内容正文:
第九讲 植物激素和环境因素对植物生命活动的调节
课标要求
1.举例说明几种主要植物激素的作用,这些激素可通过协同、拮抗等方式共同实现对植物生命活动的调节。
2.举例说明细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯等植物激素及其类似物在生产上得到了广泛应用。
3.概述其他因素参与植物生命活动的调节,如光、重力和温度等。
考点一 其他植物激素
[对应学生用书P209]
1.其他植物激素的种类、作用及合成或分布部位
名称
作用
合成或分布部位
细胞
分裂素
细胞水平:促进有丝分裂所需的特定蛋白质合成和活化,从而促进细胞分裂。
个体水平:促进植物向上生长,促进侧芽生长、果实生长、种子萌发,延缓叶片衰老等
合成:根尖、发育中的果实等。
分布:主要在细胞分裂旺盛的部位,如根尖、茎尖、发育中的果实和萌发的种子等
赤霉素
细胞水平:促进细胞伸长和分裂。
个体水平:显著促进茎的伸长、叶片扩大、果实生长、种子萌发;解除休眠;抑制衰老等
顶芽和根的分生组织;幼叶;胚
脱落酸
抑制生长、促进叶片和果实脱落;失水时使气孔关闭,保持休眠,提高植物的抗逆性;抑制种子萌发
合成:主要在成熟的绿叶和果实中
乙烯
促进果实成熟,不利环境条件下影响叶片或果实的脱落,增强植物体的抗逆性
萌发的种子,凋谢的花朵,成熟的果实
提醒:促进果实发育≠促进果实的成熟
①生长素或赤霉素对果实的作用主要是促进果实的发育,即主要是使子房膨大形成果实及果实体积的增大。
②乙烯对果实的作用主要是促进果实的成熟,主要是使果实的含糖量、口味等果实品质发生变化。
2.不同激素通过协同或拮抗等方式共同调节植物生命活动
(1)细胞分裂素一般与生长素共同作用,促进植物细胞的分裂与分化
(2)分析植物激素间的相互作用
①据下图可知,低浓度的生长素促进细胞的伸长,但生长素浓度增加到一定值时,就会促进乙烯的合成,而乙烯含量的增加,反过来会抑制生长素促进细胞伸长的作用。
②生长素和细胞分裂素均促进生长,但机制不同。
③据下图可知,赤霉素通过促进生长素的合成和抑制生长素的分解来促进细胞伸长。
④植物的茎秆、种子、果实的生长等需要多种植物激素相互作用、共同调节。
(3)常见激素之间的协同作用与拮抗作用
3.植物生长调节物质在农业生产中得到广泛应用
4.活动:探究乙烯利对水果的催熟作用
提醒:①本实验中清水组为空白对照组,不同浓度的乙烯利溶液构成相互对照组。
②乙烯能促进果实成熟,还可进一步诱导果实自身产生乙烯。
1.易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)细胞分裂素能延缓离体叶片的衰老,可用于叶菜类的保鲜。( √ )
(2)脱落酸在植物体内起着信息传递的作用,提高脱落酸含量可解除种子的休眠状态。( × )
(3)植物体内脱落酸含量的变化是植物适应环境的一种方式,缺水使植物脱落酸含量上升导致气孔关闭。( √ )
(4)植物体内源激素不属于植物生长调节物质。( × )
2.深度思考——挖掘新命题点
(1)从激素相互作用的角度分析,高浓度生长素抑制植物生长的原因是高浓度的生长素能促进乙烯的合成,而乙烯能抑制植物的生长。
(2)干旱处理后,植物的光合速率会降低,原因是干旱处理后,植物叶片会产生较多的脱落酸,引起气孔关闭,导致光合作用的原料CO2供应不足,因而光合速率降低。
[例1] (2025·浙江台州模拟)关于植物激素的叙述,错误的是( )
A.基因突变导致脱落酸受体与脱落酸亲和力降低时,种子休眠时间比野生型延长
B.赤霉素受体表达量增加的大麦种子萌发时,胚乳中淀粉分解速度比野生型更快
C.细胞分裂素受体表达量增加的植株,其生长速度比野生型更快
D.插枝浸泡在低浓度2,4-D溶液中,野生型比生长素受体活性减弱的株系更易生根
A 解析:脱落酸有促进种子休眠的作用,基因突变导致脱落酸受体与脱落酸亲和力降低时,种子休眠时间比野生型缩短,A错误;赤霉素能促进大麦种子产生α-淀粉酶,进而催化淀粉分解,赤霉素受体表达量增加的大麦种子,有利于赤霉素发挥作用,能产生更多的α-淀粉酶,胚乳中淀粉分解速度比野生型更快,B正确;细胞分裂素能促进细胞分裂,故细胞分裂素受体表达量增加的植株,其生长速度比野生型更快,C正确;2,4-D是生长素类似物,能促进插枝生根,生长素受体活性减弱的株系对生长素不敏感,所以野生型比生长素受体活性低的株系更易生根,D正确。
[例2] 如图表示刺激某植物休眠种子使其萌发过程中,几种激素含量变化情况,分析下列叙述正确的是( )
A.脱落酸对种子萌发起促进作用,赤霉素对种子萌发起抑制作用
B.在种子破除休眠过程中赤霉素与脱落酸、细胞分裂素之间存在“对抗”关系
C.种子的提前萌发只是赤霉素、细胞分裂素的作用,与其他激素无关
D.赤霉素和细胞分裂素都能促进种子萌发
D 解析:分析题图可知,脱落酸对种子萌发起抑制作用,赤霉素对种子萌发起促进作用,A错误;在破除种子休眠、促进萌发过程中,赤霉素与脱落酸、细胞分裂素与脱落酸存在“对抗”关系,赤霉素与细胞分裂素存在协同关系,B错误;生物体的生命活动是多种激素相互协调、共同调节的,因此种子的提前萌发不只是赤霉素、细胞分裂素的作用,还与其他激素有关,C错误;分析题图可知,赤霉素和细胞分裂素都对种子萌发具有促进作用,D正确。
[例3] (2025·浙江强基联盟联考)很多植物生长过程中会出现顶端优势现象,这是多种植物激素共同调节的结果。研究发现喷施外源细胞分裂素可以解除生长素引发的顶端优势,下列叙述错误的是( )
A.侧芽生长缓慢可能是侧芽生长素浓度过高抑制生长引起的
B.侧芽生长缓慢可能是侧芽合成较多乙烯抑制生长引起的
C.生长素与细胞分裂素比值低有利于解除顶端优势
D.生长素和细胞分裂素在调节植物各种生命活动中均表现为拮抗作用
D 解析:对于顶端优势有多种解释,侧芽生长缓慢可能是侧芽生长素浓度过高抑制生长引起的,也可能是侧芽合成较多乙烯抑制生长引起的,A、B正确;研究发现喷施外源细胞分裂素可以解除生长素引发的顶端优势,故生长素与细胞分裂素比值低,即细胞分裂素相对含量高,有利于解除顶端优势,C正确;生长素和细胞分裂素在调节植物各种生命活动中常表现为协同作用,如共同促进茎的伸长,D错误。
考点二 植物对多种环境信号做出反应
[对应学生用书P212]
1.向性运动是植物对环境信号做出的生长反应
(1)向性运动的定义:是植物受到光、重力等有方向性的环境刺激而引起的生长运动,是植物对环境信号的一种生长反应。
(2)向性运动的方向:取决于外界刺激的方向。
(3)向性运动的实例——向重力性
提醒:向光性也是一种常见的向性运动。
2.植物的生殖受到光周期及温度的调控
1.易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)环境中的红光、绿光,对于植物的生长发育来说,是非常关键的。( × )
(2)光敏色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上。( × )
(3)植物分布的地域性很大程度上就是由光照决定的。( × )
2.深度思考——挖掘新命题点
种植和欣赏水仙是广东的春节习俗。当室外栽培的水仙被移入室内后,其体内会发生一系列变化,导致徒长甚至倒伏。
(1)为什么说水仙光敏色素感受的光信号发生改变会导致徒长甚至倒伏?
当室外栽培的水仙被移入室内后,光信号发生变化,光敏色素作为光信号的受体感受的光信号发生改变,影响相关基因的表达,进而导致水仙徒长甚至倒伏。
(2)水仙转入室内后还能发生向光性弯曲吗?
植物的向光性是指在单侧光的作用下,向光侧生长素浓度低于背光侧,导致背光侧生长快,向光侧生长慢,植物向光性弯曲。水仙转入室内后,若给以单侧光,植物仍可以发生向光性弯曲。
[例1] (2024·浙江湖州模拟)俗话说得好“务农不误时”,冬小麦是在头一年秋季播种萌发,以营养体(长出根、茎、叶的植物体)过冬,第二年夏初开花和结实。春天播下去的冬小麦虽然麦苗高度很快能赶上秋天播种的小麦,但不能开花结实。下列叙述错误的是( )
A.冬小麦开花与否只与播种时间有关
B.经低温作用的冬小麦体内可能产生了影响开花的物质
C.越冬期小麦与春天拔节期相比,体内脱落酸浓度更高
D.低温影响冬小麦开花是长期进化的结果
A 解析:分析题意可知,冬小麦开花时间主要取决于其播种萌发的温度,A错误;春天播下去的冬小麦虽然麦苗高度很快能赶上秋天播种的小麦,但不能开花结实,因此经低温作用的冬小麦体内可能产生了影响开花的物质,B正确;脱落酸有助于植物度过逆境,越冬期小麦与春天拔节期相比,体内脱落酸浓度更高,C正确;春天播下去的冬小麦不能开花结实,低温影响冬小麦开花是长期进化的结果,D正确。
[例2] (2025·浙江金华一中高三9月月考)科研人员对光和脱落酸(ABA)影响水稻种子萌发的机制进行了相关研究,结果如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.该实验的自变量是ABA浓度、有无光照和水稻类型
B.突变体水稻种子在黑暗条件下,对ABA更为敏感
C.光照条件可减弱ABA对正常种子萌发的抑制作用
D.突变体中可能缺乏感知光信号的相关受体
B 解析:本实验的目的是研究光和脱落酸(ABA)影响水稻种子萌发的机制,所以实验的自变量是ABA浓度、有无光照和水稻类型,A正确;当ABA浓度相同时,光照条件和黑暗条件下的突变体种子萌发率相当,而光照条件下野生型种子萌发率高于黑暗条件下,说明突变体中可能缺乏感知光信号的相关受体,B错误、D正确;当ABA浓度相同时,光照条件下野生型种子萌发率高于黑暗条件下,说明光照条件可减弱ABA对正常种子萌发的抑制作用,C正确。
[对应学生用书P213]
1.(2025·浙江1月卷)科学家将拟南芥的细胞分裂素氧化酶基因AtCKX1和AtCKX2分别导入到野生型烟草(WT)中,获得两种转基因烟草Y1和Y2,培养并测定相关指标,结果如表所示。
植株
主根长度(mm)
侧根数(条)
不定根数(条)
叶片数(片)
相对叶表
面积(%)
WT
32.0
2.0
2.1
19.0
100
Y1
50.0
6.6
3.5
8.2
13.5
Y2
52.0
5.6
3.5
12.0
23.3
注:表内数据为平均值。
下列叙述正确的是( )
A.与WT相比,Y2光合总面积增加
B.Y1和Y2的细胞分裂素含量相同且低于WT
C.若对Y1施加细胞分裂素类似物,叶片数会增加
D.若对Y2施加细胞分裂素类似物,侧根和不定根数会增加
C 解析:由表可知,Y2的叶片数比WT少,相对叶表面积也小,因此光合总面积减少,A错误;将拟南芥的细胞分裂素氧化酶基因导入到野生型烟草中,会使细胞分裂素氧化酶增多,从而使细胞分裂素含量降低,Y1和Y2是导入了不同的细胞分裂素氧化酶基因得到的转基因烟草,无法确定它们的细胞分裂素氧化酶的活性等情况,所以Y1和Y2的细胞分裂素含量无法比较,B错误;细胞分裂素主要促进细胞分裂,若对Y1施加细胞分裂素类似物,不会被细胞分裂素氧化酶分解,可以使叶片数增加,C正确;由题表信息可知,将拟南芥的细胞分裂素氧化酶基因导入到野生型烟草(WT)中后,Y2的侧根数和不定根数都多于野生型,而细胞分裂素氧化酶会使细胞分裂素含量降低,所以若对Y2施加细胞分裂素类似物,侧根和不定根数会减少,D错误。
2.(2024·浙江6月卷)干旱胁迫下,植物体内脱落酸含量显著增加,赤霉素含量下降。下列叙述正确的是( )
A.干旱胁迫下脱落酸含量上升,促进气孔开放
B.干旱胁迫下植物含水量上升,增强抗旱能力
C.干旱胁迫下,脱落酸受体缺失突变体较耐干旱
D.干旱胁迫下,叶面喷施赤霉素不利于植物抗旱
D 解析:干旱胁迫下,植物体内的脱落酸含量显著增加,促使气孔关闭,避免蒸腾失水,A错误;干旱胁迫下,植物含水量下降,避免失水过多,增强抗旱能力,B错误;干旱胁迫下,脱落酸受体缺失突变体因脱落酸不能正常发挥作用,气孔不能正常关闭,一般不耐旱,C错误;干旱胁迫下,叶面喷施赤霉素促进植株生长,不利于植物抗旱,D正确。
3.(2024·安徽卷)植物生命活动受植物激素、环境因素等多种因素的调节。下列叙述正确的是( )
A.菊花是自然条件下秋季开花的植物,遮光处理可使其延迟开花
B.玉米倒伏后,茎背地生长与重力引起近地侧生长素含量较低有关
C.组织培养中,细胞分裂素与生长素浓度比值高时能诱导根的分化
D.土壤干旱时,豌豆根部合成的脱落酸向地上运输可引起气孔关闭
D 解析:菊花是自然条件下秋季开花的植物,是短日植物,遮光处理可使其提前开花,A错误;玉米倒伏后,茎背地生长与重力引起近地侧生长素含量较高有关,B错误;组织培养中,细胞分裂素与生长素浓度比值高时能诱导茎叶的分化,细胞分裂素与生长素浓度比值低时能诱导根的分化,C错误;土壤干旱时,豌豆根部合成的脱落酸向地上运输可引起气孔关闭,以减少水分散失,D正确。
4.(2022·浙江1月卷)某种植物激素能延缓离体叶片的衰老,可用于叶菜类的保鲜。该激素最可能是( )
A.细胞分裂素 B.生长素
C.脱落酸 D.赤霉素
A 解析:细胞分裂素主要促进细胞分裂,延迟细胞衰老,A正确。
5.(2023·浙江1月卷)研究人员取带叶的某植物茎段,切去叶片,保留叶柄,然后将茎段培养在含一定浓度乙烯的空气中,分别在不同时间用一定浓度IAA处理切口。在不同时间测定叶柄脱落所需的折断强度,实验结果如图所示。
下列关于本实验的叙述,正确的是( )
A.切去叶片可排除叶片内源性IAA对实验结果的干扰
B.越迟使用IAA处理,抑制叶柄脱落的效应越明显
C.IAA与乙烯对叶柄脱落的作用是相互协同的
D.不同时间的IAA处理效果体现IAA作用的两重性
A 解析:该植物茎段的叶片中含有生长素,切去叶片可排除叶片内源性IAA对实验结果的干扰,A正确。用IAA处理的组别叶柄脱落所需的折断强度均大于未经IAA处理的组别(对照组),说明使用IAA处理可以抑制叶柄脱落;越迟使用IAA处理,叶柄脱落所需的折断强度越接近对照组,说明越迟使用IAA处理,抑制叶柄脱落的效应越不明显,B错误。因每组都有乙烯,没有无乙烯的对照组,无法得知乙烯对叶柄脱落所需折断强度的影响,因此无法判断IAA与乙烯对叶柄脱落的作用是协同还是拮抗,C错误。由题图可知,不同时间的IAA处理均能抑制叶柄脱落,因此不同时间的IAA处理效果不能体现IAA作用的两重性,D错误。
6.(2023·浙江6月卷)为研究红光、远红光及赤霉素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的实验。其中红光和远红光对莴苣种子赤霉素含量的影响如图甲所示,红光、远红光及外施赤霉素对莴苣种子萌发的影响如图乙所示。
据图分析,下列叙述正确的是( )
A.远红光处理莴苣种子使赤霉素含量增加,促进种子萌发
B.红光能激活光敏色素,促进合成赤霉素相关基因的表达
C.红光与赤霉素处理相比,莴苣种子萌发的响应时间相同
D.若红光处理结合外施脱落酸,莴苣种子萌发率比单独红光处理高
B 解析:图甲显示远红光使种子赤霉素含量下降,进而抑制种子萌发,与图乙结果相符,而不是远红光处理莴苣种子使赤霉素含量增加,A错误;图甲显示红光能使种子赤霉素含量增加,其机理为红光将光敏色素激活,进而调节相关基因表达,B正确;图乙显示红光处理6天左右莴苣种子开始萌发,赤霉素处理10天时莴苣种子开始萌发,两种处理莴苣种子萌发的响应时间不同,C错误;红光处理促进种子萌发,脱落酸会抑制种子萌发,两者作用相反,所以红光处理结合外施脱落酸,莴苣种子萌发率比单独红光处理低,D错误。
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