄蕊 C.开花后,不去雄蕊 D.开花后,去掉雄蕊
3.科学家做如下实验:(甲)把含有生长素的琼脂小块,放在一段燕麦胚芽鞘的上端,把另一块不含生长素的琼脂小块作为接受块放在下端;(乙)把一段胚芽鞘倒转过来,做同样实验(如下图)
(1)接受块中,含生长素的是_________,不含生长素的是_________。
(2)实验_________中的胚芽鞘能继续生长,实验_________中的胚芽鞘不能继续生长。
(3)通过实验说明:____________________________________________。
4.下图表明白杨树的主干上端,A、B、C、D分别为其生长正常的侧芽。请分析:
(1)这些芽发育成枝的顺序是_________________。
(2)生长素主要由_________处产生,以_____________方式运输积累于_________处。
(3)如剪去顶芽,则A芽将_________,原因是_________。此时,_________处的生长素浓度最高,_________处生长素浓度最低。
(4)上述现象称_________,它证明了生长素促进生长作用的_________特性。这种特性是指____________________________________________。
5.根据下图回答问题:
(1)图中植物根的生长现象称为____________,茎的生长现象称为_________,在生物学上可将它们归类于_________。
(2)图中A、B、C、D四处,生长素浓度比较高的是_________处,细胞生长速度较快的是_________________。这种变化引起的原因是___________________。
参考答案【同步达纲练习】1.解析:运用“层析法”。顶端优势现象的产生是由于顶芽产生的生长素向下运输,大量积累在侧芽部位,使侧芽部位生长素浓度过高,从而使侧芽生长受到抑制。促使侧芽生长的措施,就是要设法降低侧芽部位的生长素浓度。A放上的琼脂小块不起作用,相当于去顶;B为生长素向下运输,C为正常生长情况;D加大了侧芽部位的生长素浓度。答案:A2.解析:运用“层析法”。培养无籽番茄,必须防止自然授粉。开花后花粉已落在雌蕊柱头上完成了授粉,因此要得到无籽果实,需在花蕾期去掉雄蕊,来阻止传粉和受精的发生。若不去雄蕊,即使花蕾期滴以一定浓度的生长素溶液,开花过程中仍可授粉,结出有籽果实来。答案:B3.解析:运用“层析法”。生长素的运输是极性运输,只能从植物体的形态学上端向下端运输,即只能从a端运到b端,而不能倒转运输。在甲组实验中燕麦胚芽鞘虽被切去顶端,但上端含有生长素的琼脂小块可以为其提供生长素,并能正常向下运输,所以该段胚芽鞘仍能生长。答案:(1)A B (2)甲 乙 (3)生长素的运输是极性运输,只能从植物的形态学上端向下端运输4.解析:运用“层析综合法”。顶芽产生的生长素,不断向下运输,在侧芽部位积累,使侧芽的生长受到抑制,距顶芽越近,生长素积累的越多,即浓度越大,所以从A到D生长素依次降低,抑制作用也就依次减弱。答案:(1)DCBA (2)顶芽 主动运输 侧芽 (3)迅速发育为枝条 切除顶芽后A处生长素浓度降低,解除了对A芽生长的抑制作用 B D (4)顶端优势 双重性 低浓度促进生长,高浓度抑制生长5.解析:运用“层析综合法”。本题应考虑重力影响生长素的分布和根、茎对生长素的敏感性不同。当植物横放后,茎尖和根尖伸长区的近地侧比背地侧生长素浓度高[详见学习策略1—(4)],对于茎尖伸长区,较高浓度促进生长,因此近地侧比背地侧生长快,茎向生长慢的一侧弯曲(背地生长);对于根尖,近地侧生长素浓度过高,抑制生长,而背地侧浓度较低,是根生长的适宜浓度,因此背地侧比近地侧生长快,向地生长。答案:(1)向地性 背地性 应激性 (2)C、D A、D 重力作用使D点生长素浓度增大,促使该处茎的生长较快,故茎背地生长;C点生长素浓度增大,抑制该处根的生长,对应的A点生长较快,使根向地生长?
植物的激素调节
【本章知识框架】
【疑难精讲】
“植物的激素调节”在高中生物教材中是相对独立的部分,与其他章节知识联系较少。其主要内容是:植物的生命活动是由植物体一定部位产生的植物激素进行调节的。该部分是以人们发现和研究得最早的一种植物激素——生长素为例,说明植物激素对于植物生命活动的调节作用,包括生长素的发现过程以及生长素的生理作用等。其中生长素的生理作用及其作用特点是本节也是全章的教学重点。在以往高考试题中,出自本章的题目多数都是围绕这一教学重点来设计问题,考查学生对生长素的生理作用及其作用特点的理解水平和应用能力:如解释植物的弯曲生长及顶端优势原理;解释生产上获得无籽果实、修剪高产稳产的果树树冠及优秀盆景的制作方法和原理;解释同一植物体的不同器官或不同植物体的同一器官,在一定浓度的生长素作用下,表现出不同生长(抑制)现象的原因等。
1.生长素的发现——燕麦胚芽鞘向光性实验
生长素的发现,是前后几代人共同努力的结果,该过程体现出科学家的科学精神,特别是进行科学实验:“提出(发现)问题→提出假设→设计实验证明→假设得出结论”的基本思路,这都是我们在复习时需要掌握的内容。关于燕麦胚芽鞘向光性实验,我们主要把握如下几点:
(1)植物在单侧光照下,具有向光生长的特性——向光性。
(2)产生生长素的部位是胚芽鞘的尖端。
(3)感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端。
(4)向光弯曲的部位是尖端下面的一段。
(5)单侧光照射能改变生长素在植物体内的分布,使向光的一侧分布得少,背光的一侧分布得多,这是由于生长素在植物体内横向运输的结果。
(6)生长素能促进植物的生长,其原理是增大了细胞壁的可塑性,促进细胞体积的伸长,从而导致细胞体积的增大,使植物表现出生长现象。
(7)生长素只能从植物形态学的上端向下端运输,并且是逆浓度梯度运输(主动运输,消耗能量)。
(8)植物体生长旺盛的部位都可以合成生长素,特别是芽尖端的分生组织,生长素的合成不需要光照。
2.生长素作用的双重性
如下图所示,生长素对植物生长的作用表现为双重性:一般情况下,低浓度能促进植物生长,高浓度抑制植物生长。这里所说的浓度高低是相对的,是相对于植物不同的器官而言,生长素的促进、抑制浓度的不同范围而言。
促进植物的不同器官生长,所需要的生长素浓度不同。10-10g·mL-1的质量浓度促进根的生长,但对芽和茎的生长仅有很小的反应。10-8g·mL-1的质量浓度抑制根的生长,却强烈地促进芽的生长。茎生长的最适质量浓度则是10-4g·mL-1,而在这样的浓度下,芽和根的生长都将被抑制。如果再提高生长素的浓度,茎、芽和根的生长将全被抑制,因此,可以得到如下结论:
(1)同一生长素浓度对不同器官作用不同。
(2)同一器官对不同浓度的生长素产生的反应(敏感程度)不同。
(3)在农业生产上,高浓度的生长素可以当作除草剂来使用。
3.生长素的作用原理、极性运输和横向运输
生长素促进植物生长的作用,在于它增大了细胞壁的可塑性,促进了细胞的纵向伸长。而植物茎产生向光生长是由于单侧光引起了茎尖生长素分布不均匀。单侧光使生长素在背光的一侧比向光一侧分布多,从而使背光一侧的细胞纵向伸长比向光一侧快,结果使茎向生长慢的一侧(即朝向光源的一侧)弯曲,表现出向光性。
对于植物向光性主要从以下三个方面进行理解:①单侧光引起茎尖端生长素分布不均匀,使其背光一侧分布较多,向光一侧分布较少;②发生弯曲的部位在茎尖端下面(相当于根尖伸长区的位置)的一段;③含生长素较多的细胞纵向伸长较快,含生长素较少的细胞纵向伸长较慢。
单侧光引起茎尖生长素分布不均匀,暗示了生长素在茎尖(生长素产生部位)有横向运输的能力,即在单侧光的影响下,生长素能从向光一侧移向背光一侧,并不能将生长素分解。发生弯曲的部位在茎尖下部的一段,表明生长素有极性运输的能力,即能从形态学上端向下端运输。生长素含量较多的细胞纵向伸长较快,反之较慢,表明生长素促进生长与其浓度有关。所以说单侧光引起生长素分布不均匀,如果没有生长素的横向运输是难以实现的。同样,没有生长素的极性运输,向光弯曲也是无法发生的。
4.生长素类似物在农业生产上的应用
(1)获得无籽果实:在没有传粉受精的雌蕊柱头上涂抹一定浓度的生长素类似物,能促进果实发育,获得无籽果实(例无籽番茄、黄瓜、辣椒等)。
(2)林木枝条繁育:用一定浓度的生长素类似物浸泡难以生根的林木枝条,促进枝条生根,提高扦插枝条的成活率。
(3)农作物除草剂:生长素类似物的作用与生长素的作用相同,在低浓度时促进植物生长,而高浓度时不仅能抑制植物的生长,甚至还能杀死植物,所以在农业生产上高浓度的生长素常作为植物杂草的除草剂。
5.其他植物激素概述
植物激素是指一些在植物体内合成,并从产生部位运到其他地方,对植物生长发育产生显著作用的微量(1微摩/升以下)有机物。
植物激素一共分成五类,即生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸。前三类是促进生长发育的物质,后二类是抑制生长、促进成熟的物质。
这些激素都存在于同一植株中。它们不是孤立的,而是互相影响的。例如,顶端优势是细胞分裂素和生长素共同作用的结果;用细胞分裂素处理侧芽,就能解除顶端优势;生长素的浓度接近或等于生长最适宜浓度时,就开始诱导乙烯的形成,超过这一点时,乙烯的产量就明显增加,反过来对生长起抑制作用。由此可见,植物生长发育的调节过程不是由一种激素决定的,而是由许多激素协调实现的,了解激素之间的相互关系,对于生产实践非常重要,其他四种植物激素的比较见下表:
四种激素比较表
植物激素
形成部位
存在部位
主要生理作用
赤霉素
幼芽、幼根和未成熟的种子、胚等幼嫩组织
高等植物的所有器官
促进细胞伸长;诱导α-淀粉酶的形成;促进植物抽芽和开花;促进雄花的分化等
细胞分裂素
根尖,通过木质部输送到地上部分
高等植物中普遍存在,尤其是正在进行细胞分裂的器官
促进细胞分裂;使细胞体积加大;促进芽的分化;抑制衰老等
乙烯
果实、种子、花、根、茎、叶都可以产生
广泛存在于植物体中
促进果实成熟;促进老叶脱落和衰老;促进次生物质的排出等;促进多开雌花
脱落酸
植物体在生活条件不适宜或生长季节终了时产生
广泛存在于高等植物体中,但在将要脱落或进入休眠期的器官中更多
抑制细胞的分裂和伸长;促进器官脱落;促进休眠、促进气孔关闭等
【学法指导】
《植物的激素调节》一节,包括植物的感性运动和向性运动,生长素的发现,生长素的产生、分布和运输,生长素的生理作用,生长素在农业生产中的作用,其他植物激素,植物激素间的相互作用等七个部分内容。复习时可安排2~3课时完成。
第1课时:结合生长素的发现史、研究性课题等内容,站在设计实验的角度,对生长素的发现过程进行剖析,掌握前人在生长素发现过程中实验设计的基本思路、方法,培养学生的实验设计、实验分析能力。教师可提前布置给学生实验设计任务,让学生课前进行设计,课堂上进行交流,评选出好的实验设计方案,在学习园地展示。
对于达尔文和温特实验,我们着重复习其中之一,要求从实验设计、实验分析角度进行,教师课前设计一个导学提纲,让学生带着问题,通过分析、讨论进行学习、巩固。该部分知识内容多,概念多,要求教师要设计好思路,运用多媒体课件等辅助手段进行训练,能收到更好的复习效果。
第2~3课时:我们采用边练边做的方式,通过设计一系列具体题目,复习巩固生长素的产生、分布和运输、生理作用及在农业生产实践中的应用。通过具体题目的测试,及时了解学生掌握知识的情况,从而修正误差。
植物激素包括的范围较广,可提前安排兴趣小组的同学,查资料,汇报其他激素的生理作用,作为知识的补充。
【典型例题精讲】
[例1](2002年广东河南高考题)植物地上部分向光生长,根背光生长。取正在萌发的种子贴附在琼脂板上,再将琼脂板插入透明盒内培育,五面遮光,仅从一侧给予光照(见下图)。幼苗根的生长方向将是
A. B. C. D.
【解析】根据题干中给出的“植物地上部分向光生长,根背光生长。”这一结论,对幼苗进行单侧光照,这时幼苗根应该出现背光生长,即向“↘”方向生长。这是由于单侧光照射,改变了生长素在植物体内的分布,背光一侧分布多,茎出现向光生长,而根对生长素的敏感程度高,促进茎生长的浓度则对根的生长表现为抑制,故根向光一侧生长快,表现为背光生长现象。教材中我们学习了植物茎的向光性,没有学习根背光生长,但根据题干我们可以找出相应的答案。【答案】C
[例2]在方形暗箱内放一盆幼苗,暗箱一侧开一小窗,固定光源的光可从窗口射入。把暗箱放在旋转器上水平旋转,保持每15分钟匀速转一周。一星期后幼苗生长状况为
【解析】一固定光源照射开一小窗的暗箱,如果幼苗固定不动,此为单侧光,可引起幼苗弯向光源生长。依题意,光源固定不动暗箱水平旋转,15分钟转一周,实际上是每隔15分钟幼苗受到一次来自暗箱小窗的光照射,其他时间均无光照射,因此,对于小幼苗来说,受到的依然是单侧光照射,只不过每次间隔的时间较长而已。
(1)由于幼苗是面对单侧光的水平转动,因而容易误解为是全方位的照射光;(2)由于光源固定,为单侧光,学生易理解为幼苗在不同时间接受到不同部位的单侧光照射。
植物的生长素的重要生理作用之一是促进植物生长,其证据之一就是植物具有向光性。造成植物向光生长的外因是必须具有单侧光,内因是单侧光引起的生长素分布不均匀。光线使生长素在背光一侧比向光一侧分布多,因此,背光一侧比向光一侧生长得快(注意,不是细胞分裂得快),结果,茎就朝向生长慢的一侧弯曲,即朝向光源一侧弯曲,显示出向光性。就本题而言,需要指出的是:(1)植物的茎对生长素不敏感,一般的浓度对它来说都属于较低浓度范围,在此范围内,浓度越高,促进生长的作用越强;(2)对幼苗来说,无论光源在何处,是什么性质的光,都无特别重大的意义,关键是幼苗处于只有一处小窗的暗箱中,小窗是它能接受到光线的唯一来源。因而,无论间隔多长时间接受到光,它都会一直弯向小窗生长。
就生长素的生理作用这部分,在教科书上列举的知识点不多,但比较分散。生长素的发现、向光性、顶端优势均与生长素促进生长及两重性有关,学生如果不能正确地把握原理,或把生长素促进生长的两重性范围任意扩大,必然造成判断上的失误。因此,必须注意每部分知识点所涉及的适用范围,掌握不同器官对生长素的不同敏感度,才能得出正确的结论。【答案】B
[例3]通过人工方法获得无籽果实的措施是
A.在授粉后的雌蕊柱头上涂上生长素类似物溶液
B.在未授粉的雌蕊柱头上涂上生长素类似物溶液
C.在未授粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液
D.在未授粉的雌蕊柱头上涂上高浓度的生长素类似物溶液
【解析】考查生长素的生理作用。一定浓度的生长素溶液能促进子房发育成果实,正常情况下子房发育成果实所需要的生长素来自发育着的种子,但我们在没有授粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液(浓度过高、过低都不能达到效果),也能使子房发育成果实,由于没有受精,所以不结种子,这类措施常用在培育无籽番茄、黄瓜等方面。【答案】C
[例4]下图曲线Ⅲ表示茎伸长生长与植物生长素浓度的关系。如果将同样浓度范围的植物生长素施用于侧芽,则能代表它生长状况的曲线是
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅳ D.Ⅴ
【解析】本题通过同一植物的不同器官(茎与侧芽)在同一生长素浓度下的不同生长状况,较好地体现了生长素促进生长的两重性。这一现象称顶端优势,即植物的顶芽优先生长而侧芽受抑制的现象。原因是顶芽产生的生长素向下运输,大量地积累在侧芽部位,从而抑制了侧芽的生长。园艺上修剪树冠,果树的整枝,棉花的摘心以及农业上喷洒高浓度的2,4-D作为麦田除草剂均是利用了生长素作用双重性的原理。【答案】A
[例5]如下图示用燕麦幼苗所做的实验。具体做法如下:
A.切去燕麦幼苗胚芽鞘尖端;B.把燕麦胚芽鞘尖端用不透光的纸遮住;C.完整的燕麦幼苗;D.在胚芽鞘尖端从上向下插入云母片(不能让水透过);E.用琼脂片把胚芽鞘尖端与下部隔开;F.在燕麦幼苗尖端左侧插入一片云母片。
将F所示的幼苗放在暗室中,其余各幼苗均照以单侧光,试分析各幼苗的生长情况。
【解析】A图所示幼苗无胚芽鞘尖端,所以胚芽鞘尖端以下部位无生长素,故该幼苗不生长。B图所示的幼苗感受光照的胚芽鞘尖端被不透光的纸遮住,所以单侧光无法影响生长素在该幼苗体内的分布,即生长素在B图所示的幼苗中均匀分布,所以该幼苗直立生长。C图所示幼苗在单侧光照作用下,使生长素在其体内的向光一侧分布的少,而在其背光的一侧分布的多,其背光一侧生长较快,所以C幼苗向光(右)弯曲生长。D图所示幼苗,虽然也受单侧光照射,但其胚芽鞘尖端插入的云母片阻止了生长素向背光一侧(左侧)运输,所以生长素在D图所示幼苗的向光一侧与背光一侧生长素均等分布(即在云母片两侧均等分布),所以该幼苗直立生长。E图所示幼苗受光照射后,其尖端生长素分布发生变化,向光一侧分布少,背光一侧分布多,并通过琼脂运输至幼苗下部,使背光一侧生长比向光一侧快,所以幼苗向光(右)弯曲生长。F图所示幼苗胚芽鞘尖端生长素均匀分布,但其插入云母片一侧(左侧)生长素被云母片隔断不能向下运输,而另一侧则能向下运输,所以该幼苗向左侧弯曲生长。
【答案】A图中幼苗不生长;B图中幼苗直立生长;C图中幼苗向光(右)弯曲生长;D图中幼苗直立生长;E图中幼苗向光(右)弯曲生长;F图中幼苗向左侧弯曲生长。
[例6]下图表示植物不同器官对生长素的反应。请观察后据图回答。
(1)促进芽生长的生长素最适浓度是_________M,生长素的这一浓度对根生长的效应是____________________________。
(2)B点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是_________,对芽生长的效应是_________。
(3)C点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是_________。
【解析】依题意,生长素的不同浓度对植物各器官的影响(促进或抑制生长)是不同的。对不同器官来说,都有各自对应的使生长最旺盛的生长素浓度。
(1)依图可知,在10-8M浓度下,芽的生长最旺盛,此即促进芽生长的生长素最适浓度;但对于根来说,这一浓度为根生长受抑制最强烈的时候,其受抑制几乎达到顶点。
(2)B点是芽与茎受生长素浓度影响曲线的交叉点,无论是位于茎的上升段还是芽的下降段,都是在促进两者的生长。
(3)C点位于横坐标轴上,其促进或抑制均为零,因而对茎生长无影响。
生长素对植物的生长作用具有两重性。在较低浓度范围内,生长素促进植物生长;在较高浓度范围内,抑制植物生长。生长素对植物生长作用的两重性,不同植物种类对生长素浓度反应不一样,同一种生物的不同器官也反应不一样。一般来说,同种植物的根、芽、茎三者相比较,根对生长素最敏感,芽次之,茎最不敏感,往往对茎来说是较低浓度范围,能促进茎生长,但对根来说,已经是较高浓度,抑制其生长。
影响生长素分布的因素有很多,其中单侧光、重力是典型因素。植物根的向地生长以及茎的背地生长均与重力影响生长素分布不均有关。近地面生长素分布较多,对于根即为较高浓度,抑制近地面细胞生长,使远地面细胞生长快,根向下弯曲;茎则相反,近地面细胞由于有生长素的促进,其生长速度快于远地面,表现为向上弯曲生长。因此,在分析生长素作用时,一定要根据不同器官的情况做适当分析,方可得出正确结论。
【答案】(1)10-8抑制生长(2)促进生长 促进生长(3)对生长无影响
[例7](2002年广东、河南高考题)植物在单侧光照射下弯向光源生长。这个现象被解释为“光线能够使生长素在背光一侧比向光一侧分布多”。为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多?是因为向光侧的生长素在光的影响下被分解了,还是向光侧的生长素向背光侧转移了。为此,有人做了下述实验:
(一)实验步骤:将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来,放在琼脂切块上,分别放在黑暗中和单侧光下(见下图)。
(二)实验结果:如下图所示。
(图中c、d、e和f)用一生长素不能透过的薄玻璃片将胚芽鞘分割;琼脂下方的数字表示琼脂块收集到的生长素(1AA)的量。请回答:
(1)图a和b说明什么?____________________________。
(2)图c和d说明什么?____________________________。
(3)图e和f说明什么?____________________________。
(4)通过上述实验可得出什么结论?
____________________________。
【解析】属于实验分析,考查学生对实验现象的分析能力和语言文字表达能力。该题要求学生知道生长素的产生部位——顶芽,知道顶芽产生的生长素向下运输。并能够正确识图,找出图中的条件,进行分析。
正常情况下,生长素垂直向下运输,当施加单侧光照后,单侧光照射可引起尖端电荷的改变,使向光一侧带负电荷,背光一侧带正电荷,生长素进入细胞,在细胞内解离为负离子IAA-,向带正电的背光一侧移动,导致生长素背光一侧分布多,向光侧分布少,出现实验所示的结果。
【答案】(1)光并未影响生长素的分解和生长素的向下运输
(2)胚芽鞘被玻璃片分隔成两半,不影响生长素向下运输和琼脂块中收集的生长素数量
(3)单侧光照射促使生长素向背光侧转移
(4)单侧光照射下,向光侧的生长素向背光侧转移,而不是向光侧的生长素被分解
【达标训练】
一、选择题
1.扦插时,保留有芽和幼叶的插枝比较容易生根成活,这是因为芽和幼叶具有以下特点
A.能迅速生长 B.能进行光合作用 C.能产生生长素 D.储存着较多的有机物
【解析】考查生长素的生理作用及主要的产生部位。生长素的生理作用有三:一是促进生长;二是促进果实的发育;三是促进扦插枝条的生根。植物生长旺盛的部分,特别是芽的分生组织及幼叶均能产生生长素,所以保留芽和幼叶的枝条容易生根。【答案】C
2.在农业生产上,用生长素的类似物萘乙酸诱导无籽果实的效果比用天然的生长素要明显,其原因是
A.萘乙酸成本低,用量大,而用吲哚乙酸成本高,用量少,影响效果
B.萘乙酸分子上有两个发挥作用的基团,而吲哚乙酸分子只有一个作用基团
C.植物体内没有分解萘乙酸的酶,可长时间发挥作用;植物体内有分解吲哚乙酸的酶,所以吲哚乙酸不能长时间发挥作用
D.萘乙酸化学性质稳定,不易挥发,可长时间发挥作用;而吲哚乙酸化学性质不稳定,易挥发,不能长时间发挥作用
【解析】在正常的生命有机体内有合成的过程,必然也存在着分解的过程;有促进的过程,也必然存在着抑制的过程。不然这个系统就会崩溃,生命有机体就会死亡,这是符合辨证法则的。在植物体内有合成生长素的过程,同样也存在着生长素的分解过程,这样才能保持生长素的正常生理浓度。在生产上应用生长素及其类似物时,用生长素的类似物的效果明显高于天然的生长素——吲哚乙酸,是因为生长素的类似物具有生长素的生理作用,但植物体无分解它的酶,而使用吲哚乙酸,当吲哚乙酸浓度高出植物体的正常水平时,将很快被植物体内的酶分解掉而恢复到正常水平。【答案】C
3.在子房发育成果实的过程中,所需生长素来自
A.顶端分生组织 B.根尖分生组织 C.侧芽分生组织 D.发育着的种子
【解析】考查子房发育所需生长素的来源。正常情况下,子房发育成种子所需要的生长素来自发育着的种子(胚珠)。【答案】D
4.“满园春色关不住,一枝红杏出墙来”这是由于生长素分布不均造成的,引起生长素分布不匀的主要原因是
A.温度 B.湿度 C.空气 D.阳光
【解析】单侧光照射能够改变生长素在植物体内的分布,使植物表现出向光生长的特性。对于该题,外界的光线对红杏亦构成的单侧光照,植物表现出向光性。【答案】D
5.下列哪项与植物生长素的作用无关
A.促进生长 B.促进细胞分裂 C.促进果实发育 D.促进扦插枝条生根
【解析】考查生长素的生理作用。在题目给出的选项中,促进细胞分裂是细胞分裂素的作用,不是生长素的作用。【答案】B
6.用不透光的锡箔套在燕麦胚芽鞘尖端下面的一段,在暗室中从左侧照光,胚芽鞘
A.不生长,不弯曲 B.直立生长 C.弯向右侧生长 D.弯向左侧生长
【解析】考查对单侧光引起向光性的理解。题干给出了一个单侧光照射的情景,根据所学知识我们知道:感受单侧光照射是胚芽鞘的尖端,弯曲的部位是尖端下面的一段,不透光的锡箔套在燕麦胚芽鞘尖端下面的一段,不影响顶端感受单侧光照射,故出现向光(左)弯曲生长现象。【答案】D
7.飞行在太空的宇宙飞船中,放置一株水平方向的幼苗,培养若干天后,根、茎的生长方向是
A.根向下生长,茎向下生长 B.根向上生长,茎向上生长
C.根水平方向生长,茎向上生长 D.根和茎都水平方向生长
【解析】考查植物的向性运动与外界环境条件之间的关系。把一盆植物水平放在地面上,由于根、茎内的生长素受重力作用分布不均匀,远地侧生长素浓度较低,近地侧生长素浓度较高,而根和茎对生长素浓度的敏感程度不同,导致茎背地生长,根向地生长。在宇宙飞船中,水平放置的幼苗所受的微重力,对幼苗的生长几乎无影响,故根和茎都水平方向生长。【答案】D
8.科学工作者准备从某种被子植物中提取生长素,最理想的选材是
A.幼叶 B.幼嫩种子 C.幼根 D.成熟种子
【解析】考查生长素的产生及存在部位。植物体内的生长素主要由分生组织产生,并分布在分生组织中。在题目给出的选项中,幼嫩的种子发育过程中合成大量的生长素。【答案】B
9.为了防止棉花脱铃,应该喷洒的一定浓度的溶液是
A.萘乙酸 B.赤霉素 C.脱落酸 D.乙烯
【解析】考查生长素类的作用。生长素的类似物——萘乙酸具有同生长素一样的作用。【答案】A
10.在栽培番茄的过程中,要使枝多、花多、果多,达到增产的目的,最关键的措施是
A.除草松土 B.加强灌溉 C.适时摘心 D.多施氮肥
【解析】考查顶端优势原理及应用。正常情况下,棉花由于顶端优势的原因,顶芽产生的生长素沿茎向下运输,使侧芽部位的生长素浓度过高,抑制了侧芽长成侧枝,导致结果少。当适时摘心后,顶端优势解除,侧芽发育成侧枝,结果多,就可以达到增产的目的。【答案】C
11.在市场上可见到发育不均匀(凸凹不平)的西瓜,若切开观察,可见凹侧种子发育不良或未发育。这种现象可解释为
A.种子的发育需果实来提供营养 B.发育着的种子里合成生长素,促进子房发育成果实
C.无种子的子房绝对无法发育成果实 D.光照不均匀使生长素分布不均匀
【解析】正常情况下果实发育需要的生长素来自发育着的种子,但由于凹侧的子房没有授粉,所以胚珠不发育,亦不能产生生长素。【答案】B
12.生长素在植物体内的运输是单方向的,只能从植物顶端往下运输,而不能反过来运输,这最可能是
A.顶端在光下能产生某种“影响物” B.“影响物”具有促进胚芽鞘生长的作用
C.合成“影响物”不需要光 D.使背光一侧“影响物”分布得多
【解析】尖端产生“影响物”(生长素),当侧放时,会使相应的一侧生长素分布得多,生长得快。【答案】B
13.下列植物感应活动中,不是由于环境因素的单向刺激引起的是
A.根向着地心方向生长 B.茎背着地心方向生长 C.含羞草的小叶合拢 D.根朝向肥料较多的地方生长
【解析】考查感性运动和向性运动。植物体受到不定向的外界刺激而引起的局部运动,称为感性运动。例如,含羞草在受到外界刺激后叶片闭合,合欢、酢浆草的叶片在受到光线明暗的刺激后张开或闭合等等。植物体受到一定方向的外界刺激而引起的局部运动,称为向性运动,如植物幼苗的向光性生长,根的向重力性生长(在重力影响下向下生长)等。【答案】C
14.对4株具顶端优势的植株分别进行下列四种处理,有一株长出侧芽,请指出是哪种处理
A.去顶后在断口上放一琼脂小块 B.去顶后在断口上放一富含生长素的琼脂小块
C.不去顶 D.不去顶,在侧芽上涂以低浓度的生长素
【解析】侧芽是否发育成侧枝,主要是取决于侧芽部位生长素浓度的高低。因为生长素主要是由顶芽合成,正常情况下,顶芽产生的生长素,沿茎向下运输,集聚在侧芽部位,使侧芽部位的生长素浓度过高,抑制了侧芽发育成侧枝,去掉顶芽就会使侧芽部位的生长素浓度降低,侧芽就可以发育成侧枝。【答案】A
15.下列各项中,与植物激素有关的一组是
①生产无籽西瓜②无籽番茄③棉花摘心④培育多倍体⑤枝条扦插
A.②③⑤ B.①②③ C.①③⑤ D.②③④
【解析】生产无籽西瓜是利用多倍体育种的原理;生产无籽番茄是利用一定浓度的生长素溶液处理未授粉的雌蕊柱头得到的,属于单性结实;棉花摘心是根据顶端优势的原理,摘除顶芽以降低侧芽生长素的浓度,使侧芽发育成侧枝;培育多倍体是利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使染色体组数加倍得到;枝条扦插是利用了生长素能促进枝条生根的原理。【答案】A
16.含羞草受到机械刺激时会引起感震运动,其生理原因是
A.叶柄基部表皮细胞的膨压发生变化 B.叶柄基部叶褥细胞的膨压发生变化
C.叶柄基部表皮细胞内的生长素增加 D.叶柄基部叶褥细胞的生长素增加
【解析】考查含羞草的应激性。植物感受刺激,产生反应有两种基本方式,即感性和向性。有些植物受到没有一定方向的外界刺激(环境因素强弱改变的刺激),引起部分器官的运动,称为感性运动。植物感受到来自单一方向的刺激时,器官生长的方向就发生改变,向着刺激的来源生长或背着刺激的来源生长,这种定向生长运动称为向性运动。【答案】B
17.栽培的番茄,因某种原因不能完成受精作用,可用生长素溶液涂于花上,生长素的作用是
A.促进受精作用 B.促进染色体加倍 C.促进子房壁发育 D.促进胚珠发育为种子
【解析】考查生长素的作用、果实的发育和果实发育中生长素的来源。生长素有三个生理作用:一是促进扦插枝条的生根;二是促进子房发育成果实;三是防止落花落果。植物授粉后,发育着的种子产生生长素,生长素刺激子房壁发育成果实,子房壁发育需要的生长素是种子产生的生长素,而不是子房本身。【答案】C
18.将燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂小块上,正中插入生长素不能透过的云母片,琼脂被分成相等的两部分(见下图)。单侧光照射后,琼脂内生长素含量
A.左右相等 B.左多右少 C.左少右多 D.左右均无
【解析】燕麦胚芽鞘尖端能够产生生长素。单侧光照射能改变生长素在植物体内的分布,使向光的一侧分布得少,背光的一侧分布得多。考查生长素产生与分布同单侧光照射的关系。【答案】B
19.下图表示根和茎对生长素浓度的不同反应,其中正确的是
【解析】考查生长素的作用特点。生长素的作用具有双重性,即在一定浓度范围内,随着生长素浓度的升高,表现出促进植物生长,超过这个浓度则抑制生长。植物体的不同部位生长素作用的最适浓度不同(根所要求的浓度低为10-10M,茎要求的浓度高为10-8M),即同一浓度的生长素,对根的生长表现为抑制,而对茎的生长则是促进;超过一定浓度,茎的生长亦将受到抑制。【答案】C
20.下列各项生产实践,与植物激素无关的是
A.果树的整枝修剪 B.摘心促进侧芽发育 C.无籽番茄的获得 D.嫁接保持原品种的特性
【解析】考查激素在农业生产中的应用。嫁接是指利用高等植物的营养器官来繁殖后代的过程,这一过程是通过有丝分裂完成的,能够保持亲本的性状,该过程与激素无关。【答案】D
21.下列各组植物激素中,其生理作用都是促进植物的生长发育的是
A.高浓度的生长素和赤霉素B.细胞分裂素和脱落酸C.赤霉素和细胞分裂素D.低浓度的生长素和脱落酸
【解析】考查几种植物激素的生理作用。赤霉素和细胞分裂素都具有促进植物生长发育的作用。【答案】C
22.正确反映玉兰树上各部位生长素浓度分布情况的是
A.顶芽>侧芽、老根>生长点 B.顶芽
C.顶芽生长点 D.顶芽>侧芽、老根
【解析】考查生长素的合成和分布部位。生长素主要分布在生长旺盛的部位,所以老根<生长点(分生区),但顶芽产生的生长素大量集聚在侧芽部位,所以侧芽部位的生长素浓度大于顶芽。【答案】B
23.在自然界,松柏类的树冠通常呈宝塔形,主要原因是
A.侧芽缺乏生长素 B.侧芽产生的生长素过少 C.侧芽产生的生长素过多 D.侧芽积累的生长素过多
【解析】植物在生长过程中,顶芽产生的生长素向下运输,使侧芽部位积累的生长素过多,顶芽优先生长侧芽受抑制。【答案】D
24.植物茎产生向光性是因为
A.单侧光照促进生长素合成 B.单侧光照抑制向光侧细胞生长
C.单侧光照引起生长素分布不均 D.单侧光照使背光侧生长素合成加快
【解析】考查植物向光性的原因。植物产生向光性的原因就是单侧光照引起生长素分布不均,使向光一侧分布得多,生长得快。【答案】C
25.某同学为了验证发育着的种子能合成生长素,并促进子房发育成果实这一结论,他选择了发育正常的黄瓜雌花,并设计了如下实验。对这一实验的不足之处应如何修改
编号(雌花)
套袋
人工处理
1号
未开放前套袋
成熟的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素
2号
不套袋
成熟的雌蕊柱头上人工授粉
【解析】实验设计原则之一是要求单一变量,该实验目的是“验证发育着的种子能合成生长素,并促进子房发育成果实”,因此实验设计应从涂一定浓度的生长素或不涂一定浓度的生长素这一变量来进行,其余变量都应该相同,所以应增加一朵雌花,并做套袋处理,作为对照。【答案】D
二、非选择题
26.水平放置的幼苗,一段时间后生长状况如下图,请回答:
(1)A、B、C、D四点,生长素浓度较高的是_________。
(2)生长较快的是_________。
(3)产生上述现象的原因是_________。
【解析】考查根向地性和茎负向地性的原因。重力和单侧光照射都可以改变生长素在植物体内的分布,从而使植物表现出向性运动。重力改变生长素在植物体内的分布,使向地一侧分布多(C、D),背地一侧分布少(A、B),由于根和茎对生长素的敏感程度不同(生长所需要的浓度不同,根需要的浓度低,一般为10-10M;茎需要的浓度,一般为10-5M)和生长素作用的双重性,所以近地侧的生长素浓度对茎则是促进生长,而对于根则是抑制生长,因此表现出茎的负向地性和根的向地性。【答案】(1)CD(2)AC(3)重力对生长素分布的影响
27.根据下图所示实验过程回答:
(1)甲图中,供应块是含生长素的琼脂块,接受块是不含生长素的琼脂块。实验结果,甲图中胚芽鞘C发生的现象是_________。这一现象说明____________________________和_________。
(2)乙图中,胚芽鞘D不能发生C的现象。这说明____________________________。
(3)上述实验说明:生长素在植物体内的运输方向是__________,运输方式是_________。
【解析】考查生长素的极性运输。在植物体内,生长素只能从形态学的上端向下端运输,而不能倒过来,其运输方式是主动运输。
【答案】(1)生长并向左弯曲 生长素由胚芽鞘上部运输到下部 促进生长(2)生长素不能由胚芽鞘的下部运输到上部(3)从形态学的上端到下端 主动运输
28.下图所示是植物的四枚子房生长的曲线图,其中A、B授粉,C、D未授粉,请指出其可能原因:
(1)A____________________________。
(2)B____________________________。
(3)C____________________________。
(4)D____________________________。
(5)从此图可以说明,生长素能_________。
(6)A、D果实的区别是A_________,D_________。
【解析】考查生长素的生理作用及在农业生产中的应用。果实的发育需要生长素,正常情况下生长素来自发育着的种子,但是若在没有授粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液,该子房也能够发育成果实。题目给出了4条曲线,其中A曲线是正常情况下的子房发育;B曲线子房发育停止,其原因是缺乏生长素(在子房发育的过程中,由于虫蛀等原因损伤了种子);C未授粉,胚珠不发育,不能合成生长素;D虽未授粉,但涂上一定浓度的生长素溶液,子房照样能够发育成果实。
【答案】(1)授粉后,形成种子,种子能合成生长素并促进子房发育成果实(2)在子房发育的过程中,由于虫蛀等原因损伤了种子(3)未授粉,无种子形成,不能产生生长素,子房萎缩脱落(4)未授粉,人工涂抹一定浓度的生长素,子房照样可以发育为果实(5)促进子房发育成果实(6)果实有种子 果实无种子
29.下图所示葡萄枝扦插的实验,插枝A、B、C、D的不同情况说明如下:
A:无侧芽,扦插后不产生不定根; B:有侧芽,扦插后长出少量的不定根;
C:有4个侧芽,扦插后长出很多不定根; D:无侧芽,用吲哚乙酸处理后也长出不定根。
(1)请说明A、B、C、D4种情况的原因:
A____________________________;
B____________________________;
C____________________________;
D____________________________。
(2)这个实验说明了____________________________。
【解析】考查生长素的产生部位及生理作用。植物体内的生长素主要由生长旺盛的部位(如芽的分生组织等)产生,具有促进扦插枝条生根的作用,所以扦插枝条中B、C能长出不定根,A无侧芽,不能合成生长素,插枝不生根;D无侧芽,无生长素合成,但用吲哚乙酸处理后插枝仍能生根。
【答案】(1)无侧芽,不能合成生长素,插枝不生根 有2个侧芽,能合成少量的生长素,使插枝生出少量不定根 有4个侧芽,可产生较多生长素,所以生根较多 无侧芽,无生长素合成,但用吲哚乙酸处理后插枝仍能生根
(2)芽能产生生长素,生长素能促进插枝生根
30.有供实验用的三组番茄。甲、乙两组在开花前进行去雄和套袋,甲组在套袋之前将雌蕊涂抹了一定浓度的生长素溶液;丙组不作任何处理,最后,这三组番茄出现什么结果?
(1)甲____________________________。
(2)乙____________________________。
(3)丙____________________________。
(4)甲、乙两组对比,说明____________________________。
(5)乙、丙两组对比,说明____________________________。为了验证这一结论,还应有的操作为_________,应出现的现象为____________________________。
(6)将甲和丙对照,得出的结论是_________。
(7)若番茄体细胞的染色体数为24,则上述三组实验结果的果实细胞内染色体数分别为____________________________。
【解析】本题考查的知识点是生长素能促进子房发育成果实,以及学生灵活运用知识的能力和根据实验寻找答案,根据题目需要设计实验步骤的逻辑思维能力。
【答案】(1)子房发育成果实(2)子房不能发育成果实(3)子房发育成果实(4)生长素能促进子房发育成果实(5)传粉后子房能发育成果实,种子能促进子房发育成果实 果实幼小时除去种子子房 发育停止
(6)幼嫩的种子合成的生长素促进子房发育成果实(7)甲24,乙果实脱落,丙24
一、课标内容
1.概述植物生长素的发现和作用。
2.列举其他植物激素。
3.评述植物激素的应用价值。
二、教学要求
第一节 植物激素
基本要求
1.解释生长素发现过程中的相关实验,体会科学家发现生长素的过程和方法,感悟科学研究过程中严密的逻辑推理和科学家们崇高的精神境界,认同科学发展是一个继承与创新的辩证过程。
2.简述不同浓度的生长素对植物生长的不同作用,关注植物激素应用的价值及其可能带来的负面影响。
3.在进行“活动:2,4-D对插枝生根的作用”时,尝试对假设中的重要变量下操作性定义,区别自变量、因变量和无关变量,设计实验过程和掌握数据处理方法,制作图、表。
发展要求
1.简述五大类激素在植物生长发育的作用。
2.评述植物激素的应用价值。
说明
1.“小资料:二噁英”只作为背景材料供学生阅读,不要求记忆和掌握具体的内容。
2.化学调控的概念不作要求。
基本要求
具体内容不作要求
发展要求
具体内容不作要求
说明
第一节植物激素
3课时(含探究活动1课时)
复习与小结
1课时
2.教法建议
“第一节 植物生长素的发现”的教学重点是植物生长素的发现及其作用;教学难点是生长素的发现过程和各种植物激素的平衡协调作用。植物生长素的发现,是以科学探索的过程安排教学内容。充分利用多媒体教学等手段,学会对照实验的方法,通过引导学生讨论“实验是如何处理”、“实验可以得出什么结论”等问题,按照科学家的实验和发现过程,逐步深入探索,最后找到“生长素”。关于“调节植物生长发育的五大类激素”,如果单纯让学生记忆表1的内容,学生是不易掌握的,应该让学生总体了解前三种激素是促进植物生长,后两种激素与植物的衰老、成熟、对不良环境发生反应有关,然后结合生产和生活实际,掌握各种激素的作用以及它们之间的平衡协调作用。“植物激素的应用”是联系生产、生活实际的具体体现,也是前面所学知识的实际应用,如果运用适当,就可以总结、梳理知识,又能树立正确的科学价值观。
四、活动建议
“活动:探究2,4-D对插枝生根的作用”是以生长素的生理作用为知识背景的。由于这是一个探究实验,应该鼓励学生设计多种方案。例如,实验材料可以用加拿大杨、月季等的枝条,不同浓度的2,4-D溶液可以让学生结合所学知识自己配制,浸泡法也可设置不同的浸泡时间。教师要准备好相关的实验用具,指导学生明确实验设计的基本要求,做好实验过程的各个环节,如及时观察与记录、尽量消除实验误差、分析与处理实验数据等,实验结束后,进行交流与共享。
文章来源:http://m.jab88.com/j/105901.html
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