内容正文:
第5章 植物生命活动的调节
1 生长素的发现过程
(1)达尔文父子的实验(19世纪末)
①实验材料:金丝雀虉(yì)草(一种禾本科植物)的胚芽鞘。
该实验的对照组为①,实验组为②③④;
①②对照,自变量为有无尖端,说明胚芽鞘的向光弯曲生长与尖端有关;
①③对照,自变量为尖端有无遮光,说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端感受单侧光有关;
③④对照,自变量为遮光部位;
①③④对照,说明胚芽鞘的感光部位在尖端;
②实验分析及结论
胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递了某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快。
(感光部位在尖端;弯曲生长的部位是尖端下部伸长区)
(2)鲍森.詹森(1913年)
实验结论:胚芽鞘尖端产生的“影响”,可以透过琼脂片传递给下部。
(3)拜尔(1918年)
实验结论:胚芽鞘弯曲生长,是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
(4)温特(1926年)
实验结论:胚芽鞘弯曲生长确实由一种化学物质引起的,并把这种物质命名为生长素。
(5)生长素的发现过程总结
(6)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
“三看法”判断胚芽鞘生长情况
(7)向光性原因分析
植物向光性是由生长素分布不均匀造成的: 单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀,从而造成向光弯曲。
2 植物激素
概念:由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,叫作植物激素。
动物激素和植物激素的比较
项目
植物激素
动物激素
合成部位
无专门的分泌器官
内分泌腺或内分泌细胞
作用部位
没有特定的器官
特定的器官、组织
运输途径
极性 运输、 非极性 运输和
运输
随血液循环( 体液 )运输
化学本质
有机小分子(注意:不是蛋白质(常考))
蛋白质类、 类固醇 、氨基酸衍生物等
3生长素的合成、运输、分布
(1)生长素主要的合成部位:芽、幼嫩的叶、发育中的种子。
(2)生长素由 色氨酸 经过一系列反应转变而来。
(3)生长素的运输特点
①横向运输:
原因:在单侧光、重力等单一方向的刺激。
部位:根尖、茎尖等生长素产生部位。
②极性运输:
部位:胚芽鞘、芽、幼叶和幼根。
方向:只能从植物体形态学上端向形态学下端运输。
方式:主动运输。
③非极性运输:成熟组织中(如韧皮部),通过输导组织进行。
【拓展延伸】为了证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,一位同学设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素,请思考下列问题:
(1)本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?为什么?
提示:不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运输到形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运输到形态学上端”。
(2)欲得出上述结论应怎样改进实验更具说服力?
(3)分布 生长素在植物各器官中都有分布,但相对集中分布在生长旺盛的部位。(如:胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处)
4生长素的生理作用
(1)作用方式:给细胞传达信息,起着调节细胞生命活动的作用。
(2)作用机理:
(3)作用表现:
①在细胞水平:促进细胞 伸长生长 、诱导 细胞分化 等。
②在器官水平:影响器官的生长、发育,如促进 侧根和不定根 发生,影响 花、叶和果实发育 等。
(4)作用特点:一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,浓度过高时则会抑制生长。
图1中曲线表示不同浓度的生长素对同一器官的影响,a、c、e、f点代表的含义分别是什么?
提示:a点:较低浓度促进生长;c点:促进作用最强;e点:既不促进、也不抑制;f点:较高浓度抑制生长。
细胞的成熟程度:幼嫩 的细胞对生长素敏感,衰老细胞比较迟钝。器官的种类:不同器官对生长素的敏感程度不同。不同种类植物对生长素的敏感程度不同双子叶植物>单子叶植物。
用生长素类调节剂来杀死单子叶农作物中的双子叶杂草,最适宜浓度为c点对应的浓度。
(5)作用特点的典型实例
①顶端优势
A 概念:顶芽优先生长, 侧芽的发育受抑制 的现象。
B 形成原因
C解除顶端优势: 去除顶芽 。
去除顶芽后侧芽处的生长素浓度降低,于是侧芽萌动、加快生长。
维持顶端优势:需要长高的植物(如木材):保留顶端优势。
②根的向地性和茎的背地性:
A茎部:A和B处的生长素浓度: B>A ;生长速度:B>A 。
原因:由于重力的影响,茎的近地侧生长素含量比背地侧多,导致近地侧生长速度快于背地侧
B根部:C和D处的生长素浓度:D>C ;生长速度 C>D 。
原因:由于重力的影响,根的背地侧生长素含量比向光侧多,由于根对生长素浓度比较敏感,低浓度促进生长,高浓度抑制生长,导致背地侧生长速度快于近地侧。
能体现生长素生理作用两重性的实例有顶端优势、根的向地性等。茎的背地性不能体现生长素生理作用的两重性,因为近地侧和远地侧的生长素浓度都是促进茎的生长。
5 其他植物激素
Ⅰ其他植物激素种类和作用
(1)赤霉素(GA)
植物激素种类
合成部位
主要作用
赤霉素
幼芽、幼根和未成熟的种子
①促进细胞伸长,从而引起植株增高;
②促进细胞分裂与分化;
③促进种子萌发、开花和果实发育。
(2)细胞分裂(CTK)
植物激素种类
合成部位
主要作用
细胞分裂素
主要是根尖
①促进细胞分裂;
②促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成
(3)乙烯(ETH)
植物激素种类
合成部位
主要作用
乙烯
植物体各个部位
①促进果实成熟;
②促进开花;
③促进叶、花、果实脱落
(4)脱落酸(ABA)
植物激素种类
合成部位
主要作用
脱落酸
根冠、萎蔫的叶片等
①抑制细胞分裂;
②促进气孔关闭;
③促进叶和果实的衰老和脱落;
④维持种子休眠
(5)油菜素内酯(第六类植物激素)
①促进茎、叶细胞的扩展和分裂;
②促进花粉管生长、种子萌发等。
Ⅱ植物激素间的相互作用
(1)在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
①在细胞分裂起作用的激素
②促进细胞伸长的激素
③生长素和乙烯相互作用:生长素浓度升高到一定值时,会促进乙烯合成;乙烯含量的升高,反过来抑制生长素的作用。
(2)在植物各器官中同时存在着多种植物激素,决定器官生长、发育的,往往不是某种激素的绝对含量,而是不同激素的相对含量。
(3)在植物生长发育过程中,不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。
6 植物生长调节剂及其应用
(1)植物生长调节剂
①概念:由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
植物生长调节剂不属于植物激素
②优点:原料广泛 、容易合成、效果稳定 。
植物体内没有相应的分解它们的酶,因而可以持续作用较长时间。
③缺点:
A 植物生长调节剂使用不当,则可能影响作物产量和产品品质。
B 过量使用植物生长调节剂,还可能对人体健康和环境带来不利影响。
④类型:
A一类分子结构和生理效应与植物激素类似,如吲哚丁酸;
B另一类分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如α-萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
植物生长调节剂
对应激素
应用
赤霉素
赤霉素
用赤霉素处理大麦,可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,进而生产啤酒
膨大剂
细胞分裂素和赤霉素
会使水果长势加快,个头变大,加快水果成熟,使其提前上市。但使用膨大剂的水果与正常水果相比,口感较差,汁水较少,甜味不足,而且不宜长时间储存
青鲜素
细胞分裂素
青鲜素可以延长马铃薯、大蒜、洋葱储藏期(抑制发芽),但可能有副作用
乙烯利
乙烯
用于催熟果实
(2)植物生长调节剂在生产中的应用
①植物生长调节剂应用领域广,对于提高作物产量、改善产品品质等,都起到很好的作用。
②施用植物生长调节剂还能减轻人工劳动,如减少园林植物的修剪次数。
(3)使用植物生长调节剂时应注意:
①根据实际情况,选择适当的植物生长调节剂。
②综合考虑施用目的、效果和毒性,调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
7 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
原理:适宜浓度的NAA溶液促进插条生根,浓度过高或过低都不利于插条生根。
(2)变量:
自变量:不同浓度的生长素类似物。
因变量:枝条生根数或根的长度。
无关变量:实验对象自身因素(枝条的发育程度、枝条长度、枝条上保留的芽的数量)、环境因素(温度、培养液的浓度和量、培养时间)。
(3)选材:
A进行扦插时,选择留有几个芽和幼叶的枝条(芽和叶能产生生长素)
注意:去掉成熟叶片,降低蒸腾作用,保持植物体内的水分平衡。
B每组至少3个枝条
注意:避免实验的偶然性,减少实验误差。
C 处理扦插枝条的方法:
(4)实验过程:
预实验:进行时间:正式实验前。目的:a.为进一步的实验摸索条件;b.检验实验设计的科学性和可行性。
预实验必须像正式实验一样认真进行才有意义!
例如:探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时,通过预实验确定有效浓度的大致范围,可为确定最适浓度打下基础。
(5)实验结果:
分析结果:由右图曲线可知,促进扦插枝条生根的最适浓度是A点对应的生长素类调节剂浓度,在A点两侧,存在促进生根效果相同的两个不同浓度。
8环境因素参与调节植物的生命活动
(1) 光对植物生长发育的影响
①光是植物进行光合作用的能量来源。
②光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育(种子萌发、植株生长、开花、衰老)的全过程。
③植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的一种)
A化学本质:蛋白质(色素—蛋白复合体)
B分布:植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富。
C 吸收光的类型:主要是红光和远红光。
④调控过程
A光敏色素被激活,结构发生变化;
B信号经过转导,传递到细胞核内;
C细胞核内特定基因的转录变化;
D表现出生物学效应。
(2) 温度对植物生长发育的影响
①植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的,温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动,从而参与调节植物的生长发育。
②植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
③温度参与植物生长发育的调节
A 年轮形成的原因是:在春夏季细胞分裂快、细胞体积大,在树干上形成颜色较浅的带;在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小,树干上形成颜色较深的带。
B 春化作用:经历一段时间的低温诱导促进植物开花的作用。
光合作用:夏日正午光照充足,但因蒸腾作用强,气孔关闭,CO2进入叶片受阻,光合作用反而弱。
叶片变黄、脱落:落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
(3) 重力对植物生长发育的影响
①重力是调节植物植物生长发育和形态建成的重要环境因素
②调节机制:植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向。
“淀粉—平衡石”假说:
(4 ) 植物生长发育的整体调控
植物生命活动的调节是由哪三个方面如何相互作用、协调配合完成的?
植物生长发育的调控,是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
1.植物生长素的化学本质是蛋白质( × )
提示:植物生长素的化学本质是有机小分子
2.温特的实验进一步证明了胚芽鞘的弯曲生长确实是吲哚乙酸引起的,并把这种物质命名为生长素( × )
提示:没有证明胚芽鞘的弯曲生长是吲哚乙酸引起的
3.胚芽鞘弯曲生长是由尖端下部生长素产生不均匀造成的( × )
提示:胚芽鞘尖端产生生长素
4.幼芽、幼叶和种子都能产生大量的生长素( × )
点拨:微量
5.生长素的极性运输不需要ATP水解提供能量( × )
点拨:需要
6.乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用。( × )
点拨:乙烯促进果实成熟
7.果实生长发育和成熟受多种激素调节,其中脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落。( × )
点拨:抑制细胞分裂
8.生长素可通过促进乙烯合成来促进茎段细胞伸长。( × )
点拨:抑制茎段细胞伸长
9.植物生长调节剂是分子结构和生理效应与植物激素类似的物质。( × )
点拨:一类分子结构和生理效应与植物激素类似,另一类分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应。
10.植物生长调节剂都能提高作物产量、改善产品品质。( × )
点拨:不一定都能。
1 下图为用燕麦胚芽鞘进行的实验,下列判断正确的是( )
A. ①②是一组对照实验 B. 向右弯曲生长的是⑤
C. 既不生长也不弯曲的是①③ D. 单侧光能够对②④起作用
2 如图为燕麦胚芽鞘向光弯曲生长示意图,下列说法正确的是( )
A. 向光侧细胞较小是因为强光使生长素失去作用
B. 向光侧细胞分裂太快导致向光侧细胞体积较小
C. 胚芽鞘向光弯曲生长是因为背光侧细胞发生弯曲
D. 背光侧的生长素浓度起促进细胞伸长的作用
3 图甲表示生长素浓度与作用效应的关系;图乙表示将一株燕麦幼苗水平放置,培养一段时间后的生长情况;图丙表示燕麦胚芽鞘。下列有关叙述错误的是()
A. 由图甲可知,不同器官正常生长要求的最适生长素浓度不同
B. 由图甲可知,生长素浓度为10-9 mol/L时,抑制根的生长,促进芽的生长
C. 图乙中b侧的生长素浓度小于a侧,根向地生长体现了生长素作用的两重性
D. 图丙A段产生的生长素,可以向B段进行极性运输
4 有关“探究植物生长调节剂对插条生根的作用”实验的叙述,错误的是( )
A.在预实验中不需要设置用蒸馏水处理的对照组
B.在正式实验中,不同浓度生长素类生长调节剂处理组之间形成相互对照
C.处理时应该用生长素类生长调节剂溶液浸泡或沾蘸插条的基部
D.用于扦插的枝条长势和带有幼芽数量应大致相同
5 “苗长高二尺之上,打去‘冲天心’;旁条长尺半,亦打去心。叶叶不空,开花结实”,这是元代农书《农桑辑要》中记载的提高棉花产量的一项技术。该项操作通过去除植株顶端优势,塑造株型,改善种植通风透光条件,合理分配营养,多结铃、结大铃。去除顶端优势、调节营养物质分配都与生长素有关。下列相关叙述错误的是( )
A.棉花植株顶芽细胞中,存在“色氨酸→……→生长素”的代谢途径
B.打去“冲天心”,利于“旁条”合成生长素,促进“旁条”生长
C.适宜浓度的生长素能促进营养物质向棉铃运输,促进棉铃生长
D.生长素调节植物生长是通过调节相关基因的表达来实现的
6 某研学小组进行了2,4—D对扦插铁皮石斛种苗生根作用的探究实验。下列说法正确的是( )
A.插条保留相同数目的芽以避免养分竞争
B.插条的不同处理方法应避免使用较高浓度2,4—D
C.本实验不需要单独设置空白对照组
D.插条均应剪去多数叶片以避免蒸腾作用过度
7 研究表明,赤霉素(GA)与生长素(IAA)在促进植物生长等方面具有相似的效应,二者的关系如图所示(“+”表示促进,“-”表示抑制),下列有关叙述中不正确的是( )
A.在促进生长方面,GA和IAA表现为协同作用
B.GA可以通过促进束缚型IAA释放出游离型IAA而增加生长素的浓度
C.GA通过影响相关基因的表达发挥作用,IAA则直接参与细胞生长
D.GA可通过多种途径使得游离型IAA的含量保持较高水平
8 关于植物激素及其类似物在农业生产实践中的应用,符合实际的是( )
A. 黄瓜结果后,喷洒一定量的脱落酸可防止果实的脱落
B. 利用低浓度2,4-D作除草剂,可抑制农田中杂草的生长
C. 用一定浓度的赤霉素溶液处理黄麻、芦苇等植物,可使植株增高
D. 番茄开花后,喷洒一定浓度的乙烯利溶液,可促进子房发育成果实
9 为研究红光、红外光对莴苣种子萌发的影响,研究小组进行黑暗条件下莴苣种子萌发实验。莴苣种子发芽情况如下表所示。
组别
光照射处理方式
发芽情况
对照组
无光照
不发芽
组1
红光
发芽
组2
红光→红外光
不发芽
组3
红光→红外光→红光
发芽
组4
红光→红外光→红光→红外光
不发芽
据表分析,下列叙述错误的是( )
A.红光能促进种子萌发,而红外光抑制种子萌发
B.若种子对红光反应比红外光敏感,两种光交替处理后的莴苣种子置于自然光下,种子不能萌发
C.红光和红外光处理可能改变了种子内赤霉素的表达水平
D.实验结果表明,种子是否萌发取决于最后一次曝光波长
10 如图是A、B、C、D四种植物激素调节幼苗生长的示意图,以下叙述正确的是( )
A.激素D是乙烯,它能促进果实发育
B.A、B、C、D四种植物激素中,能促进植物生长的激素只有B和C
C.用相同浓度的激素C处理植物的不同部位,作用效果可能不同
D.激素C的前体物质是色氨酸,温特首先提取出了该物质
11 为了研究某些植物激素和非生物胁迫处理对番茄中Sly-miR1917(植物中存在的一种小RNA分子)及其靶基因SlCTR4sv3表达模式的影响,研究人员进行了相关实验并得到如图所示结果(图中聚乙二醇模拟的是干旱环境)。下列说法正确的是( )
A.植物生长发育的调控,仅由激素调节和环境因素调节共同完成
B.与Sly-miR1917相比,SlCTR4sv3对图中各植物激素的处理都更加敏感
C.聚乙二醇处理使SlCTR4sv3表达量增加引起的生理效应可能是叶表皮气孔关闭
D.随着激素浓度的增加,图中各激素对SlCTR4sv3表达量的影响逐渐增强
12 某些植物必须经过春化作用(用低温诱导促使植物开花)才能开花结实。下表是对冬小麦进行春化处理的研究结果。以下对研究结果的分析错误的是( )
处理方式
未经低温处理(第1组)
经低温处理(第2组)
先低温处理后高温处理(第3组)
检测结果
没有某些特殊蛋白质
有某些特殊蛋白质
出现某些特殊蛋白质,高温处理后这些蛋白质消失
现象
不能抽穗开花
抽穗开花
不能抽穗开花
A. 温度是决定冬小麦抽穗开花的环境因素
B. 高温可以解除冬小麦的春化作用
C. 春化作用产生的特殊蛋白质是低温诱导基因突变的结果
D. 北方春季补种的冬小麦只会长苗不会开花结果
13 下列关于环境因素参与植物生命活动的调节的叙述,错误的是( )
A.在植物受到光照射时,光敏色素结构改变并进入细胞核,影响特定基因的表达
B.光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程
C.温度参与树木年轮形成的调节,也参与冬小麦春化作用的调节
D.重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素,如根向地生长、茎背地生长等
14 下列是生长素发现的一系列实验(实验材料为燕麦胚芽鞘),请分析实验条件和现象,回答下列问题:
(1) A、B实验的推论是燕麦胚芽鞘尖端具有 。
(2) 若要证明感受光刺激的部位是尖端,则应选的实验组合是 。
(3) ( E 、F 实验的推论是 。上述实验体现了设计实验的单一变量原则,请你写出E 、F 实验的单一变量是 。
(4) A、G 实验的推论是向光性是由 造成的。
(5) 预测H 实验的现象是 ,预测该现象是依据实验 (填符号)。
15 人工合成的植物激素类似物常用于生产实践。某课题组研究了赤霉素(GA3)和生长素(IAA)对植物生长的影响,切取菟丝子茎顶端2.5cm长的部分(茎芽),置于培养液中无菌培养。实验分为A、B两组,分别培养至第1.8天,再用适宜浓度的激素处理30天,测量茎芽长度,结果如图。请回答下列问题:
(1)人工合成的植物激素类似物均可称为 ;IAA和GA3是植物细胞之间传递 的分子;环境因素也可参与调节植物的生命活动,如植物可以通过 作为受体感知光信号。
(2)用激素处理时,应将IAA加在 (填“培养液中”或“茎芽顶端”),原因是 。
(3)为了研究GA3的作用机理,有人用药物完全抑制DNA复制后,发现GA3诱导的茎芽伸长生长被抑制了54%,说明GA3可通过促进 影响茎芽伸长生长。
(4)分析B组数据,GA3和IAA对离体茎芽的伸长生长都表现出促进作用,这两种激素共同处理作用更为显著,分别是GA3、IAA单独处理的 、 倍,说明GA3和IAA在对茎芽伸长生长的作用上存在协同关系,此外植物激素之间的作用还有 关系。
16 请回答有关问题:
(1)“红柿摘下未熟,每篮用木瓜三枚放入,得气即发,并无涩味”。这种“气”是____________,主要作用是____________________________________。
(2)在芦苇生长期用一定浓度的____________溶液处理,可使芦苇纤维长度增加50%左右,获得更多造纸原料。
(3)各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。例如,生长素主要促进细胞核的分裂,而细胞分裂素主要促进细胞质的分裂,二者协调促进细胞分裂的完成,表现为____________作用。
(4)某兴趣小组做了一个实验,实验步骤如下:
①配制不同浓度的细胞分裂素(6-BA)溶液。
②将生长状态一致的吊兰均分成4组,分别置于配制好的6-BA溶液中,置于相同且适宜的环境中培养。
③在培养的第1、3、5天分别观察测量吊兰不定根的生长发育情况,各组根的伸长量(后一次的测量数减去前一次的测量数)如下表。
时间
伸长量(mm)
6-BA
浓度(mg/L)
第1天
第3天
第5天
0
11.42
20.58
18.71
10
10.24
5.25
1.14
50
8.55
3.62
0.52
100
7.41
1.39
0.23
④分析表中数据发现6-BA可抑制吊兰不定根的伸长,且随着____________和____________的增加,抑制程度____________。
⑤有同学进一步提出问题:______________________________________________________?他在上述实验的基础上设计实验验证该假设,实验设计思路是:向不同浓度的6-BA溶液中加入等量的某固定浓度的生长素溶液,观察并测量各组不定根的伸长量。
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第5章 植物生命活动的调节
1 生长素的发现过程
(1)达尔文父子的实验(19世纪末)
①实验材料:金丝雀虉(yì)草(一种禾本科植物)的胚芽鞘。
该实验的对照组为①,实验组为②③④;
①②对照,自变量为有无尖端,说明胚芽鞘的向光弯曲生长与尖端有关;
①③对照,自变量为尖端有无遮光,说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端感受单侧光有关;
③④对照,自变量为遮光部位;
①③④对照,说明胚芽鞘的感光部位在尖端;
②实验分析及结论
胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递了某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快。
(感光部位在尖端;弯曲生长的部位是尖端下部伸长区)
(2)鲍森.詹森(1913年)
实验结论:胚芽鞘尖端产生的“影响”,可以透过琼脂片传递给下部。
(3)拜尔(1918年)
实验结论:胚芽鞘弯曲生长,是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
(4)温特(1926年)
实验结论:胚芽鞘弯曲生长确实由一种化学物质引起的,并把这种物质命名为生长素。
(5)生长素的发现过程总结
(6)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
“三看法”判断胚芽鞘生长情况
(7)向光性原因分析
植物向光性是由生长素分布不均匀造成的: 单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀,从而造成向光弯曲。
2 植物激素
概念:由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,叫作植物激素。
动物激素和植物激素的比较
项目
植物激素
动物激素
合成部位
无专门的分泌器官
内分泌腺或内分泌细胞
作用部位
没有特定的器官
特定的器官、组织
运输途径
极性 运输、 非极性 运输和
运输
随血液循环( 体液 )运输
化学本质
有机小分子(注意:不是蛋白质(常考))
蛋白质类、 类固醇 、氨基酸衍生物等
3生长素的合成、运输、分布
(1)生长素主要的合成部位:芽、幼嫩的叶、发育中的种子。
(2)生长素由 色氨酸 经过一系列反应转变而来。
(3)生长素的运输特点
①横向运输:
原因:在单侧光、重力等单一方向的刺激。
部位:根尖、茎尖等生长素产生部位。
②极性运输:
部位:胚芽鞘、芽、幼叶和幼根。
方向:只能从植物体形态学上端向形态学下端运输。
方式:主动运输。
③非极性运输:成熟组织中(如韧皮部),通过输导组织进行。
【拓展延伸】为了证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,一位同学设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素,请思考下列问题:
(1)本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?为什么?
提示:不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运输到形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运输到形态学上端”。
(2)欲得出上述结论应怎样改进实验更具说服力?
(3)分布 生长素在植物各器官中都有分布,但相对集中分布在生长旺盛的部位。(如:胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处)
4生长素的生理作用
(1)作用方式:给细胞传达信息,起着调节细胞生命活动的作用。
(2)作用机理:
(3)作用表现:
①在细胞水平:促进细胞 伸长生长 、诱导 细胞分化 等。
②在器官水平:影响器官的生长、发育,如促进 侧根和不定根 发生,影响 花、叶和果实发育 等。
(4)作用特点:一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,浓度过高时则会抑制生长。
图1中曲线表示不同浓度的生长素对同一器官的影响,a、c、e、f点代表的含义分别是什么?
提示:a点:较低浓度促进生长;c点:促进作用最强;e点:既不促进、也不抑制;f点:较高浓度抑制生长。
细胞的成熟程度:幼嫩 的细胞对生长素敏感,衰老细胞比较迟钝。器官的种类:不同器官对生长素的敏感程度不同。不同种类植物对生长素的敏感程度不同双子叶植物>单子叶植物。
用生长素类调节剂来杀死单子叶农作物中的双子叶杂草,最适宜浓度为c点对应的浓度。
(5)作用特点的典型实例
①顶端优势
A 概念:顶芽优先生长, 侧芽的发育受抑制 的现象。
B 形成原因
C解除顶端优势: 去除顶芽 。
去除顶芽后侧芽处的生长素浓度降低,于是侧芽萌动、加快生长。
维持顶端优势:需要长高的植物(如木材):保留顶端优势。
②根的向地性和茎的背地性:
A茎部:A和B处的生长素浓度: B>A ;生长速度:B>A 。
原因:由于重力的影响,茎的近地侧生长素含量比背地侧多,导致近地侧生长速度快于背地侧
B根部:C和D处的生长素浓度:D>C ;生长速度 C>D 。
原因:由于重力的影响,根的背地侧生长素含量比向光侧多,由于根对生长素浓度比较敏感,低浓度促进生长,高浓度抑制生长,导致背地侧生长速度快于近地侧。
能体现生长素生理作用两重性的实例有顶端优势、根的向地性等。茎的背地性不能体现生长素生理作用的两重性,因为近地侧和远地侧的生长素浓度都是促进茎的生长。
5 其他植物激素
Ⅰ其他植物激素种类和作用
(1)赤霉素(GA)
植物激素种类
合成部位
主要作用
赤霉素
幼芽、幼根和未成熟的种子
①促进细胞伸长,从而引起植株增高;
②促进细胞分裂与分化;
③促进种子萌发、开花和果实发育。
(2)细胞分裂(CTK)
植物激素种类
合成部位
主要作用
细胞分裂素
主要是根尖
①促进细胞分裂;
②促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成
(3)乙烯(ETH)
植物激素种类
合成部位
主要作用
乙烯
植物体各个部位
①促进果实成熟;
②促进开花;
③促进叶、花、果实脱落
(4)脱落酸(ABA)
植物激素种类
合成部位
主要作用
脱落酸
根冠、萎蔫的叶片等
①抑制细胞分裂;
②促进气孔关闭;
③促进叶和果实的衰老和脱落;
④维持种子休眠
(5)油菜素内酯(第六类植物激素)
①促进茎、叶细胞的扩展和分裂;
②促进花粉管生长、种子萌发等。
Ⅱ植物激素间的相互作用
(1)在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
①在细胞分裂起作用的激素
②促进细胞伸长的激素
③生长素和乙烯相互作用:生长素浓度升高到一定值时,会促进乙烯合成;乙烯含量的升高,反过来抑制生长素的作用。
(2)在植物各器官中同时存在着多种植物激素,决定器官生长、发育的,往往不是某种激素的绝对含量,而是不同激素的相对含量。
(3)在植物生长发育过程中,不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。
6 植物生长调节剂及其应用
(1)植物生长调节剂
①概念:由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
植物生长调节剂不属于植物激素
②优点:原料广泛 、容易合成、效果稳定 。
植物体内没有相应的分解它们的酶,因而可以持续作用较长时间。
③缺点:
A 植物生长调节剂使用不当,则可能影响作物产量和产品品质。
B 过量使用植物生长调节剂,还可能对人体健康和环境带来不利影响。
④类型:
A一类分子结构和生理效应与植物激素类似,如吲哚丁酸;
B另一类分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如α-萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
植物生长调节剂
对应激素
应用
赤霉素
赤霉素
用赤霉素处理大麦,可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,进而生产啤酒
膨大剂
细胞分裂素和赤霉素
会使水果长势加快,个头变大,加快水果成熟,使其提前上市。但使用膨大剂的水果与正常水果相比,口感较差,汁水较少,甜味不足,而且不宜长时间储存
青鲜素
细胞分裂素
青鲜素可以延长马铃薯、大蒜、洋葱储藏期(抑制发芽),但可能有副作用
乙烯利
乙烯
用于催熟果实
(2)植物生长调节剂在生产中的应用
①植物生长调节剂应用领域广,对于提高作物产量、改善产品品质等,都起到很好的作用。
②施用植物生长调节剂还能减轻人工劳动,如减少园林植物的修剪次数。
(3)使用植物生长调节剂时应注意:
①根据实际情况,选择适当的植物生长调节剂。
②综合考虑施用目的、效果和毒性,调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
7 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
原理:适宜浓度的NAA溶液促进插条生根,浓度过高或过低都不利于插条生根。
(2)变量:
自变量:不同浓度的生长素类似物。
因变量:枝条生根数或根的长度。
无关变量:实验对象自身因素(枝条的发育程度、枝条长度、枝条上保留的芽的数量)、环境因素(温度、培养液的浓度和量、培养时间)。
(3)选材:
A进行扦插时,选择留有几个芽和幼叶的枝条(芽和叶能产生生长素)
注意:去掉成熟叶片,降低蒸腾作用,保持植物体内的水分平衡。
B每组至少3个枝条
注意:避免实验的偶然性,减少实验误差。
C 处理扦插枝条的方法:
(4)实验过程:
预实验:进行时间:正式实验前。目的:a.为进一步的实验摸索条件;b.检验实验设计的科学性和可行性。
预实验必须像正式实验一样认真进行才有意义!
例如:探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时,通过预实验确定有效浓度的大致范围,可为确定最适浓度打下基础。
(5)实验结果:
分析结果:由右图曲线可知,促进扦插枝条生根的最适浓度是A点对应的生长素类调节剂浓度,在A点两侧,存在促进生根效果相同的两个不同浓度。
8环境因素参与调节植物的生命活动
(1) 光对植物生长发育的影响
①光是植物进行光合作用的能量来源。
②光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育(种子萌发、植株生长、开花、衰老)的全过程。
③植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的一种)
A化学本质:蛋白质(色素—蛋白复合体)
B分布:植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富。
C 吸收光的类型:主要是红光和远红光。
④调控过程
A光敏色素被激活,结构发生变化;
B信号经过转导,传递到细胞核内;
C细胞核内特定基因的转录变化;
D表现出生物学效应。
(2) 温度对植物生长发育的影响
①植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的,温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动,从而参与调节植物的生长发育。
②植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
③温度参与植物生长发育的调节
A 年轮形成的原因是:在春夏季细胞分裂快、细胞体积大,在树干上形成颜色较浅的带;在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小,树干上形成颜色较深的带。
B 春化作用:经历一段时间的低温诱导促进植物开花的作用。
光合作用:夏日正午光照充足,但因蒸腾作用强,气孔关闭,CO2进入叶片受阻,光合作用反而弱。
叶片变黄、脱落:落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
(3) 重力对植物生长发育的影响
①重力是调节植物植物生长发育和形态建成的重要环境因素
②调节机制:植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向。
“淀粉—平衡石”假说:
(4 ) 植物生长发育的整体调控
植物生命活动的调节是由哪三个方面如何相互作用、协调配合完成的?
植物生长发育的调控,是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
1.植物生长素的化学本质是蛋白质( × )
提示:植物生长素的化学本质是有机小分子
2.温特的实验进一步证明了胚芽鞘的弯曲生长确实是吲哚乙酸引起的,并把这种物质命名为生长素( × )
提示:没有证明胚芽鞘的弯曲生长是吲哚乙酸引起的
3.胚芽鞘弯曲生长是由尖端下部生长素产生不均匀造成的( × )
提示:胚芽鞘尖端产生生长素
4.幼芽、幼叶和种子都能产生大量的生长素( × )
点拨:微量
5.生长素的极性运输不需要ATP水解提供能量( × )
点拨:需要
6.乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用。( × )
点拨:乙烯促进果实成熟
7.果实生长发育和成熟受多种激素调节,其中脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落。( × )
点拨:抑制细胞分裂
8.生长素可通过促进乙烯合成来促进茎段细胞伸长。( × )
点拨:抑制茎段细胞伸长
9.植物生长调节剂是分子结构和生理效应与植物激素类似的物质。( × )
点拨:一类分子结构和生理效应与植物激素类似,另一类分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应。
10.植物生长调节剂都能提高作物产量、改善产品品质。( × )
点拨:不一定都能。
1 下图为用燕麦胚芽鞘进行的实验,下列判断正确的是( )
A. ①②是一组对照实验 B. 向右弯曲生长的是⑤
C. 既不生长也不弯曲的是①③ D. 单侧光能够对②④起作用
【答案】A
【解析】 ①②是一组对照实验,证明胚芽鞘的尖端是感受光刺激的部位,A 正确;①②③④⑤组的胚芽鞘的生长情况依次是直立生长、向右弯曲生长、既不生长也不弯曲、直立生长和向左弯曲生长, B 、C 错误;含有一定浓度生长素的琼脂块不能完全替代胚芽鞘尖端的作用,其中的生长素只能进行极性运输,在单侧光照射下不能横向运输,因此单侧光对④不起作用,D 错误。故选A
2 如图为燕麦胚芽鞘向光弯曲生长示意图,下列说法正确的是( )
A. 向光侧细胞较小是因为强光使生长素失去作用
B. 向光侧细胞分裂太快导致向光侧细胞体积较小
C. 胚芽鞘向光弯曲生长是因为背光侧细胞发生弯曲
D. 背光侧的生长素浓度起促进细胞伸长的作用
【答案】D
[解析] 向光侧细胞较小是因为单侧光照射使生长素在背光侧分布较多,而不是强光使生长素失去作用,A 错误;由题图可知,向光侧与背光侧的细胞数量相近,说明向光侧细胞体积较小与细胞分裂关系不大,B 错误;与向光侧的细胞长度相比,背光侧的细胞较长,说明背光侧的生长素浓度促进了背光侧细胞的伸长,C 错误,D 正确。故选D
3 图甲表示生长素浓度与作用效应的关系;图乙表示将一株燕麦幼苗水平放置,培养一段时间后的生长情况;图丙表示燕麦胚芽鞘。下列有关叙述错误的是()
A. 由图甲可知,不同器官正常生长要求的最适生长素浓度不同
B. 由图甲可知,生长素浓度为10-9 mol/L时,抑制根的生长,促进芽的生长
C. 图乙中b侧的生长素浓度小于a侧,根向地生长体现了生长素作用的两重性
D. 图丙A段产生的生长素,可以向B段进行极性运输
【答案】B
【解析】由图甲可知,不同器官(根和芽)正常生长要求的最适生长素浓度不同,A正确;由图甲可知,生长素浓度为10-9 mol/L时,对根和芽的作用都是促进生长,B错误;燕麦幼苗平放后,重力因素导致产生的生长素发生横向运输,所以图乙中b侧的生长素浓度小于a侧;由于根对生长素很敏感,所以a侧抑制生长,b侧促进生长,根向地生长体现了生长素作用的两重性,C正确;生长素的极性运输是指只能从形态学上端,运往形态学下端,所以图丙A段产生的生长素,可以向B段进行极性运输,D正确。故选B。
4 有关“探究植物生长调节剂对插条生根的作用”实验的叙述,错误的是( )
A.在预实验中不需要设置用蒸馏水处理的对照组
B.在正式实验中,不同浓度生长素类生长调节剂处理组之间形成相互对照
C.处理时应该用生长素类生长调节剂溶液浸泡或沾蘸插条的基部
D.用于扦插的枝条长势和带有幼芽数量应大致相同
【答案】A
【解析】预实验是在正式实验之前,用标准物质或只用少量样品进行实验,以便摸出最佳的实验条件,为正式实验打下基础;预实验需要设置用蒸馏水处理的对照组。本实验的自变量是生长素类似物的浓度,而在预实验时浓度梯度较大,需要蒸馏水这组作为空白对照,来确定最适生长素类似物的浓度范围,A错误;
在正式实验中,不同浓度生长素类似物之间形成相互对照,生根最多的为最适浓度,B正确;处理时应该用生长素类似物溶液浸泡或沾蘸插条的基部(形态学下端,即作用部位),C正确;用于扦插的枝条长势和带有幼芽数量应大致相同,即保持无关变量相同且适宜,D正确。故选A。
5 “苗长高二尺之上,打去‘冲天心’;旁条长尺半,亦打去心。叶叶不空,开花结实”,这是元代农书《农桑辑要》中记载的提高棉花产量的一项技术。该项操作通过去除植株顶端优势,塑造株型,改善种植通风透光条件,合理分配营养,多结铃、结大铃。去除顶端优势、调节营养物质分配都与生长素有关。下列相关叙述错误的是( )
A.棉花植株顶芽细胞中,存在“色氨酸→……→生长素”的代谢途径
B.打去“冲天心”,利于“旁条”合成生长素,促进“旁条”生长
C.适宜浓度的生长素能促进营养物质向棉铃运输,促进棉铃生长
D.生长素调节植物生长是通过调节相关基因的表达来实现的
【答案】B
【解析】顶芽等幼嫩细胞,能利用色氨酸作原料经过一系列过程合成生长素,A正确;顶端优势的形成原因是顶芽合成的生长素运输并积累在侧芽,侧芽生长素浓度过高,生长被抑制,打去“冲天心”,能降低侧芽生长素浓度,促进侧芽生长发育成“旁条”,B错误;生长素能调节营养物质分配,因而适宜浓度的生长素能促进营养物质向棉铃运输,促进棉铃生长,C正确;生长素等植物激素通过调节相关基因的表达来调节植物的生命活动,D正确。故选B。
6 某研学小组进行了2,4—D对扦插铁皮石斛种苗生根作用的探究实验。下列说法正确的是( )
A.插条保留相同数目的芽以避免养分竞争
B.插条的不同处理方法应避免使用较高浓度2,4—D
C.本实验不需要单独设置空白对照组
D.插条均应剪去多数叶片以避免蒸腾作用过度
【答案】D
【解析】在促进扦插枝条生根的实验中,为提高扦插枝条的成活率,常常去掉插条上的多数叶片以降低其蒸腾作用,同时要保留3-4个芽,因为芽能产生生长素,有利于插条生根。用不同浓度的生长素处理插条时,常常选择不同的方法,若生长素浓度较低,则采用浸泡法,若生长素浓度较高,则采用沾蘸法。为提高扦插枝条的成活率,插条一般保留3-4个芽,因为芽能产生生长素,有利于插条生根,避免对实验结果造成影响,A错误;较高浓度的2,4—D可以选用沾蘸法,低浓度2,4—D可以选用浸泡法,B错误;本实验需要单独设置空白对照组,C错误;当插条上叶片较多时,蒸腾作用过于旺盛,导致插条失水过多死亡,因此应剪去多数叶片以降低蒸腾作用,D正确。故选D。
7 研究表明,赤霉素(GA)与生长素(IAA)在促进植物生长等方面具有相似的效应,二者的关系如图所示(“+”表示促进,“-”表示抑制),下列有关叙述中不正确的是( )
A.在促进生长方面,GA和IAA表现为协同作用
B.GA可以通过促进束缚型IAA释放出游离型IAA而增加生长素的浓度
C.GA通过影响相关基因的表达发挥作用,IAA则直接参与细胞生长
D.GA可通过多种途径使得游离型IAA的含量保持较高水平
【答案】C
【解析】题图分析,该图表示赤霉素、生长素促进生长的协调作用机理,①GA通过促进IAA合成的前提物质色氨酸的形成,进而促进植物细胞合成游离状态的IAA合成而促进植物生长;②GA促进束缚型IAA转化成游离型IAA,而促进植物生长;③GA还可以通过降低了IAA氧化酶的活性,阻止IAA的分解,从而延长IAA作用的时间,可见GA和IAA在促进生长方面表现为协同作用。结合图示可以看出,GA能通过促进游离型IAA的含量进而促进生长,可见,在促进生长方面,GA和IAA表现为协同作用,A正确;由图可知,GA可以通过促进束缚型IAA释放出游离型IAA而增加生长素的浓度,这说明束缚型IAA可能具有平衡植物体内IAA浓度的作用,B正确;GA可能通过影响相关基因的表达进而对生长素的含量做出调节,从而促进生长,而IAA作为激素,只起调节代谢的作用,不直接参与细胞生长,C错误;由图分析可知,GA可通过多种途径使得游离型IAA的含量保持较高水平,进而促进生长,D正确。故选C。
8 关于植物激素及其类似物在农业生产实践中的应用,符合实际的是( )
A. 黄瓜结果后,喷洒一定量的脱落酸可防止果实的脱落
B. 利用低浓度2,4-D作除草剂,可抑制农田中杂草的生长
C. 用一定浓度的赤霉素溶液处理黄麻、芦苇等植物,可使植株增高
D. 番茄开花后,喷洒一定浓度的乙烯利溶液,可促进子房发育成果实
【答案】C
【解析】脱落酸能抑制细胞分裂,促进叶和果实的衰老和脱落,A错误;利用高浓度2,4-D作除草剂,可抑制农田中杂草生长,因为高浓度抑制生长,低浓度促进生长,B错误;赤霉素的生理作用是促进细胞伸长,从而引起茎秆伸长和植物增高。用一定浓度的赤霉素溶液处理芦苇等植物可使植株增高,C正确;番茄开花后,喷洒一定浓度的生长素类似物溶液,可促进子房发育成果实。乙烯利是催熟剂,促进果实成熟,D错误。故选C。
9 为研究红光、红外光对莴苣种子萌发的影响,研究小组进行黑暗条件下莴苣种子萌发实验。莴苣种子发芽情况如下表所示。
组别
光照射处理方式
发芽情况
对照组
无光照
不发芽
组1
红光
发芽
组2
红光→红外光
不发芽
组3
红光→红外光→红光
发芽
组4
红光→红外光→红光→红外光
不发芽
据表分析,下列叙述错误的是( )
A.红光能促进种子萌发,而红外光抑制种子萌发
B.若种子对红光反应比红外光敏感,两种光交替处理后的莴苣种子置于自然光下,种子不能萌发
C.红光和红外光处理可能改变了种子内赤霉素的表达水平
D.实验结果表明,种子是否萌发取决于最后一次曝光波长
【答案】B
【解析】分析表格可知,1组和3组均发芽,2组和4组不发芽,可推测莴苣种子发芽与否,与最后一次照射的是红光还是红外光密切相关,最后一次是红光则会发芽,最会一次是红外光,则不发芽。红光照射下莴苣种子发芽,红外光照射后不发芽,红外光照射后再提供红光照射会发芽,故可得出结论红光促进莴苣种子发芽,红外光抑制莴苣种子发芽,A错误;若种子对红光反应比红外光敏感,两种光交替处理后的莴苣种子置于自然光下,种子能不能萌发取决于最后一次曝光波长,B错误;红光照射下莴苣种子发芽,红外光照射后不发芽,红光和红外光处理可能抑制核内赤霉素基因的表达进而影响种子的萌发,C正确;组3和组4实验结果比较表明,种子是否萌发取决于最后一次曝光波长,D正确。故选B。
10 如图是A、B、C、D四种植物激素调节幼苗生长的示意图,以下叙述正确的是( )
A.激素D是乙烯,它能促进果实发育
B.A、B、C、D四种植物激素中,能促进植物生长的激素只有B和C
C.用相同浓度的激素C处理植物的不同部位,作用效果可能不同
D.激素C的前体物质是色氨酸,温特首先提取出了该物质
【答案】C
【解析】C为生长素,当生长素浓度增加到一定值时,就会促进乙烯的合成,从而抑制细胞的伸长,因此D为乙烯,乙烯主要作用是促进果实成熟,A错误;A是细胞分裂素,B是赤霉素,C是生长素,D是乙烯的合成,能促进植物生长的激素有ABC,B错误;C为生长素,植物的不同部位对生长素的敏感性不同,用相同浓度的生长素处理植物的不同部位,其作用效果可能不同,C正确;激素C是生长素,生长素的前体物质是色氨酸,温特只是提出了生长素概念,没有说明其成分,D错误。故选C。
11 为了研究某些植物激素和非生物胁迫处理对番茄中Sly-miR1917(植物中存在的一种小RNA分子)及其靶基因SlCTR4sv3表达模式的影响,研究人员进行了相关实验并得到如图所示结果(图中聚乙二醇模拟的是干旱环境)。下列说法正确的是( )
A.植物生长发育的调控,仅由激素调节和环境因素调节共同完成
B.与Sly-miR1917相比,SlCTR4sv3对图中各植物激素的处理都更加敏感
C.聚乙二醇处理使SlCTR4sv3表达量增加引起的生理效应可能是叶表皮气孔关闭
D.随着激素浓度的增加,图中各激素对SlCTR4sv3表达量的影响逐渐增强
【答案】C
【解析】植物生长发育的调控由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成。对于多细胞植物体来说,细胞与细胞之间、器官和器官之间的协调、需要通过激素传递信息。激素作为信息分子,会影响基因的表达,从而起到调节作用,同时激素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响。
植物生长发育的调控由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成,A错误;与对照组相比,用赤霉素、水杨酸、聚乙二醇等激素处理后,SlCTR4sv3的表达量变化明显,说明SlCTR4sv3对赤霉素、水杨酸、聚乙二醇等激素更敏感,但用脱落酸处理后,Sly-miR1917的表达量变化明显,说明Sly-miR1917对脱落酸更敏感,B错误;聚乙二醇在实验中的作用是模拟干旱环境,在干旱环境下,SlCTR4sv3的相对表达量大幅增加,可见其对植物抗旱有一定作用,作用效果可能是引起气孔关闭,C正确;图中各激素对SlCTR4sv3表达量的影响存在差异,但不能推断出随着激素浓度增加该影响会逐渐增强,因为并没有探究不同浓度的各种激素对SlCTR4sv3表达量的影响,D错误。故选C。
12 某些植物必须经过春化作用(用低温诱导促使植物开花)才能开花结实。下表是对冬小麦进行春化处理的研究结果。以下对研究结果的分析错误的是( )
处理方式
未经低温处理(第1组)
经低温处理(第2组)
先低温处理后高温处理(第3组)
检测结果
没有某些特殊蛋白质
有某些特殊蛋白质
出现某些特殊蛋白质,高温处理后这些蛋白质消失
现象
不能抽穗开花
抽穗开花
不能抽穗开花
A. 温度是决定冬小麦抽穗开花的环境因素
B. 高温可以解除冬小麦的春化作用
C. 春化作用产生的特殊蛋白质是低温诱导基因突变的结果
D. 北方春季补种的冬小麦只会长苗不会开花结果
【解析】C
【解析】第1组未经低温处理,冬小麦不能抽穗开花,而第2组经低温处理,冬小麦抽穗开花,说明温度是决定冬小麦抽穗开花的环境因素,A 正确;第2组经低温处理,冬小麦抽穗开花,而第3组先低温处理后高温处理,冬小麦不能抽穗开花,说明高温可以解除冬小麦的春化作用,B 正确;春化作用中能产生特殊蛋白质,是因为合成特殊蛋白质的基因在低温条件下才能表达,而不是由基因突变引起的,C 错误;北方春季补种的冬小麦只会长苗不会开花结果,因为没有经过低温处理,D 正确。
13 下列关于环境因素参与植物生命活动的调节的叙述,错误的是( )
A.在植物受到光照射时,光敏色素结构改变并进入细胞核,影响特定基因的表达
B.光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程
C.温度参与树木年轮形成的调节,也参与冬小麦春化作用的调节
D.重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素,如根向地生长、茎背地生长等
【答案】A
【解析】在植物受到光照射时,光敏色素的结构会发生变化,这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内(光敏色素不会进入细胞核),影响特定基因的表达,从而表现出生物学效应,A错误;对植物来说,光不只是起提供能量的作用,还能作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程,B正确;年轮的形成原因是在春夏季细胞分裂快,细胞体积大,在树干上形成颜色较浅的带,在秋冬季细胞分裂慢,细胞体积较小,树干上形成颜色较深的带,可见温度参与树木年轮形成的调节;像冬小麦、冬大麦、蕙兰等植物在生长期需要经历一段时期的低温才能开花,说明温度也参与冬小麦春化作用的调节,C正确;植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长发育和形态建成,如根向地生长、茎背地生长等,D正确。故选A。
14 下列是生长素发现的一系列实验(实验材料为燕麦胚芽鞘),请分析实验条件和现象,回答下列问题:
(1) A、B实验的推论是燕麦胚芽鞘尖端具有 。
(2) 若要证明感受光刺激的部位是尖端,则应选的实验组合是 。
(3) ( E 、F 实验的推论是 。上述实验体现了设计实验的单一变量原则,请你写出E 、F 实验的单一变量是 。
(4) A、G 实验的推论是向光性是由 造成的。
(5) 预测H 实验的现象是 ,预测该现象是依据实验 (填符号)。
【答案】(1) 向光性 (2)C 、D ( 或A 、C 、D ) (3)胚芽鞘尖端产生了某种促进生长的物质
(4) 单侧光引起某种物质分布不均匀 (5)向右弯曲生长 C 、D 、G
[解析](1)A、B 实验中A 在单侧光的照射下弯向光源生长,B 虽然有单侧光照射,但整个植株被不透光的装置罩住,可以说明胚芽鞘尖端具有向光性。
(2)要证明感光部位是尖端,尖端是否接受光照是自变量,故应选的实验组合是C 、D 或A 、C 、D 。
(3)E 实验中琼脂块没有接触过胚芽鞘尖端,F 实验中琼脂块接触过胚芽鞘尖端,E 、F 实验中的单一变量是琼脂块是否接触过胚芽鞘尖端,则E 、F 实验的结果不同说明胚芽鞘尖端产生了某种促进胚芽鞘生长的物质。
(4)A 和G 实验中胚芽鞘弯曲生长,G 中接触过胚芽鞘的琼脂块放在胚芽鞘切面右侧引起弯曲生长,可以说明向光性是由单侧光引起某种物质分布不均匀造成的。
(5)H 实验中是接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在胚芽鞘切面左侧,故燕麦胚芽鞘应该向右弯曲生长。胚芽鞘向光弯曲生长的实质是单侧光引起的生长素的分布不均匀。尖端既是产生生长素的部位也是感受光刺激的部位,所以由 C 、D 、G实验可以判断H 实验的现象是燕麦胚芽鞘应该向右侧弯曲生长。
15 人工合成的植物激素类似物常用于生产实践。某课题组研究了赤霉素(GA3)和生长素(IAA)对植物生长的影响,切取菟丝子茎顶端2.5cm长的部分(茎芽),置于培养液中无菌培养。实验分为A、B两组,分别培养至第1.8天,再用适宜浓度的激素处理30天,测量茎芽长度,结果如图。请回答下列问题:
(1)人工合成的植物激素类似物均可称为 ;IAA和GA3是植物细胞之间传递 的分子;环境因素也可参与调节植物的生命活动,如植物可以通过 作为受体感知光信号。
(2)用激素处理时,应将IAA加在 (填“培养液中”或“茎芽顶端”),原因是 。
(3)为了研究GA3的作用机理,有人用药物完全抑制DNA复制后,发现GA3诱导的茎芽伸长生长被抑制了54%,说明GA3可通过促进 影响茎芽伸长生长。
(4)分析B组数据,GA3和IAA对离体茎芽的伸长生长都表现出促进作用,这两种激素共同处理作用更为显著,分别是GA3、IAA单独处理的 、 倍,说明GA3和IAA在对茎芽伸长生长的作用上存在协同关系,此外植物激素之间的作用还有 关系。
【答案】(1) 植物生长调节剂 信号 光敏色素(2) 茎芽顶端 在幼嫩组织中,生长素只能进行极性运输
(3)细胞伸长和细胞分裂 (4) 3.6 18 拮抗
[解析]分析图可以得出的结论是IAA和GA3均能促进茎的伸长生长;GA3促进效应比IAA大。
(1)人工合成的植物激素类似物是植物生长调节剂;IAA和GA3是植物激素,是植物细胞之间传递信号的分子;植物可以通过光敏色素作为受体感知光信号。
(2)用激素处理时,应用IAA处理茎芽顶端而不是加在培养液中,原因是在幼嫩组织中,生长素只能进行极性运输,由形态学上端运输到形态学下端。
(3)为了研究GA3的作用机理,有人用药物完全抑制DNA复制后,发现诱导的茎伸长生长被抑制了54%,这说明GA3是通过促进细胞伸长和细胞分裂影响茎芽伸长生长。
(4)分析图中数据可知,与空白对照相比,GA3和IAA的离体茎芽的生长较快,说明二者均能促进生长;B组实验中两种激素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用是13-4.0=9cm,GA3、IAA单独处理促进伸长作用分别是6.5-4=2.5cm、4.5-4=0.5cm,因此两种激素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用与GA3、IAA单独处理的倍数分别为9÷2.5=3.6倍、9÷0.5=18倍。激素之间存在协同和拮抗关系。
16 请回答有关问题:
(1)“红柿摘下未熟,每篮用木瓜三枚放入,得气即发,并无涩味”。这种“气”是____________,主要作用是____________________________________。
(2)在芦苇生长期用一定浓度的____________溶液处理,可使芦苇纤维长度增加50%左右,获得更多造纸原料。
(3)各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。例如,生长素主要促进细胞核的分裂,而细胞分裂素主要促进细胞质的分裂,二者协调促进细胞分裂的完成,表现为____________作用。
(4)某兴趣小组做了一个实验,实验步骤如下:
①配制不同浓度的细胞分裂素(6-BA)溶液。
②将生长状态一致的吊兰均分成4组,分别置于配制好的6-BA溶液中,置于相同且适宜的环境中培养。
③在培养的第1、3、5天分别观察测量吊兰不定根的生长发育情况,各组根的伸长量(后一次的测量数减去前一次的测量数)如下表。
时间
伸长量(mm)
6-BA
浓度(mg/L)
第1天
第3天
第5天
0
11.42
20.58
18.71
10
10.24
5.25
1.14
50
8.55
3.62
0.52
100
7.41
1.39
0.23
④分析表中数据发现6-BA可抑制吊兰不定根的伸长,且随着____________和____________的增加,抑制程度____________。
⑤有同学进一步提出问题:______________________________________________________?他在上述实验的基础上设计实验验证该假设,实验设计思路是:向不同浓度的6-BA溶液中加入等量的某固定浓度的生长素溶液,观察并测量各组不定根的伸长量。
【答案】 (1)乙烯 促进果实成熟 (2)赤霉素 (3)协同 (4)④浓度 时间(天数) 增强 ⑤生长素与细胞分裂素的比值降低会抑制吊兰不定根的伸长吗
【解析】(1)根据题意分析,释放的气体与促进果实成熟有关,说明这种“气”是乙烯,主要作用是促进果实成熟。(2)根据植物激素的生理作用可知,能促进植物茎干生长增高的植物激素主要是赤霉素,所以在芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理,可使芦苇纤维长度增加50%左右。(4)④据题意可知,本实验研究不同浓度的细胞分裂素(6-BA)溶液对吊兰不定根的生长发育的影响,自变量为6-BA浓度和培养时间,因变量为根的伸长量,结合表格数据可知:6-BA能抑制吊兰不定根的伸长,且随着6-BA溶液浓度的增加和处理时间的延长,吊兰不定根伸长量越小,说明其抑制程度越大。⑤向不同浓度的6-BA溶液中加入等量的某固定浓度的生长素溶液,观察并测量各组不定根的伸长量,目的是研究生长素与细胞分裂素的比值降低对吊兰不定根伸长的影响。
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