内容正文:
植物生命活动的调节
第5章
章首——把握知识逻辑
本章内容从介绍植物生长素入手,详细介绍其发现过程、合成运输和分布,以及生理作用等。其他植物激素的作用特点和植物生长素相似,对其他几种植物激素的种类和作用进行了简要介绍。在介绍植物激素时,教材的落脚点是植物激素对生命活动的“调节”,因此,非常重视阐释“植物激素间的相互作用”,反映对生命活动的认识不能简单地以线性思维去判断,而是要把它们放到“复杂网络”中去理解它们的调节作用。在介绍完各类植物激素之后,教材再介绍“植物生长调节剂的应用”,引导同学们关注有关植物激素调节知识与生产、生活的关系。此后,教材再安排“环境因素参与调节植物的生命活动”,以帮助同学们更加全面理解植物生命活动的调节。
第1节
植物生长素
1.分析植物生长素的发现过程,阐明其中蕴含的科学本质。
2.概述植物生长素的合成、运输、分布和作用,阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观。
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦·学案(一) 植物向光性的原因是什么
聚焦·学案(二) 生长素的合成、运输与分布
随堂小结 ——即时回顾与评价
聚焦·学案(三) 生长素具有什么作用
5
课时达标评价
NO.1
聚焦·学案(一) 植物向光性的原因是什么
基础—自主学习
[助读教材]
1.植物向光性的含义
在________照射下,植物朝向______方向生长的现象。
单侧光
光源
2.植物向光性的发现过程
科学家 实验过程 实验结论及分析
达尔文父子 单侧光照射使胚芽鞘尖端产生某种刺激,对下部产生
“影响”,使胚芽鞘出现向光性弯曲
达尔文父子 胚芽鞘感受光刺激的部位是胚芽鞘的_____
鲍森·詹森 胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部
续表
尖端
拜尔 胚芽鞘的弯曲生长,是因为尖端产生的影响在其下部___________造成的
温特 胚芽鞘的弯曲生长是由一种化学物质引起的,并将这种物质命名为_______
其他
科学家 从人尿、植物体中分离出能促进植物生长的物质 与生长素作用相同的化学物质:___________
分布不均匀
生长素
吲哚乙酸
续表
3.生长素的化学本质
_______________、苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)等。
4.植物向光性的解释
吲哚乙酸(IAA)
5.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__________有显著影响的微量有机物
种类 生长素、_______、细胞分裂素、脱落酸和_____等
生长发育
赤霉素
乙烯
[微点品悟]
1.判断下列表述的正误
(1)达尔文父子通过实验提出产生生长素的部位是胚芽鞘尖端。 ( )
(2)达尔文发现胚芽鞘向光弯曲是由于促进生长的“影响”分布不均。 ( )
(3)单侧光刺激胚芽鞘尖端产生生长素并导致其分布不均。 ( )
(4)温特通过研磨胚芽鞘获得了生长素提取液进行研究。 ( )
(5)生长素的化学本质是蛋白质。 ( )
×
×
×
×
×
2.结合教材生长素发现过程的实验,将下列实验的示意图与对应的实验设计者连线。
3.结合教材达尔文父子的实验及相关图示,思考相关问题。
(1)遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么?
提示:分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段,是采用排除法,观察某一部分不受单侧光刺激时胚芽鞘的反应,从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。
(2)感受单侧光刺激的是哪一部分?胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分?
提示:感受单侧光刺激的是尖端。胚芽鞘弯曲生长的是尖端下部(伸长区)。
(3)怎么解释这种实验结果?
提示:这说明胚芽鞘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,因而使胚芽鞘出现向光弯曲生长。
4.结合教材温特实验,分析相关问题。
(1)该实验的对照实验是怎么设计的?
提示:用没有接触过胚芽鞘尖端的空白琼脂块代替实验中的琼脂块,其他条件完全相同。
(2)该实验的自变量和因变量分别是什么?
提示:自变量是琼脂块是否接触过尖端。因变量是去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长。
(3)该实验能得出什么结论?
提示:胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的。
[活动质疑]
分析下列两个实验,回答有关问题:
实验一:为研究在单侧光影响下生长素运输方向的变化,研究人员做了如下图实验:
深化—合作学习
实验二:研究人员做了进一步实验,将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来,把不能透过生长素的薄玻璃片放在尖端不同位置并置于琼脂切块上,实验处理及收集到的生长素(IAA)的含量如图所示。
(1)实验一中云母片起什么作用?图a、b中云母片放置位置不同的目的是什么?
提示:云母片阻断生长素的横向运输;图a、b中云母片放置位置不同的目的是探究生长素的横向运输是发生在胚芽鞘尖端还是尖端下部。
(2)分析实验一的结果发现:装置a中胚芽鞘直立生长;装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。由此可以得出的结论是什么?
提示:在单侧光的影响下,生长素在胚芽鞘尖端发生了横向运输。
(3)实验二中a组的作用是什么?
提示:对照。
(4)实验二的结果说明了什么?
提示:光照没有影响生长素的总量,但单侧光照射促使生长素向背光侧转移。
[系统认知]
1.胚芽鞘系列实验的六个结论
(1)胚芽鞘感光部位——尖端。
(2)胚芽鞘弯曲生长的部位——尖端下面的一段。
(3)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。
(4)生长素的产生是否需要光——不需要。
(5)生长素发生横向运输的部位——胚芽鞘尖端。
(6)胚芽鞘弯曲生长的原因——生长素分布不均匀。
2.向光性产生的原因分析
(1)原因分析
[典例] 用燕麦胚芽鞘做实验,如图所示。下列关于胚芽鞘生长情况的叙述,正确的是( )
A.①胚芽鞘直立生长
B.②胚芽鞘弯曲生长
C.③胚芽鞘不弯曲也不生长
D.④胚芽鞘向左弯曲生长
√
[解析] 由于生长素无法透过玻璃片,胚芽鞘尖端产生的生长素只能从左侧向下运输,而右侧无法向下运输,致使尖端下部左侧生长素分布多于右侧,故①胚芽鞘向右弯曲生长,A错误;
由于生长素可以透过琼脂块,胚芽鞘尖端产生的生长素向下运输,尖端下部两侧生长素分布均匀,故②胚芽鞘直立生长,B错误;
由于生长素无法透过云母片,阻止了生长素因单侧光照射而引起的横向运输,胚芽鞘尖端产生的生长素向下运输,尖端下部两侧生长素分布均匀,故③胚芽鞘直立生长,C错误;
在单侧光的刺激下,胚芽鞘尖端产生的生长素横向运输,致使尖端下部左侧生长素分布少于右侧,故④胚芽鞘向左弯曲生长,D正确。
[方法规律] 植物“长不长、弯不弯”的判断方法
[迁移应用]
1.下列关于生长素发现过程的叙述,错误的是( )
A.达尔文提出单侧光使胚芽鞘尖端产生生长素,造成背光面生长快从而引起向光弯曲
B.鲍森·詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片
C.拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均造成的
D.温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲的影响是一种化学物质并将其命名为生长素
√
解析:达尔文通过实验提出胚芽鞘尖端受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快,因而胚芽鞘出现向光性弯曲,A错误;
鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部,B正确;
拜尔将切下的胚芽鞘尖端移至一侧,置于黑暗中培养,结果胚芽鞘向放置尖端的对侧弯曲生长,证明胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均造成的,C正确;
温特的实验证明了造成胚芽鞘弯曲的影响是一种化学物质并将其命名为生长素,D正确。
2.已知燕麦幼苗尖端能产生生长素并向下运输,科研人员将燕麦幼苗尖端放在琼脂块上并给予单侧光照,处理过程如图1所示,一段时间后将A、B琼脂块分别置于切去尖端的幼苗甲和乙的同一侧,结果如图2。下列叙述错误的是( )
A.琼脂块A和B中的生长素都能促进生长
B.乙弯曲的角度大于甲,说明琼脂块B中的生长素浓度大于A中
C.本实验不能证明单侧光促使生长素从向光侧向背光侧转移
D.若图1改为从顶端垂直光照,则图2中的甲和乙都将直立生长
√
解析:图1中幼苗尖端产生的生长素转移到A、B中,琼脂块A、B使图2中去掉尖端的幼苗弯曲生长,说明琼脂块A、B中的生长素都能促进生长,A正确;
一定浓度范围内,随着生长素浓度的增加,促进生长的效果增加,因此乙弯曲的角度大于甲,说明琼脂块B中的生长素浓度大于A中,B正确;
由于缺少对A、B琼脂块中生长素含量及尖端产生生长素总量的测量数据,所以本实验不能证明单侧光促使生长素从向光侧向背光侧转移,C正确;
若图1改为从顶端垂直光照,则A和B琼脂块中生长素含量相同,但由于图2中的琼脂块都置于去掉尖端的幼苗右侧,幼苗左侧没有施加生长素,因此甲和乙都将向左弯曲生长,只是弯曲的角度相同,D错误。
3.用胚芽鞘进行如图①~④实验。其中旋转均为匀速旋转,一段时间后停止旋转时,实验①②的装置仍停止在如图位置,则四个胚芽鞘的生长方向依次是( )
A.①向左弯曲生长,②直立生长,③向左弯曲生长,④直立生长
B.①向左弯曲生长,②向左弯曲生长,③直立生长,④向右弯曲生长
C.①向右弯曲生长,②向左弯曲生长,③向右弯曲生长, ④直立生长
D.①向右弯曲生长,②直立生长,③向左弯曲生长,④直立生长
√
解析:①中由于转盘匀速旋转产生的离心力使生长素在远离圆心的一侧分布多,而转盘匀速旋转时胚芽鞘的受光情况可以看成是均匀的,因此胚芽鞘会弯向圆心生长,即向右弯曲生长;
②中胚芽鞘匀速旋转胚芽鞘尖端受光均匀,因此该胚芽鞘直立生长;
③中由于受重力影响,琼脂块B中的生长素浓度大于A中的,因此去尖端的胚芽鞘向左弯曲生长;
④中由于胚芽鞘尖端匀速旋转,琼脂块A和B中的生长素浓度相等,因此去尖端的胚芽鞘直立生长。综上D正确。
[方法规律] 旋转类规律总结
相关图示
盆和盒
旋转类 植物总是弯向与其相对静止的物体。例如:盆转时植物同时运动,没有相对静止的物体,所以直立生长;盒转时光照相对植物是静止的,所以朝向光源生长;盆和盒都转时盒子(小孔)相对植物是静止的,绝大多数时间光照被盒子遮挡,不能照射到植物,光照只能从小孔方向照射过来(实质上是植物间断性地通过小孔接受光照),所以朝向小孔生长
续表
旋转器在
水平面内
旋转 旋转产生的向心力与地心引力同时影响植物生长素的分布,又由于根对生长素的敏感程度高,根将向着受到的离心力和地心引力的合力方向生长,而茎的生长方向与此合力方向相反
续表
NO.2
聚焦·学案(二) 生长素的合成、运输与分布
[助读教材]
1.生长素的合成
(1)主要的合成部位:芽、幼嫩的叶和_______________。
(2)来源:由________经过一系列反应转变而来。
基础—自主学习
发育中的种子
色氨酸
2.生长素的运输
极性运输 ①运输方向:由____________运输到____________。
②运输方式:主动运输
非极性运输 在成熟组织中通过__________进行
横向运输 ____________等生长素产生部位
形态学上端
形态学下端
输导组织
根尖、芽尖
3.生长素的分布:在植物体各器官中都有分布,但相对集中分布在_________的部分,如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、 ______________和果实等处。
生长旺盛
发育中的种子
[微点品悟]
1.判断下列表述的正误
(1)植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变成生长素。 ( )
(2)燕麦胚芽鞘中生长素极性运输的方向是单向的,只能从形态学上端向形态学下端运输。 ( )
(3)幼芽、幼叶和种子都能产生较多的生长素。 ( )
(4)横向运输发生在尖端,发生效应的部位也在尖端。 ( )
√
√
×
×
(5)生长素在根部的极性运输方向为由“根尖端”运往“根近茎端”。 ( )
(6)在成熟组织中,生长素在输导组织进行非极性运输,属于主动运输。 ( )
√
×
2.下列有关生长素的叙述,正确的是( )
A.生长素是由色氨酸转变而来的,故生长素可与双缩脲试剂发生紫色反应
B.根尖合成的生长素能通过极性运输到达伸长区促进细胞的伸长生长
C.生长素在植物体各器官中均匀分布
D.生长素的非极性运输在植物体内独特存在,与其他各种物质均不同
√
解析:生长素的化学本质是吲哚乙酸而不是蛋白质或多肽,不能与双缩脲试剂发生紫色反应,A错误;
极性运输是生长素通过主动运输由形态学上端(如根尖分生区)向形态学下端(如根尖伸长区)运输的过程,根尖合成的生长素能通过极性运输到达伸长区,促进伸长区细胞的伸长生长,B正确;
生长素在植物体各器官中都有分布,但相对集中分布在生长旺盛的部分,C错误;
生长素的非极性运输和其他有机物的运输没有区别,D错误。
[活动质疑]
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(如图所示,忽略去掉尖端的胚芽鞘所含的内源生长素)。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。
深化—合作学习
(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组,以研究生长素不能由形态学下端运输到形态学上端。如下图。
[系统认知]
生长素的三种运输方式的区别
1.极性运输:其特点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。极性运输是由遗传物质决定的。
2.非极性运输:是与植物形态学方向无明显关系的运输方式,已通过实验得到证实,即在叶片表面施加外源性的生长素,在根的基部能检测到外源生长素;在根部施加外源性的生长素,在叶上能检测到外源生长素。
3.横向运输:其特点是运输的方向平行于茎的横切面、垂直于茎的纵切面,受到单侧刺激的影响时才会发生。类型及运输方向分析如表所示:
受光照影响 单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素由向光侧运输到背光侧,如图Ⅰ中②→①,可引起植物茎的向光生长
受力影响 (1)重力使生长素在幼根、幼茎中从远地侧运到近地侧,如图Ⅱ③→④、⑤→⑥,可引起植物根的向地性和茎的背地性。
(2)离心力使胚芽鞘尖端中的生长素由中心向外运输,如图Ⅲ⑧→⑦
续表
[迁移应用]
1.下列有关植物生长素的叙述,错误的是( )
A.在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输
B.在太空中,横向放置的植物的根不会表现出向地弯曲生长的特性
C.如果将含生长素的琼脂块放置于去尖端的胚芽鞘正中间,并给予单侧光照射,生长素会在琼脂块中进行横向运输
D.在存在呼吸抑制剂的条件下,极性运输会受到抑制
√
解析:在植物的成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输,A正确;
在太空失重状态下,横向放置的植物中的植物激素不能进行横向运输,根失去向地生长的特性,B正确;
生长素进出琼脂块的方式是扩散,光照不会使生长素在琼脂块中进行横向运输,C错误;
极性运输是一种主动运输,在缺氧或有呼吸抑制剂存在的条件下,能量供应不足,主动运输会受到抑制,即极性运输会受到抑制,D正确。
2.生长素在胚芽鞘内的运输与自身的载体分布有关,也受光照、重力等外界影响。在如图所示的胚芽鞘中,生长素的运输方向不会发生的是( )
A.a→b B.a→c
C.b→d D.c→d
√
解析:由于单侧光的照射,生长素可由向光一侧向背光一侧运输,即a→b,A正确;
在胚芽鞘部位生长素进行极性运输,只能由形态学上端向形态学下端运输,既可a→c,也可b→d,而琼脂片不会阻止此过程的发生,B、C正确;
横向运输发生在尖端,在胚芽鞘的下部不会发生,故不能由c运输到d,D错误。
3.实验证实,用三碘苯甲酸(TIBA)处理的烟草幼苗,其叶片表皮毛(叶片表皮的多个细胞纵向排列组成的结构)细胞膜上的生长素运输蛋白(PIN)较对照组少,且表皮毛长度较对照组短。下列判断不合理的是( )
A.生长素能促进烟草叶片表皮毛的生长
B.TIBA可能是通过减少PIN的分布来抑制生长素的运输
C.生长素在表皮毛基部合成后,可转移至尖端发挥作用
D.生长素在烟草叶片表皮毛的运输可能是主动运输
√
解析:TIBA处理烟草幼苗,使PIN较对照组减少,影响生长素分布,使表皮毛长度较对照组短,可知生长素能促进表皮毛生长,并且TIBA 可能是通过减少 PIN 的分布来抑制生长素的运输,A、B合理;
根据题意不能得出生长素是在表皮毛基部合成后,再转移至尖端发挥作用的,C不合理;
生长素在表皮毛的运输需要PIN,据此推测,运输方式可能是主动运输,D合理。
聚焦·学案(三) 生长素具有什么作用
NO.3
基础—自主学习
[助读教材]
1.生长素的作用方式及特点
(1)作用方式:不催化细胞代谢,也不为细胞提供能量,而是给细胞传达______,起着______细胞生命活动的作用。
信息
调节
(2)生理作用
细胞
水平上 促进细胞_________、诱导_________等作用
器官
水平上 影响器官的____________,如促进_____和不定根发生,影响花、叶和_____发育等
作用实质 通过诱导特定______的表达,从而产生效应
(3)作用特点:生长素在_________时促进生长,在___________时则会抑制生长。
伸长生长
细胞分化
生长、发育
侧根
果实
基因
浓度较低
浓度过高
2.顶端优势
(1)概念:______优先生长,_____生长受抑制的现象。
(2)形成原因
顶芽
侧芽
(3)解除方法:__________。
(4)应用:棉花打顶,果树剪枝等。
摘除顶芽
[微点品悟]
1.判断下列表述的正误
(1)生长素能催化细胞代谢,但不能提供能量。 ( )
(2)生长素可以与受体特异性结合,促进细胞伸长生长和分化。( )
(3)生长素的作用效果受植物的种类、器官种类和生长素浓度等因素影响。 ( )
(4)不同的器官对生长素的敏感程度不同,而不同植物的同种器官对生长素的敏感程度基本相同。 ( )
(5)生长素从顶芽运送到侧芽需要消耗能量。 ( )
×
√
√
×
√
2.关于生长素的生理作用的理解,下列叙述不正确的是( )
A.生长素既能促进发芽,也能抑制发芽
B.生长素既能防止落花落果,也能疏花疏果
C.不同浓度的生长素对同一器官的作用效果一定不同
D.棉花摘心的目的是去除顶端优势,促进侧芽生长
√
解析:生长素既能促进生长,也能抑制生长,既能促进发芽,也能抑制发芽,既能防止落花落果,也能疏花疏果,A、B正确;
不同浓度的生长素对同一器官的作用效果可能相同,C错误;
棉花摘心就是去掉顶芽,进而解除顶端优势,促进侧芽生长,使枝条增多,达到增产的目的,D正确。
3.(教材P94“与社会的联系”素材挖掘)园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐,需要对绿篱定期修剪、去顶芽,其目的是使侧芽的生长素含量( )
A.增加,抑制侧芽的生长
B.增加,促进侧芽的生长
C.减少,抑制侧芽的生长
D.减少,促进侧芽的生长
√
解析:生长素具有低浓度促进生长,高浓度抑制生长的特点。顶芽能产生生长素,且向下运输,大量积累在侧芽处,使侧芽处的生长素浓度升高,抑制侧芽生长,因此园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐,需要对绿篱定期修剪、去顶芽,目的是解除顶端优势,使侧芽的生长素含量减少,促进侧芽生长。
4.根据教材P93生长素的生理作用回答:
(1)生长素受体的化学本质是什么?存在部位在哪里?
提示:蛋白质。细胞内。
(2)生长素引起生物学效应主要通过的生理途径是什么?
提示:生长素首先与细胞内某种蛋白质——生长素受体特异性结合,引发细胞内发生一系列信号转导过程,进而诱导特定基因的表达,从而产生效应。
[活动质疑]
1.分析生长素的生理作用图,回答下列问题:
深化—合作学习
(1)对于同一器官来说,生长素的作用与浓度有什么关系?A、B、C三点对应的生长素浓度分别代表什么?
提示:生长素在一定浓度范围内促进植物同一器官的生长,超过该范围则抑制该植物器官的生长。图中A、B、C三点对应的生长素浓度分别为促进根、芽、茎生长的最适生长素浓度。
(2)对于同一植物的同一器官,生长素浓度不同,促进作用是否一定不同?
提示:不一定,在最适浓度两侧,存在两个不同的生长素浓度,两者促进效果相同。
(3)图中曲线体现了根、芽、茎对生长素的敏感程度是怎样的?
提示:三种器官对生长素的敏感程度为根>芽>茎。
(4)曲线中A′、B′、C′三点对应的浓度对根、芽、茎的作用效果是什么?
提示:既不促进,也不抑制。
2.下图为生长素浓度对双子叶植物和单子叶植物的影响,请回答下列问题:
(1)双子叶植物和单子叶植物对生长素的敏感程度如何?
提示:双子叶植物比单子叶植物对生长素更敏感。
(2)若要除掉单子叶作物中的双子叶杂草,应选择图中哪一点所对应的生长素浓度?为什么?
提示:D点,因为该点所代表的生长素浓度能促进单子叶植(作)物的生长,同时抑制双子叶植物(杂草)的生长。
[系统认知]
生长素生理作用曲线分析
1.同一器官对生长素敏感程度曲线分析
2.同一植物不同器官对生长素敏感程度曲线分析
3.不同植物对生长素敏感程度曲线分析
[典例] 图甲为某植物芽的分布示意图,图乙表示不同浓度生长素对植物生长的影响,下列相关叙述正确的是( )
A.图甲B芽生长素浓度可能处于图乙d~e区间
B.对A芽给予右侧光照,其右侧生长素浓度可能处于图乙c~d区间
C.如果摘除图甲中的A芽,则B芽生长素浓度将会处于e~f区间
D.植物水平放置后A芽仍会向上生长,没有体现生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
√
[解析] 图甲B芽生长素浓度较高,生长受抑制,可能处于图乙e~f区间,A错误;
对A芽给予右侧光照,则在单侧光照射下,生长素由右侧向左侧运输,导致右侧生长素浓度低于左侧,右侧促进作用较弱,故右侧生长素浓度应低于c,B错误;
如果摘除图甲中的A芽,则解除顶端优势后,B芽处的生长素浓度会降低,从而促进侧芽生长,故B芽生长素浓度小于e,C错误;
植物水平放置后,由于受重力影响,近地侧生长素浓度高于远地侧,导致近地侧生长比远地侧快,但两侧的生长素浓度均可促进植物生长,没有体现生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,D正确。
[思维建模] “三看法”判断生长素的生理作用
——低浓度促进生长、高浓度抑制生长
[迁移应用]
1.图1表示不同生长素浓度对胚芽鞘生长的作用,图2表示将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘顶部的一侧后,胚芽鞘弯曲的情况(弯曲角度用α表示)。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.当琼脂块中含有的生长素浓度为b时,α最小
B.生长素浓度大于c时,才会抑制胚芽鞘的生长
C.当生长素浓度大于b小于c时,随生长素浓度增加α变大
D.生长素浓度小于b时促进生长,大于b时抑制生长,体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
√
解析:当琼脂块中含有的生长素浓度为b时,左侧生长最快,弯曲程度最大,α最小,A正确;
生长素浓度小于c时促进胚芽鞘生长,等于c时,既不促进生长也不抑制生长,大于c时,会抑制胚芽鞘生长,B正确,D错误;
当生长素浓度大于b小于c时,随生长素浓度的增加,其促进作用变弱,α逐渐变大,C正确。
2.(2024年1月·贵州高考适应性演练)为探究生长素对某植物芽生长的影响,以清水为对照,用不同浓度的生长素溶液对该植物进行喷施处理,获得芽生长1 cm所需时间,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.b、d点,生长素对芽生长的抑制作用一致
B.e点,生长素对芽的生长既不促进也不抑制
C.c点,生长素对芽的抑制作用最强
D.ac段,生长素对芽的抑制作用逐渐下降
√
解析:b、d点时,芽生长1 cm所需时间小于a点,这说明b、d点对应生长素浓度对芽生长的促进作用一致,A错误;
e点时,芽生长1 cm所需时间等于a点,这说明e点对应生长素浓度对芽的生长既不促进也不抑制,B正确;
c点时,芽生长1 cm所需时间最少,说明c点对应生长素浓度对芽的促进作用最强,C错误;
ac段,芽生长1 cm所需时间逐步减少,则此段生长素浓度对芽的促进作用逐渐增强,D错误。
3.如图表示植物生长单位长度所需时间与生长素浓度的关系,下列叙述正确的是( )
A.在单侧光作用下,若胚芽鞘生长素浓度向光侧为c对应浓度,则背光侧可为d对应浓度
B.将植物体水平放置,若茎部近地侧生长素浓度为a对应浓度,则远地侧为b对应浓度
C.将植物体水平放置,若根部近地侧生长素浓度为c对应浓度,则远地侧为d对应浓度
D.若曲线Ⅰ表示生长素对植物芽的作用,则曲线Ⅱ表示对根的作用
√
解析:在单侧光作用下,若胚芽鞘生长素浓度向光侧为c对应浓度,则背光侧生长素浓度要大于c,植物生长单位长度所需时间短于向光侧,即背光侧可为d对应浓度,A正确;
将植物体水平放置,由于重力作用,生长素集中分布在近地侧,若茎部近地侧生长素浓度为a对应浓度,则远地侧生长素浓度应小于a对应浓度,而不是b对应浓度,B错误;
将植物体水平放置,若根部近地侧生长素浓度为c对应浓度,则远地侧生长素浓度应小于c对应浓度,而不是d对应浓度,C错误;
植物不同器官对生长素的敏感程度不同,根比芽敏感,芽比茎敏感,因此若曲线Ⅰ表示生长素对植物芽的作用,则曲线Ⅱ不能表示对根的作用,D错误。
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.4
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.植物激素是_____________________________________________
___________________________________________。
2.为了避免路边的行道树长得太高,园艺工人可以采取解除顶端优势的措施是_________________________________________________。
3.请以胚芽鞘为例,分析植物向光性生长的原因。
提示:单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧生长素含量多于向光一侧,因而引起背光一侧生长速率大于向光一侧,从而造成向光弯曲生长。
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
去掉行道树的顶芽(抑制顶芽的发育,促进侧芽的发育)
4.植物激素与动物激素都称作“激素”,但两者既有相同之处,也有不同点,请比较两者的异同。
提示:①相同点:二者都是微量和高效的物质,对生命活动起调节作用,且都能从产生部位运输到作用部位发挥作用。
②不同点:动物激素是由内分泌器官或细胞合成的,植物体内没有分泌激素的腺体,只是由一定的部位合成,如芽、嫩叶等;二者的化学本质也有较大区别。
三、综合检测反馈
1.如图为某双子叶植物顶端优势示意图。下列针对植物顶端优势现象的叙述,错误的是( )
A.若将植物放入太空舱中,其不再具有顶端优势现象
B.植物的侧芽如b也能产生生长素
C.双子叶植物的根也具有顶端优势现象
D.打顶后,顶端优势解除,首先发育成侧枝的是a
√
解析:太空舱中虽然无重力,但不影响生长素的极性运输,故仍能产生顶端优势现象,A错误;
植物的侧芽也能产生生长素,B正确;
双子叶植物的根也具有顶端优势现象,即主根优先生长,侧根生长受到抑制,C正确;
打顶后,顶端优势解除,离顶芽最近的侧芽a不再接受顶芽产生的生长素,其抑制作用消失,但侧芽a产生的生长素会通过极性运输运往下部其他侧芽,对其他侧芽的生长进行抑制,故首先发育成侧枝的是a,D正确。
2.植物顶芽产生生长素向下运输,使侧芽附近生长素浓度较高,抑制侧芽的生长,形成顶端优势。用某种其他植物激素处理侧芽,侧芽生长形成侧枝。下列叙述不正确的是( )
A.顶端优势体现了生长素既可促进生长也可抑制生长
B.去除顶芽或抑制顶芽的生长素运输可解除对侧芽的抑制
C.该种其他植物激素能促进植物的顶端优势,使侧芽生长成侧枝
D.侧芽生长受不同植物激素共同调节,主要受到生长素的影响
√
解析:顶芽生长素浓度低,促进生长,侧芽生长素浓度高,抑制生长,故顶端优势体现了生长素既可促进生长也可抑制生长,A正确;
去除顶芽或抑制顶芽的生长素运输都可以使侧芽的生长素浓度降低,可解除对侧芽的抑制,B正确;
由题可知,用某种其他植物激素处理侧芽,侧芽生长形成侧枝,说明该种其他植物激素能解除植物的顶端优势,使侧芽生长成侧枝,C错误;
由题意可知,侧芽生长受到生长素和其他植物激素的共同调节,主要受到生长素的影响,D正确。
3.烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够数量叶片时打顶(摘去顶芽)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如图所示。
下列分析错误的是( )
A.打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输
B.打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运
C.打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发
D.打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率
√
解析:由题意可知,打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施有利于营养物质向上部叶片转运,B错误;
由题意可知,打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发,A、C正确;由题图可知D项叙述正确。
4.(2024·天津市新华中学期末)草莓果实表面有许多瘦果。将生长一致的草莓植株分为四组,对照组S0不做处理,S1、S2和S3组植株上的幼果去除瘦果,再在S2组叶片上,及S3组幼果上分别喷施一定浓度的生长素(IAA)溶液,实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.果实开始发育后,瘦果内能合成生长素促进果实长大和成熟
B.S1组的果实由于缺少IAA无法催化细胞代谢而发育不良
C.与S1组相比,S2组的结果表明喷施到叶片上的外源IAA可运输到果实
D.S3组果实的大小与IAA溶液的浓度呈正相关
√
解析:生长素不能促进果实成熟,A错误;
生长素是植物激素,并无催化作用,植物激素对植物的生长起着调节作用,B错误;
与S1组相比,S2组的结果表明喷施到叶片上的外源IAA可运输到果实,促进果实生长发育,C正确;
与S1组相比,S3组结果表明外源生长素可促进果实发育,本实验并未进行其他浓度的IAA涂抹幼果,故无法确定S3组果实的大小与IAA溶液浓度是否呈正相关,D错误。
5.生长素是最早发现的一类促进植物生长的激素。以下为研究人员利用水稻进行有关生长素的实验。图1表示水稻幼苗生长素浓度与其作用的关系,图2表示将水稻的胚芽鞘切除尖端后,在切面一侧放置含不同浓度生长素的琼脂块,并测定各胚芽鞘弯曲生长的角度α。下列说法正确的是( )
A.AC段促进效果增加,CE段促进效果减弱,图中说明低浓度生长素促进生长,高浓度生长素抑制生长
B.若测得表现出向光性的胚芽鞘背光侧生长素浓度为2f,则向光侧浓度<f
C.图2中,α会随着图1所示生长素浓度增加而增大
D.图2中,若在左侧放置单侧光,胚芽鞘会弯向光源生长
√
解析:AC段促进效果增加,CE段促进效果减弱,图中生长素浓度未表现出抑制生长的作用,A错误;
若测得表现出向光性的胚芽鞘背光侧生长素浓度为2f,则向光侧浓度应小于背光侧且仍具有促进作用,只不过促进作用小于背光侧,因此向光侧生长素浓度应该<f,B正确;
在0~g浓度范围内,图2中α会随着图1所示生长素浓度增加而增大,在g~h时,α会随着图1所示生长素浓度增加而减小,C错误;
图2中,琼脂块中含有生长素,但琼脂块不能感受单侧光的刺激,因此接触琼脂块的一侧细胞伸长加快,导致向对侧弯曲生长,即背光弯曲生长,D错误。
课时达标评价
NO.5
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A级——固基础,注重综合
1.生长素的发现应该追溯到达尔文父子,他们所做实验如图,下列叙述错误的是( )
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A.①是对照组,②~⑥是实验组
B.①②③的结果证明弯曲生长与胚芽鞘尖端及单侧光有关
C.④⑤⑥的结果证明背光侧生长素的浓度高于向光侧
D.该一系列实验结果不能证明有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了下面
√
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解析:①是无光照或者四周光照,为对照组,②~⑥是施加实验变量的各组,为实验组,A正确;
①无光照或四周光照,幼苗直立生长,②单侧光照射,幼苗向光弯曲生长,③切去尖端后单侧光照射,幼苗不生长不弯曲,①②③的结果证明弯曲生长与胚芽鞘尖端及单侧光有关,B正确;
④⑤⑥的结果证明幼苗尖端能够感受光照,在单侧光照射下,幼苗能弯向光源生长,但是不能证明背光侧生长素的浓度高于向光侧,C错误;
该一系列实验结果不能证明有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了下面,也可能是某种影响导致幼苗弯向光源生长,D正确。
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2.分析下列单子叶植物幼苗的生长状态,下列说法正确的是( )
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A.幼苗保持直立生长的只有A
B.幼苗向左弯曲生长的只有F、G
C.幼苗向右弯曲生长的只有C、D、I
D.幼苗不生长不弯曲的只有B
√
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解析:结合题图分析可知,幼苗保持直立生长的有A和E,A错误;
幼苗向左弯曲生长的只有F、G,因为这两组幼苗的右侧生长素浓度高于左侧,因而右侧生长速度快于左侧,B正确;
结合题图分析可知,幼苗向右弯曲生长的只有C、D、I、J,C错误;
幼苗不生长不弯曲的有B和H,因为这两组尖端下部无法接受生长素的刺激,D错误。
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3.下列与生长素的产生、运输和分布相关的叙述,正确的是( )
A.生长素只能在幼嫩的叶、芽和发育的种子中产生
B.生长素是在核糖体中经氨基酸的脱水缩合形成的
C.生长素在植物体内只能进行极性运输
D.生长素在植物体的各器官中都有分布
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解析:生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素,A、B错误;
在成熟组织中,生长素可通过输导组织进行非极性运输,在尖端还可以进行横向运输,C错误;
生长素在植物体的各器官中都有分布,但相对集中地分布在生长旺盛的部位,D正确。
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4.从如图所示的实验中,可以直接得出的结论是( )
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A.单侧光照引起生长素分布不均匀
B.感受光刺激的部位是上胚轴切段的顶端
C.生长素只能由形态学上端向形态学下端运输
D.生长素能促进上胚轴切段生长
解析:根据题图所示的实验分析可知,自变量是生长素的有无,因变量是上胚轴切段有无直立生长。通过对照实验,可以得出的结论是生长素能促进上胚轴切段生长。
√
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5.如图表示生长素对植物某营养器官生长的影响,“低浓度促进生长、高浓度抑制生长”一句话中,“高浓度”“低浓度”分别指( )
√
A.大于m的浓度、小于m的浓度
B.大于n的浓度、小于n的浓度
C.大于p的浓度、小于p的浓度
D.大于m的浓度、小于p的浓度
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解析:根据题意和图示分析可知:图中m、n对应的浓度都起促进作用,p点时既不促进也不抑制,而大于p点的浓度则起抑制作用,所以高浓度、低浓度分别指大于p的浓度和小于p的浓度。
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6.已知植物存在顶端优势现象,这与在顶芽中合成并向下运输的生长素密切相关。如图将茎剪断数小时后,本来已经停止生长的侧芽又开始生长。以下叙述正确的是( )
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A.将茎剪断数小时后,侧芽开始生长的原因可能是侧芽部位生长素含量降低所致
B.顶芽合成的生长素受重力的作用向下极性运输
C.剪断茎前,顶芽合成生长素向下运输至侧芽,侧芽不合成生长素
D.若在剪断的茎处涂抹大量的生长素,侧芽的生长不会受到抑制
√
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解析:剪断茎数小时后,由于失去了顶芽处的生长素来源,且侧芽处的生长素向下进行极性运输,侧芽处生长素浓度降低,抑制作用解除,从而促进了侧芽的生长,A正确;
极性运输不受重力的作用,B错误;
剪断茎前,顶芽合成生长素向下运输至侧芽,而侧芽处也能合成生长素,从而导致侧芽处生长素浓度过高,C错误;
若在剪断的茎处涂抹大量的生长素,涂抹的生长素也会向下运输至侧芽,导致侧芽处生长素浓度过高,生长受到抑制,D错误。
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7.下图表示不同浓度的生长素对芽生长的作用效应和植物的芽在不同浓度生长素溶液中的生长情况。图1中的a、b、c、d点所对应的图2中生长状况,正确的是( )
A.a—① B.b—②
C.c—③ D.d—④
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解析:图1中a、b、c、d对应生长素浓度对芽的生理效应为a、b促进生长,b点为最适浓度,促进生长效果最强;c点既不促进,也不抑制;d点抑制生长。故a、b、c、d分别与图2中的④①③②对应,C项符合题意。
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8.生长素对植物生长的调节作用为低浓度促进生长,过高浓度抑制生长。如图所示,P点表示对植物生长既不促进也不抑制的生长素浓度,该图可表示( )
A.水平放置后根近地侧生长素浓度的变化
B.水平放置后茎远地侧生长素浓度的变化
C.胚芽鞘尖端向光侧生长素浓度的变化
D.去掉顶芽后侧芽处生长素浓度的变化
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解析:由于重力的作用,水平放置后根近地侧生长素浓度会随时间延长而升高,A不符合题意;
由于重力的作用,水平放置后茎的远地侧的生长素浓度会随时间延长而下降,但都在促进生长的范围内,曲线应全部在虚线之下,B不符合题意;
在单侧光照下,胚芽鞘尖端向光侧生长素浓度会随时间延长而降低,但是刚开始时生长素的作用是促进植物生长,因此曲线应全部在虚线之下,C不符合题意;
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没去掉顶芽之前,侧芽部位生长素浓度过高抑制侧芽生长,曲线在虚线之上,去掉顶芽后,生长素浓度逐渐降低,抑制作用解除,进而促进侧芽生长,曲线在虚线之下,D符合题意。
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9.某兴趣小组为研究生长素设计了三组实验,实验设计示意图如下:
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(1)根据实验设计示意图1结果可知,切除胚芽鞘尖端的胚芽鞘向左弯曲生长,其生长素最终来自____________________________。
(2)如果实验设计示意图1是为了研究胚芽鞘尖端能产生生长素,且能促进胚芽鞘下部生长,应补充的对照实验是________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
(3)实验设计示意图2中有一处明显的错误,改正为__________
__________________________________________________________。
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(4)如果实验设计示意图3是为了研究单侧光引起胚芽鞘尖端生长素分布不均匀,请将实验设计示意图中的甲、乙两图画图补充完整。
解析:(1)实验设计示意图1中切去尖端的胚芽鞘生长所需的生长素来源于放置过胚芽鞘尖端的琼脂块,琼脂块中的生长素来源于曾放置其上的胚芽鞘尖端,即生长素最终来自胚芽鞘尖端。(2)若需完善实验,应以未放置过胚芽鞘尖端的空白琼脂块做对照,以排除琼脂块本身的作用。(3)实验设计示意图2中的单侧光对切去尖端的胚芽鞘不起作用,所放置的琼脂块中的生长素只能向下部扩散,右侧的生长素较多,应该向左弯曲生长。
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(4)在探究单侧光对胚芽鞘尖端生长素分布的影响时,可将切下的尖端放在A、B两个琼脂块上,在单侧光下照射一段时间,之后将两个琼脂块分别放在切去尖端的胚芽鞘同侧,观察两个胚芽鞘弯曲生长的情况,所得现象应该是若将琼脂块放于去尖端的胚芽鞘右侧,则放置背光侧琼脂块的胚芽鞘弯曲程度较大。
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答案:(1)胚芽鞘尖端 (2)将未接触过胚芽鞘尖端的空白琼脂块,放在切去胚芽鞘尖端的切面右侧(对照组为空白琼脂块,其他与实验组相同) (3)实验结果预测为胚芽鞘向左弯曲生长
(4)如图(合理即可)
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10.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( )
B级——强应用,体现创新
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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能起到促进细胞伸长的作用
解析:向光侧生长素浓度虽然低于背光侧,但仍能促进细胞的生长,A错误;
由题图可知向光侧和背光侧细胞数量没有变化,但背光侧细胞体积增大,长度加长,B、C错误,D正确。
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11.向光素是植物细胞膜上接收蓝光信号的物质。研究人员取植物X的胚芽鞘均分为a、b两组,另取植物Y的胚芽鞘均分为c、d两组,在其他条件相同且适宜的情况下对四组胚芽鞘进行一定的处理,一段时间后观察各组胚芽鞘的生长情况并检测其生长素的含量及分布,相关处理及结果如表所示。有关说法错误的是( )
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组别 a组 b组 c组 d组
处理 黑暗 单侧蓝光照射 黑暗 单侧蓝光照射
生长素总量 40单位 40单位 40单位 40单位
生长素分布状况 均匀 均匀 均匀 向光侧少于背光侧
生长状况 直立生长 直立生长 直立生长 向光弯曲生长
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A.蓝光照射并没有引起胚芽鞘中生长素的分解
B.b组胚芽鞘可能由于缺乏向光素,无法感受到单侧蓝光的刺激
C.分析c、d两组的实验结果可知植物Y的细胞膜上存在向光素
D.d组胚芽鞘向光弯曲生长体现了生长素具有低浓度促进生长,高浓度抑制生长的生理作用
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解析:据表可知,a组和c组黑暗处理,b组和d组单侧蓝光照射,a、b、c、d四组生长素总量都是40单位,说明蓝光照射并没有引起胚芽鞘中生长素的分解,A正确;
b组生长素均匀分布,可能是胚芽鞘缺乏向光素,无法感受到单侧蓝光的刺激,B正确;
c组在黑暗条件下,生长素均匀分布,d组在单侧蓝光照射下,生长素分布不均匀,可知植物Y的细胞膜上存在向光素,C正确;
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d组在单侧蓝光照射下,生长素向光侧少于背光侧,导致两侧生长不均匀,表现为向光弯曲生长,但向光侧和背光侧都是促进生长,没有体现生长素抑制生长的作用,D错误。
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12.图甲表示不同浓度的生长素对根和芽生长的生理作用;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状况。回答下列与生长素相关的问题:
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(1)图甲中,促进芽生长的最适宜生长素浓度为____mol·L-1,此浓度对根生长的效应是______________________。
(2)图乙中b侧生长素浓度______(填“大于”“小于”或“等于”)a侧,这是由于__________因素引起的,a侧生长素对根生长的效应是________。
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(3)某生物小组设计了一组实验验证顶端优势产生的机理,实验如下:将若干生长状况相同的某植物幼苗随机均分为A、B、C、D四组。其中A组不做任何处理,B、C、D三组去除顶芽,C组在去除顶芽处放置含生长素的琼脂块,D组______________________
__________________________(将实验操作补充完整)。将四组幼苗放在相同且适宜的环境中培养一段时间后,记录侧芽的生长状况。预期__________组侧芽不生长。上述生物小组中有学生发现,C组并没有表现出预期的实验现象,分析其最可能的原因是________
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解析:(2)由于重力作用,生长素发生了横向运输,使图乙中b侧生长素浓度小于a侧,由于根对生长素比较敏感,所以a侧生长素对根生长的效应是抑制。(3)顶芽产生的生长素向下运输,侧芽处生长素浓度较高,发育受到抑制,植株表现出顶端优势,所以若通过实验验证顶端优势产生的机理,自变量为是否有顶芽及运往侧芽的生长素,因变量为侧芽是否生长。由于A组的顶芽产生的生长素运往侧芽,以及C组琼脂块中的生长素运往侧芽,抑制了侧芽的生长,所以预期A组和C组侧芽不生长。由于生长素具有低浓度促进生长,高浓度抑制生长的特点,所以若在实验中发现C组并没有表现出预期的实验现象,其最可能的原因是琼脂块中生长素浓度过低。
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答案:(1)10-8 既不促进也不抑制 (2)小于 重力 抑制 (3)在去除顶芽处放置不含生长素的琼脂块(空白琼脂块) A、C 琼脂块中生长素浓度过低
本课结束
(2)归纳总结
$$