内容正文:
第一节 植物生长素
第1课时 生长素的发现和生长素的合成、分布与运输
[学习目标]
[素养要求]
1.概述植物生长素的发现过程。
2.解释生长素的分布与植物向光性的关系。
3.掌握生长素的合成部位、运输方式和分布。
1.科学思维:评价实验设计和结论,训练逻辑思维的严密性。
2.科学探究:通过体验生长素的发现过程,掌握生长素相关的实验设计思路和方法。
知识点一 生长素的发现过程
[新知梳理]
1.向光性
植物在__单侧光__照射下有__向光__弯曲生长的现象。
2.发现过程
科学家
实验过程
实验结论及分析
达尔文
现象:A.__仅生长,不弯曲__;
B.__向着光源__生长
胚芽鞘的尖端不仅具有__感光__作用,而且可能对胚芽鞘的生长产生某种__影响因素__,这种影响因素从尖端向下传递,并在单侧光的照射下导致下部的__伸长区__背光一侧比向光一侧生长__快__,结果胚芽鞘弯向光源生长
现象:C.__生长很少__;
D.__向着光源生长__
詹森
现象:A.__生长很少__;
B.__弯曲生长__;
C.__生长很少,不弯曲__
__琼脂块__能让影响因素通过,__云母片__则不能。胚芽鞘尖端产生的影响因素能从琼脂块的上部向下扩散,刺激胚芽鞘切面以下部位生长
拜尔
现象:胚芽鞘向放尖端的__对侧__弯曲生长
胚芽鞘的弯曲生长是不需要__光__的,胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响因素在其下部__不均匀__分布造成的
温特
现象:A.__向右弯曲生长__;
B.__向左弯曲__生长
胚芽鞘尖端产生了某种促进生长的__活性物质__,这种物质能从__尖端__向下运输,并且它的分布受到__单侧光__的影响
3.植物向光性的解释
(1)外因:__单侧光__照射。
(2)内因:生长素在__背光一侧__含量多于__向光一侧__。
(3)结果:两侧生长不均匀,造成背光一侧细胞生长__快__于向光一侧,从而造成植物向光弯曲生长。
4.化学本质:1934年,科学家从__玉米油__等材料中也分离出这种生长素,1946年人们从__高等植物__中分离出这种物质,并确认其是__吲哚乙酸(IAA)__。
[判断正误]
(1)胚芽鞘尖端在单侧光刺激下产生生长素(×)
(2)植物的向光生长是因为向光侧生长素浓度高于背光侧(×)
(3)具感光作用的是胚芽鞘尖端,弯曲的部位是伸长区(√)
(4)生长素能通过琼脂块,但不能通过云母片(√)
[思考探讨]
以下是关于胚芽鞘的A、B、C、D、E五组实验,请据图思考下列问题:
(1)A组中的胚芽鞘如何生长?能得出什么结论?
提示:①直立生长,②向光弯曲生长;说明胚芽鞘的尖端是感光部位。
(2)B组中的胚芽鞘如何生长?能得出什么结论?
提示:①直立生长,②向光(小孔)弯曲生长;说明向光性的产生需要单侧光照射。
(3)C组中的胚芽鞘①②③如何生长?④向光弯曲生长说明了什么?
提示:①向右弯曲生长,②直立生长,③向光弯曲生长,④向光弯曲生长说明生长素能透过琼脂块。
(4)D组中的胚芽鞘①②如何生长?a、b、c琼脂块中的生长素含量是什么关系?
提示:①直立生长,②向左弯曲生长;生长素的浓度大小关系为:a>b>c。
(5)E组中的胚芽鞘如何生长?
提示:①直立生长,②向光弯曲生长,③向小孔弯曲生长。
[核心归纳]
1.胚芽鞘实验的重要结论
(1)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。
(2)生长素发挥作用的部位——胚芽鞘尖端下面的伸长区。
(3)感光部位——胚芽鞘尖端。
(4)生长素的产生是否需要光——不需要。
(5)单侧光照射时生长素横向运输的部位——胚芽鞘尖端。
(6)引起生长素分布不均匀的外界因素:单侧光、重力、离心力等。
2.不同处理条件下胚芽鞘生长弯曲状况分析
类别
处理条件
实验结果
遮盖
类
①直立生长
②向光弯曲生长
暗箱
类
①直立生长
②向光(小孔)弯曲生长
插入
类
①向右弯曲生长
②直立生长
③向光弯曲生长
④向光弯曲生长
移植
类
①直立生长
②向左弯曲生长
③、④中IAA的
含量:a=b+c,b>c
⑤向右弯曲生长
旋转
类
①直立生长
②向光弯曲生长
③向小孔弯曲生长
④向轴心生长
[迁移运用]
1.胚芽鞘产生生长素的部位、感受单侧光的部位和弯曲生长的部位分别是( )
A.尖端、尖端、尖端 B.尖端、尖端、尖端下部
C.尖端、尖端下部、尖端下部 D.尖端、尖端下部、尖端
答案 B
2.(2023·淮安检测)如图所示,a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验,d为一胚芽鞘被纸盒罩住,纸盒的一侧开口,有单侧光照射。下列对实验结果的描述正确的是( )
A.a中胚芽鞘直立生长,b、c中胚芽鞘向光弯曲生长
B.a、b中胚芽鞘向光弯曲生长,c中胚芽鞘背光弯曲生长
C.d中如果固定胚芽鞘,旋转纸盒,一段时间后,胚芽鞘向左弯曲生长
D.d中如果将纸盒和胚芽鞘一起旋转,则胚芽鞘向纸盒开口方向弯曲生长
解析 D a中单侧光引起的生长素的运输受到玻璃片的阻断,所以胚芽鞘直立生长;b中琼脂片不影响单侧光引起的生长素的运输,所以胚芽鞘向光弯曲生长;c中无尖端感受单侧光刺激,含生长素的琼脂块在左侧,左侧生长素多,所以胚芽鞘向右弯曲(背光)生长;d中如果固定胚芽鞘,旋转纸盒,胚芽鞘总是右侧受光,则向右弯曲生长;d中如果将纸盒和胚芽鞘一起旋转,胚芽鞘总是在开口部位受光,则其会向纸盒开口方向弯曲生长。综上所述,D正确。
[方法点拨] 判断植物“长不长”“弯不弯”的技巧
知识点二 生长素的合成、分布与运输
[新知梳理]
1.生长素的合成与分布
2.生长素的运输
(1)极性运输
①运输方向:由形态学__上端__运输到形态学__下端__。
②运输方式:__主动运输__。
(2)其他方式的运输
在__成熟组织__中,生长素也可以通过韧皮部进行其他方式的运输。
[判断正误]
(1)幼芽、幼叶和种子都能大量产生生长素(×)
(2)在生长旺盛的部位生长素分布相对集中(√)
(3)生长素由形态学上端运往形态学下端需要消耗能量(√)
[特别提醒]
极性运输属于主动运输,需要载体蛋白和能量。
[思考探讨]
1.某同学欲通过实验得出“生长素的极性运输,只能从植物形态学上端(顶端)向形态学下端(基端)运输,而不能反过来运输”的结论,设计了如下实验。根据实验设计及结果,此同学得出以下结论:
①下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块;
②生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。回答下列问题:
(1)这个实验的设计是否严密?为什么?
提示:不严密,没有考虑将胚芽鞘倒过来放置的情况。
(2)从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨?为什么?
提示:不严谨,没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
(3)如果要验证上述结论,应该如何改进实验方案?
提示:应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验,以研究生长素不能由形态学下端运输到形态学上端。实验设计如图所示。
2.生长素除了能发生极性运输,还能发生横向运输,观察图示回答相关问题:
(1)__②__属于极性运输,__①__属于横向运输。(填序号)
(2)__单侧光__导致生长素发生了横向运输。
(3)横向运输的方向与外界刺激的方向之间有何关系?
提示:横向运输的方向与外界刺激的方向一致。
[核心归纳]
生长素的极性运输、非极性运输、横向运输的区别
(1)极性运输是将物质从植物的形态学上端运输到形态学下端,如根尖产生的生长素向上运输,而茎尖产生的生长素向下运输。这是一种主动运输过程,需要载体蛋白的协助,消耗能量,不受任何外力影响。
(2)非极性运输发生于植物的成熟组织中,通过韧皮部进行。
(3)横向运输的方向平行于茎(或根)的横切面、垂直于茎(或根)的纵切面,受到单侧刺激的影响时才会发生。类型如图:
Ⅰ.受光照影响:单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素由向光侧运到背光侧,如图1①→②,可引起植物向光生长。
Ⅱ.受力影响
a.重力使生长素在幼根中从远地侧运到近地侧,幼茎中生长素也从远地侧运到近地侧,如图2③→④、⑤→⑥,可引起植物根的向地性和茎的背地性。
b.离心力使胚芽鞘尖端中的生长素由中心向外运输,如图3⑦→⑧。
[迁移运用]
3.下列有关生长素的产生、运输和分布的叙述,不正确的是( )
A.生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成
B.生长素是由色氨酸经过一系列反应转变而成的
C.生长素只能从形态学上端运往形态学下端
D.生长素的极性运输是主动运输
解析 C 生长素在韧皮部也可以进行非极性运输,故C错误。
4.(2023·南京高二期中)为探究玉米胚芽鞘向光弯曲的原因是单侧光照射下向光侧生长素分解还是生长素向背光侧转移,科研工作者做了如下实验。下列叙述与该实验过程或结果不符的是( )
图1
注:琼脂块中的数字是用图2方法测定出的弯曲角度θ
图2
A.本实验胚芽鞘弯曲角度与琼脂块中生长素含量成正相关
B.该实验中丙、丁两组是实验组,甲、乙两组为对照组
C.单侧光能在有光的一面诱导生长素在光下发生分解
D.单侧光可以引起胚芽中的生长素向背光侧转移
解析 C 由图2可知,含有生长素的琼脂块放到了胚芽鞘的一侧,造成胚芽鞘弯曲生长,且实验中生长素浓度大的胚芽鞘弯曲角度大,所以胚芽鞘弯曲角度与琼脂块中生长素含量成正相关,A正确;该实验中甲、乙两组表示黑暗和单侧光下生长素的最初含量且含量相当,为丙、丁两组生长素总量的对照,B正确;丁组向光侧生长素含量比丙组向光侧少,但与甲、乙两组对照相比,丙丁两组生长素总量几乎不变,说明生长素没有分解,而是向背光侧转移了,C错误。
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