5.1植物生长素 课件 2024—2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

选择性必修1《稳态与调节》 第5章 植物生命活动的调节 第1节 植物生长素 学习目标 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。 4.理解生长素的生理作用及特点。 5.根据生长素的作用及特点，学会分析和解决生活实际问题。 情境探究 ➽ 图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。 讨论1.该植物的生长方向有什么特点？ 弯向窗外生长。 讨论2.可能是哪种环境因素刺激引发了这株植物的形态改变? 植株对这种刺激的反应有什么适应意义？ 长时间单侧光刺激，引起植株弯向有阳光处生长。这样可以使植株获得更多阳光，从而通过光合作用合成更多有机物，满足自身生长发育的需要。 讨论3.这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？ 植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。 一、生长素的发现过程 1、向光性 在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。 问题1、植物为什么具有向光性？ 问题2、感光部位在哪里？如何影响植物向光弯曲生长？ 2、达尔文和他儿子的实验 一、生长素的发现过程 19世纪末，达尔文和他的儿子设计了实验来探讨植物向光性的原因。 金丝雀虉草胚芽鞘 单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物叫做胚芽鞘，它能保护生长中的胚芽。种子萌发时，胚芽鞘首先钻出地面，出土后还能进行光合作用。 胚芽鞘 一、生长素的发现过程 2、达尔文和他儿子的实验 实验发现在受到单侧光照射时：①金丝雀虉草胚芽鞘会向光弯曲生长；②如果去掉胚芽鞘的尖端，或者用锡箔罩子把尖端罩上，则不发生弯曲；③如果罩上的事尖端下面的一段，胚芽鞘仍会向光弯曲生长。 遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么呢？胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？感受单侧光刺激的又是哪一部分？你怎样解释这一结果呢？ 一、生长素的发现过程 2、达尔文和他儿子的实验 思考1：遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么？ 自变量： 因变量： 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能感受单侧光刺激。 结论1:单侧光作用部位是胚芽鞘尖端，尖端是胚芽鞘的感光部位 遮光部位 是否出现向光性 一、生长素的发现过程 思考2：胚芽鞘弯曲生长的部位在哪里？ 2、达尔文和他儿子的实验 结论2：弯曲生长的部位是尖端下部 （伸长区） 思考3：①②对比，如果没有尖端胚芽鞘是否还会弯曲生长呢？ 自变量： 因变量： 是否有尖端 是否出现弯曲生长 ① ② ③ ④ 结论3:胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关 一、生长素的发现过程 2、达尔文和他儿子的实验 4、达尔文对实验结果的解释是什么？ 达尔文提出，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，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。 科学重视实证。达尔文注意到人们熟视无睹的现象，并且设计了简单而又富有创造性的实验来研究，而不是凭主观臆测来解释。 一、生长素的发现过程 这种“影响”究竟是什么呢？在达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。 3、鲍森·詹森的实验 图5-2 鲍森·詹森的实验示意图 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。 实验不足之处 没有形成单一变量，无法排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的结论。 一、生长素的发现过程 这种“影响”究竟是什么呢？在达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。 3、鲍森·詹森的实验 图5-2 鲍森·詹森的实验示意图 如何排除琼脂片的影响呢？ 在去除尖端的胚芽鞘上只放琼脂片，在单侧光条件下观察胚芽鞘的生长。 琼脂片 不生长 不弯曲 结果：胚芽鞘不弯曲生长。 结论：琼脂片不会引起胚芽鞘弯曲生长。 一、生长素的发现过程 思考：顶端产生的“影响”能传到下部，为什么能使伸长区两侧生长不均匀？ 因为该影响(生长素)在向光一侧和背光一侧(浓度分布)存在差异, 因而引起两侧的生长不均匀。 4、拜尔的实验 图5-3 拜尔的实验示意图 自变量： 因变量： 尖端放置的位置 尖端下部弯曲生长的方向 实验现象：朝对侧弯曲生长 实验结论，胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀。 一、生长素的发现过程 4、拜尔的实验 图5-3 拜尔的实验示意图 思考1.拜尔为什么要在黑暗环境中完成该实验？ 思考2.没有了光的刺激，为什么胚芽鞘还会发生弯曲？推测单侧光的可能作用是什么？ 排除光的影响，控制变量 说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而“影响”的分布不均匀才是根本原因。 詹森和拜尔的实验初步证明：尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。 一、生长素的发现过程 5、温特的实验 切下胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时后移去尖端，将琼脂小块放在切去尖端的胚芽鞘一侧，结果向对侧弯曲 将未接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧，胚芽鞘既不生长也不弯曲 温特的实验进一步证明胚芽鞘的弯曲生长确实由一种化学物质引起的。 温特认为，这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素。 一、生长素的发现过程 旁栏思考: 温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样作出这一推测的？ 没有。 他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。要得出这样的结论,既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理，还需要一定的想象力。 生长素究竟是什么物质呢？ 一、生长素的发现过程 1934年，科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸（IAA）。 5.生长素的化学本质 但是，由于生长素在植物体内含量极少，直到1946年人们才从高等植物中将其分离出来，并确认它也是吲哚乙酸（IAA）。 进一步研究发现，植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等，他们都属于生长素。 一、生长素的发现过程 6、植物向光性的原因 生长素的发现使人们认识到，植物的向光性是由生长素分布不均匀造成的 单侧光照射 背光一侧的生长素含量多于向光一侧 背光侧生长快向光侧生长慢 造成向光弯曲 关于植物向光性生长的原因，目前还有争议。有学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均造成的。 一、生长素的发现过程 科学家陆续又发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。 人们把这类由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育具有显著影响的微量有机物，叫做植物激素。 植物激素作为信息分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。 一、生长素的发现过程 植物激素与动物激素的异同 讨论1： 植物激素与动物激素都称作“激素”， 二者有哪些相似之处？ 二者都是调节生命活动的化学物质，都能从产生部位运输到作用部位发挥作用且都具有微量、高效的特点。 讨论2.  植物体内没有分泌激素的腺体，这说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显不同。植物激素与动物激素还有哪些明显的区别？ 类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式 植物激素 动物激素 无特定的分泌器官 有特定的内分泌腺 一般是小分子物质 蛋白质、类固醇等 无明显的器官 靶器官、靶细胞 多样、复杂 随着体液运输 二、生长素的合成、运输与分布 1、生长素的合成 (1)合成部位：主要是芽、幼嫩的叶、发育中的种子。 生长素的合成不需要光照 (2)合成原料：生长素由色氨酸经过一系列反应转变而来。 2、生长素的运输 二、生长素的合成、运输与分布 (1)极性运输 （与重力有关吗？） 运输方式: 主动运输（需能量、需载体） 方向： 形态学上端 形态学下端 在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中 部位： 影响因素： 与重力等因素、空间位置无关 只能 地上部分 地下部分 形态学上端 形态学下端 形态学上端 形态学下端 (2)非极性运输 成熟组织中的输导组织，如筛管 部位： （与植物形态学方向无明显关系的运输方式）） （和其他有机物运输没区别） 二、生长素的合成、运输与分布 （3）横向运输： 受外界刺激（单侧光、重力、离心力等） 影响因素: 发生部位： 生长素的产生部位（根尖、茎尖、尖端等） 主动运输 运输方式: 运输方向: 重力： 背地侧→近地侧运输 单侧光： 向光侧→背光侧运输 注意：横向运输的方向与外界刺激的方向一致。 生长素的横向运输只发生在根尖、芽尖等产生生长素的部位，且发生在有单侧光或重力等刺激时。尖端在均匀光照或黑暗处时，不发生生长素的横向运输。 二、生长素的合成、运输与分布 离心力：使胚芽鞘尖端中的生长素由中心向外运输 茎弯向中心生长 直立生长 向光弯曲生长 向孔弯曲生长 3、生长素的分布 二、生长素的合成、运输与分布 生长素在植物各个器官中都有分布，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）。 ①产生部位＜积累部位；如顶芽＜侧芽 ②生长旺盛的部位＞衰老组织；如生长点＞老根 三、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。 (不构成细胞结构、不起催化作用、不提供能量) 2.作用机制: 特定基因表达，产生效应 生长素与某种蛋白质（生长素受体）特异性结合 细胞内一系列信号转导 诱导 细胞水平 促进细胞伸长、生长、诱导细胞分化等。 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。 分子水平 生长素在细胞水平起的作用，与在器官水平上发挥的作用有什么关系呢？ 生长素在细胞水平上发挥作用是在器官水平上发挥作用的基础 生长素对生长只有“促进”作用吗？ 三、生长素的生理作用 植物生长素的作用特点 下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用得到的结果。 讨论1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？ “促进”或“抑制”，是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言，当生长素浓度过高而“抑制”生长时，器官表现为生长速度减慢，甚至生长停滞。 三、生长素的生理作用 植物生长素的作用特点 下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用得到的结果。 讨论2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？ 一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。 三、生长素的生理作用 植物生长素的作用特点 下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用得到的结果。 讨论3. 对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？ 对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。 不同的器官对生长素的敏感程度不同，敏感程度大小为根＞芽＞茎。 不同浓度生长素作用（以根为例）曲线分析 曲线AB段表示： B点对应的浓度为： 曲线BC段表示： C点的生长素浓度对根生长的效应是： 曲线CD段表示： E、F表示： 在一定范围内，随生长素浓度升高,对根生长的促进作用逐渐增强。 促进根生长的最适浓度 超过最适浓度，随生长素浓度升高，对根生长的促进作用逐渐减弱 随生长素浓度升高，对生长的抑制作用逐渐增强 生长素浓度虽然不同，但促进效果相同 三、生长素的生理作用 既不促进也不抑制 促进生长 抑制生长 浓度/mol·L-1 生长从素浓度与植物不同器官生长反应的关系示意图 由上可知：生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。 (1)生长素的作用特点：两重性 生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长。 (3)不同的器官对生长素的敏感程度不同： 根﹥芽﹥茎 (2)成熟程度：幼嫩的细胞对生长素敏感，衰老细胞则比较迟钝。 (4)不同种类的植物对生长素的敏感程度不同：双子叶植物＞单子叶植物 三、生长素的生理作用 三、生长素的生理作用 4、生长素两重性的实例：顶端优势 顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象。 （1）概念 （2）原因 顶芽产生的生长素向下运输，枝条上部的侧芽生长素浓度高，侧芽的发育受到抑制；顶芽生长素浓度低，促进生长。 顶端优势（左）及其解除（右） 思考：研究发现植物的根也有顶端优势，分析主根和侧根的生长素浓度大小？ （3）应用 适时摘除棉花的顶芽促进侧芽的发育 适时修剪景观树木使树型圆润、丰满 茎部：生长素浓度：C＜D 根部：生长素浓度：A＜B 三、生长素的生理作用 在生活常识中的应用 从生长素的运输和生理作用角度分析：为什么水平放置的幼苗根向地生长，而茎背地生长？ 根部：生长速度： A＞B 茎部：生长速度： C ＜D ②根茎对生长素的敏感程度不同 ①在重力作用下生长素分布不均匀； 体现两重性 都是促进 茎的背地性 茎对生长素敏感性低，C、D两侧都是促进作用，且D侧促进作用更强，使茎背地弯曲生长； 根向地性： 根对生长素敏感性高，B侧浓度高，抑制生长，因此生长速度A＞B，使根向地弯曲生长，这体现了生长素生理作用的两重性。 三、生长素的生理作用 在生活常识中的应用 无子番茄的形成 C.在利用生长素的作用原理来培育无子番茄时,所用外源生长素浓度应低于c 大多水果蔬菜只有在传粉成功后，子房才能发育为果实；（发育中的种子提供大部分生长素） （临界值之前） 实验设计：取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2mm，使胚芽鞘不再产生生长素。在上端放一块含有生长素的琼脂，下端放一块不含生长素的琼脂（胚芽鞘的形态学上端朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。 四、思维训练 评价实验设计和结论 实验结论：(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。 讨论1. 这个实验的设计是否严密？为什么？ 不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。 评价实验设计和结论 四、思维训练 应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端输到形态学上端。 讨论2. 从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？ 结论2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。 讨论3. 如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？ 受体琼脂块(b) 形态学下端 形态学上端 含IAA琼脂块 实验前 实验后 下端琼脂块无生长素 四、思维训练 评价实验设计和结论 思考：如何检测下端琼脂块是否含有生长素？ 实验后 实验后 实验前 形态学上端 形态学下端 含IAA琼脂块 受体琼脂块(a) 受体琼脂块(b) 形态学下端 形态学上端 含IAA琼脂块 实验前 预期结果 胚芽鞘弯曲生长 胚芽鞘既不弯曲也不生长 拓展——生长素的生理作用与胚芽鞘生长状况 1、遮盖类 ①直立生长 ②向光弯曲生长 2、暗箱类 ①直立生长 ②向光(小孔)弯曲生长 3、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 拓展——生长素的生理作用与胚芽鞘生长状况 4、移植类 ①直立生长 ②向左弯曲生长 ③④琼脂块中IAA的含量： a＝b＋c，b>c ⑤向右弯曲生长 5、旋转类 ①直立生长 ②向光弯曲生长 ③向小孔弯曲生长 ④向心生长 拓展——生长素的生理作用与胚芽鞘生长状况 6、用两看法判断胚芽鞘“长不长、弯不弯” (1)判断“长不长”: 看胚芽鞘尖端下的伸长区能否获得生长素。 ①能获得生长素,则生长。 ②不能获得生长素,则既不生长也不弯曲。 (2)判断“弯不弯”: 看胚芽鞘尖端下的伸长区生长素的分布是否均匀。 ①若生长素分布均匀,则直立生长。 ②若生长素分布不均匀,则弯曲生长。 练习与应用 1. 基于对生长素的合成、分布、运输及生理作用的理解，判断下列表述是否正确。 (1)单侧光会刺激胚芽鞘尖端产生生长素，并引起生长素的分布不均匀（ ） (2)生长素在从形态学上端向形态学下端的极性运输过程中会消耗能量（ ） (3)生长素对植物的根、芽、茎只有促进作用，没有抑制作用。（ ） 一、概念检测 × √ × 练习与应用 2.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，并分别从不同的方向给以光照（如图所示）。培养一段时间后，胚芽鞘的生长情况是 （ ） A.a不弯曲、b不弯曲、c向右弯曲 B.a向右弯曲、b不弯曲、c向右弯曲 C.a向右弯曲、b不弯曲、c向左弯曲 D.a向左弯曲、b不弯曲、c向左弯曲 A 练习与应用 3. 下图中曲线C表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系，如果将同样浓度的生长素施用于侧芽，能反映侧芽生长状况的曲线是（ ） A 二、拓展应用 1.在居室内养花，花盆往往要放在窗口附近有阳光处，有的书上建议每星期将花盆旋转1/4 圈。这个建议有什么科学道理？ 可以使植株接受比较均匀的阳光照射，以避免因植物的向光性生长而引起植株弯曲。 2.我国宋代著作《种艺必用》中，记载了一种促进空中压条生根的方法：“凡嫁接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干, 筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝……则根生。”请你运用已学过的知识，分析其中的科学道理。 练习与应用 因为人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中再晒干，黄泥就会吸附一定的生长素。用这样的黄泥封裹枝条，就能利用其中的生长素促进枝条生根。 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 $$