5.1 生长素对植物生长的调节-2023-2024学年上海地区高二生物优质备课课件（沪科版2020选择性必修1）

第1节 生长素对植物生长的调节作用 选修1 稳态与调节 第5章 植物生命活动的调节 本节重点 1、植物向光性产生的原因 2、生长素的产生、运输和分布 3、生长素的作用特点 观看视频：《生长素的发现》 科学家发现的第一种动物激素是什么？ 科学家发现的第一种植物激素是什么？ 促胰液素 植物幼苗在单侧光照下会向光弯曲生长的现象，称作向光性。 这种物质作为信号从胚芽鞘尖端传递到伸长区，从而刺激伸长区细胞的伸长生长。 1880年，英国科学家达尔文父子对植物的向光性生长产生了兴趣， 他们用禾本科植物金丝雀虉草幼苗作为实验材料进行了以下实验。 结果发现，尽管弯曲发生在胚芽鞘尖端下部数毫米的伸长区， 但胚芽鞘尖端才是感光的区域。 于是，他们推断：胚芽鞘尖端产生了某种生物活性物质， 胚芽鞘尖端是否真的产生了生物活性物质呢？许多科学家对这个问题展开了实验研究。 该实验证明胚芽鞘尖端确实产生了影响伸长区生长的某种生物活性物质。 1913年，丹麦植物学家杰逊 将明胶和云母片分别插入胚芽鞘， （明胶具有物质透过性，云母片不具物质透过性） 培养一段时间后，插入明胶的胚芽鞘向光弯曲生长， 而插入云母片的胚芽鞘向既不生长也不弯曲。 该实验说明： 1919年，匈牙利植物学家拜尔， 将胚芽鞘尖端切下后，放置在胚芽鞘右侧， 在黑暗条件下培养一段时间后， 胚芽鞘向左弯曲生长。 胚芽鞘尖端产生的这种生物活性物质在植物伸长区背光侧和向光侧的不均匀分布是造成胚芽鞘伸长区向光弯曲生长的原因。 第1组直立生长； 第2组向左弯曲生长； 第3组向右弯曲生长； 第4组不生长也不弯曲； 第5组不生长也不弯曲 如何更直观地证明这种生物活性物质的存在呢？ 1926年，荷兰植物学家温特改进了前人的实验方案。 他先将燕麦胚芽鞘尖端切下，放置在琼脂块上。 接下来，将切除尖端的胚芽鞘作为对照组， 将处理过的琼脂块放置在切去尖端的胚芽鞘顶部 作为第1组， 一段时间后，他观察到了下列结果： 将处理过的琼脂块放置在切去尖端的胚芽鞘右侧 作为第2组，放在左侧作为第3组， 将未经处理的琼脂块放置在切去尖端的胚芽鞘顶上作为第4组，放在左侧作为第5组， 结合前人的实验结果，温特确信： 是胚芽鞘尖端产生的生物活性物质刺激了伸长区细胞的生长， 且当植物单侧受光照时造成了这种物质在伸长区的不均匀分布， 使背光侧浓度高于向光侧， 最终导致胚芽鞘在生长阶段持续向光弯曲。 其作用类似于动物生长激素，所以这种化学物质被命名为生长素。 因为这是一种在胚芽鞘尖端产生后被运输到伸长区发挥作用的化学信号物质， 随着研究的深入，科学家在植物体内又陆续发现了4-氯吲哚乙酸、苯乙酸等更多天然生长素。 胚芽鞘尖端产生的生物活性物质是什么呢？ 1934年，荷兰科学家郭葛等人从菠萝嫩枝、燕麦胚芽鞘等植物中提取并分离到了吲哚-3-乙酸（IAA）。 由于能引起燕麦胚芽鞘弯曲生长，早期人们认为生长素就是吲哚-3-乙酸。 生长素的合成部位主要在高等植物生长跃的部位， 如茎尖、嫩叶和发育中的种子等， 但它也广泛分布于植物各种组织器官，这涉及生长素的运输。 在高等植物中，生长素的运输方式主要有三种： 第一种是在成熟组织中，生长素通过韧皮部的筛管进行非极性运输（被动运输）； 第二种是在胚芽鞘、幼芽和幼根的薄壁细胞间进行短距离的单方向极性运输， 该运输方式是由生长素运输载体参与的主动运输过程，因此，可以逆浓度梯度运输。 第三种是在某些刺激（如单侧光、地心引力）影响下，生长素在能感受刺激的部位（如胚芽鞘尖端）发生横向运输， 运输方向只能从形态学上端（幼嫩部位）运往形态学下端（成熟部位），而不能反过来运输。 在不能感受刺激的部位（如胚芽鞘尖端下部）不能发生横向运输。 而大豆种子中的IAA含量仅约为4μg/kg，比玉米种子中的含量低得多。 生长素的含量与植物的种类、生长发育阶段、分布的器官等密切相关。 例如，玉米的秸秆中IAA含量约为24μg/kg， 玉米种子中的含量可高达1000μg/kg， 随着种子发芽到成熟，IAA含量呈下降趋势； 生长素的生理功能十分广泛，包括促进细胞的伸长生长及细胞的分裂和分化， 从而在器官水平上导致茎的伸长、侧根形成、果实发育等。 生长素还与顶端优势、向光性和向重力性等植物生命活动紧密相关。 生长素浓度越高对植物生长的促进作用就越明显吗？ 研究发现，烟草体内IAA过量时，不仅未能促进植株生长，反而使其生长受到抑制。 因此，生长素在调节植物生长时表现出两重性。 此外，同一植物不同器官对生长素的敏感性不尽相同， 如浓度为10–5mol/L的生长素可以促进茎的生长， 但抑制根和芽的生长。 可见，生长素只有在较低浓度才能促进生长， 而超过一定浓度后（往往是较高浓度），则抑制生长。 本堂小节 1、植物向光性产生的原因 在单侧光照射下，生长素在