内容正文:
植物生长素
课标要求 核心素养
1.概述科学家经过不断的探索,发现了植物生长素,并揭示了它在调节植物生长时表现出两重性,既能促进生长,也能抑制生长。
2.举例说明生长素及其类似物在生产上得到了广泛应用。
1.生命观念:通过分析生长素的发现过程和分析植物激素间的相互作用,建立普遍联系的观点。
2.科学思维:通过植物向性运动的结果、生长素生理作用的两重性曲线及对两重性实例的分析,培养用逻辑思维解决问题的能力。
3.科学探究:通过“生长素类调节剂促进插条
生根的最适浓度”的实验,掌握实验设计及对实验结果的分析与评价能力。
4.社会责任:通过植物激素在农业生产方面的应用,形成关注社会、关注人体健康的理念。
问题情境
在________的照射下,植物______光源生长的现象叫作_______;
单侧光
朝向
向光性
问题:植物向光性的意义?原因是什么?
1.生长素发现过程的实验
归纳 夯实必备知识
科学家及实验过程 结论及分析
胚芽鞘的 受单侧光刺激后,向下面的 传递某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快
向光弯曲生长
不生长
直立生长
尖端
伸长区
胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部
尖端产生的影响在其下部分布
,造成了胚芽鞘的弯曲生长
向光弯曲生长
对侧
不均匀
造成胚芽鞘弯曲生长的是一种化学物质,并把这种物质命名为_________
1934年,科学家从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——
;1946年,从高等植物中分离出IAA;进一步研究发现 (PAA)、 (IBA)等,都属于生长素
不生长不弯曲
对侧
生长素
吲哚乙酸(IAA)
苯乙酸
吲哚丁酸
生长素发现过程
1.实验材料:金丝雀虉草胚芽鞘
胚芽鞘:单子叶植物,特别是禾本科植物种子萌发时,包在胚芽外面的鞘状结构,连同胚芽一起出土,保护胚芽出土时不受损伤。
胚芽鞘模式图
尖端
尖端下部
金丝雀虉草
达尔文
金丝雀虉草:是禾本科虉草属的一年生丛生草本植物。生活周期类似于春小麦,它是一种谷类作物。原产于地中海地区,广泛分布于中东、欧洲,在阿根廷、美国、加拿大等国的部分地区也有分布。
7
生长素发现过程
达尔文
2.实验过程
实验①
实验②
实验③
实验④
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
对照组为 ,实验组为__________
尖端的有无
胚芽鞘的生长情况
1和2对照:
自变量:
因变量:
结论1:弯曲生长与 有关
2 3 4
1
尖端
一组实验变量是一个,单一变量原则
8
生长素发现过程
达尔文
2.实验过程
实验①
实验②
实验③
实验④
单侧光
去掉尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
1和34对照:
自变量:
因变量:
遮光部位
胚芽鞘的生长情况
结论2:感光部位在 ;弯曲部位是 。
尖端
尖端的下段
生长素发现过程
①
②
③
④
推测
结论1:胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
疑问:为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢?
结论2:胚芽鞘的感光部位在尖端
现象:发生弯曲生长 的部位是尖端下部
1.尖端产生了某种影响,传到下部
2.下部弯曲生长是因为伸长区背光面生长的快(尖端产生的影响在下部分布不均)
达尔文
顶端产生的影响能传到下部,那么它为什么能使得伸长区两侧生长不均匀呢?
10
生长素发现过程
推测1:尖端产生了某种影响,传到下部
如何验证?
备选材料:
胚芽鞘若干、单侧光源、刀片、不透水的云母片、透水的琼脂片等
自 变 量:
因 变 量:
尖端与下部的联系是否被阻断
胚芽鞘是否向光生长弯曲。
詹森
云母片
琼脂片
结论:“影响”可以透过琼脂块传递给下部
詹 森
问题:此实验严谨吗?该如何改进?
未排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的可能
常用作电器绝缘材料,物质不能透过云母片扩散
11
生长素发现过程
推测2:弯曲生长的原因是尖端产生的影响在下部分布不均
如何验证?
拜 尔
拜
尔
自变量:
因变量: 现象:
尖端放置的位置。
尖端下部弯曲生长的方向。
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
问题:拜尔为什么要选择黑暗的环境?
问题:没有了光的刺激,为什么胚芽鞘还会发生弯曲?
排除光的影响
尖端产生的影响分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长
排除单侧光的干扰
通过詹森和拜尔的实验初步证明了尖端产生的影响可能是一种化学物质,这种化学物质分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。如何进一步证明这种化学物质的存在呢?
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生长素发现过程
达尔文
詹 森
拜 尔
①尖端产生了某种“影响”,传到下部
②下部弯曲生长是因为背光侧生长的快(尖端产生的“影响”在下部分布不均)
这些实验初步证明尖端产生的影响可能是一种化学物质,这种化学物质在尖端以下部位分布不均造成了胚芽鞘弯曲生长。
究竟是不是化学物质呢?如何证明?如果是,是哪种化学物质?
生长素发现过程
自变量:
因变量:
琼脂块是否接触过尖端。
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长。
实验结论:
胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质,这种化学物质在尖端下部分布不均,导致弯曲生长。温特将其命名为生长素。
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
温 特
实验组
对照组
问题:温特的实验巧妙在哪里?
用琼脂块收集该物质,直接观察该物质的影响,证明了造成胚芽鞘向光弯曲生长的是尖端产生的某种化学物质。
问题:设置对照组的目的是?
排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响
生长素发现过程
温 特
生长素的化学本质
1934年,科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质
----吲哚乙酸(IAA)
1946年,人们从高等植物中分离出生长素,并确认它就是吲哚乙酸(IAA)。进一步研究发现,植物体内具有生长素效应的物质除IAA外还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等,它们都属于生长素。
吲哚乙酸(IAA)
吲哚丁酸(IBA)
生长素发现过程
【思考】为何人尿中能分离出吲哚乙酸?是不是人也可以合成生长素?----人体内的生长素来自食物,人所食用水果蔬菜中含有生长素。
由于人体缺乏相应的分解生长素的酶,所以人体无法分解生长素,随尿液排出体外。
植物向光性原因的解释
(1)外因: 照射。
(2)内因:生长素在 含量
多于 。
(3)结果:两侧生长不均匀,
光侧生长快,
光侧生长慢,
从而造成向光弯曲。
单侧光
背光一侧
向光一侧
背
向
【相关信息】关于向光性生长的原因分析分在争议,有学者认为是由单侧光引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成的。
极性运输
问题:生长素在背光一侧含量多于向光一侧?
生长素横向转移的实验证据
(1)A、B组对照可以得出什么结论?
单侧光使生长素在胚芽鞘尖端从向光侧运输到背光侧,使得背光侧生长素浓度高于向光侧。
A、B两组的数据没有太大差异,说明单侧光并不能降解或者促进生长素的合成
(2)C、D组对照说明什么?
生长素发现过程
① 感受光刺激的部位在 ;
而向光弯曲的部位在 。
② 生长素由 产生,并向下运输,促使下部生长。
③ 单侧光只影响生长素的 ,使向光侧生长素分布较 ,背光侧生长素分布较 ;
④ 胚芽鞘尖端以下的伸长区背光侧生长较 ,向光侧生长较 ,从而造成胚芽鞘的向光弯曲生长。
⑤ 生长素的化学本质是 。
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端下部
胚芽鞘尖端
分布
少
多
快
慢
吲哚乙酸、苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等
小结
1.判断关于生长素的发现过程的叙述
(1)植物生长素的化学本质是蛋白质( )
(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( )
(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( )
查落实
×
×
×
2.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?得出什么结论?
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?得出什么结论?
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。
长不长看有无生长素,弯不弯看生长素分布是否均匀
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(3)C组中的胚芽鞘①②③④如何生长?
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。
(4)D组中的胚芽鞘①②如何生长?a、b、c琼脂块中的生长素浓度是什么关系?
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?
①直立生长,②向光弯曲生长,③向小孔弯曲生长。
1.(多选)如图是与生长素有关的部分实验示意图,根据图示信息判断,下列说法正确的是
突破 强化关键能力
A.实验一证明生长素的产生依赖光照
B.实验二证明尖端产生的“影响”能向下运输
C.实验三证明胚芽鞘弯曲生长的原因是尖端产生的“影响”在其下部分布不均
D.实验四进一步证明造成胚芽鞘弯曲生长的是一种化学物质
√
√
2.(2023·江苏扬州高三学情调研)如图a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验,d为一植株被纸盒罩住,纸盒的一侧开口,有单侧光照。下列对实验结果的描述,正确的是
A.a、b向光弯曲生长,c背光弯曲生长
B.b中胚芽鞘尖端产生的生长素通过琼脂片的方式是主动运输
C.d中如果固定植株,旋转纸盒,一段时间后,植株向左弯曲生长
D.d中如果将纸盒和植株一起旋转,则植株向纸盒开口方向弯曲生长
√
向光性的原理
归纳 夯实必备知识
色氨酸
叶
种子
胚芽鞘
上端
下端
主动运输
输导
组织进行
生长旺盛
生长素的合成、运输与分布
1、生长素的合成
(1)主要合成部位:
注意:植物没有专门的内分泌腺器官。
(2)来源:
生长素由 经过一系列反应转变而来。
色氨酸
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
2. 生长素的分布
生长素的合成、运输与分布
生长素在植物体________中都有分布,但相对集中分布在_________的部分,如________、____和_______的__________、_________、________________和_________等处;
各器官
生长旺盛
胚芽鞘
芽
根尖
分生组织
形成层
发育中的种子
果实
极性运输
非极性运输
横向运输
胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中,
只能从形态学上端到形态学下端
☆极性运输是主动运输
成熟组织中,通过输导组织进行非极性运输。
由于单侧光、重力等因素,发生根尖、茎尖在等细胞分裂特别旺盛的部位。
二、生长素的合成、运输与分布
3、生长素的运输
☆高浓度→低浓度
思维训练(P95)
讨论1.这个实验的设计是否严密?为什么?
讨论2.从结果到结论之间的逻辑推理是否严谨?为什么?
不严密,未考虑将胚芽鞘倒置的情况。
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上端。
结论
(1)下端琼脂块上的生长素来自上端琼脂块。
(2)生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输
到形态学下端。
讨论3.如果要验证上述结论,应该如何改进实验方案?
增加一组胚芽鞘倒置的实验。
二、生长素的合成、运输与分布
注意
(1)极性运输不会随植物形态学上端与形态学下端空间位置的改变而改变。
(2)极性运输为主动运输,需要消耗能量,需要载体蛋白。
(3)极性运输在太空中依然存在,不受重力因素的影响。
(4)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。
(5)失重状态下,由于没有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生长素
的水平分布是均匀的,植物会水平生长。
2.判断关于生长素的合成、运输与分布的叙述
(1)幼芽、幼叶和种子都能产生大量的生长素( )
(2)植物茎尖的细胞可利用色氨酸合成生长素( )
(3)生长素的极性运输不需要ATP水解提供能量( )
(4)生长素在根部的极性运输方向为由“根尖端”运往“根近茎端”( )
√
×
×
√
查落实
生长素的作用
①细胞水平
促进细胞伸长
向光侧
背光侧
生长素
诱导细胞分化
②器官水平
影响器官的生长和发育
促进侧根和不定根的发生
影响花、叶和果实发育
生长素在植物体内起作用的方式和动物激素类似,不像酶催化细胞代谢,也不为细胞提供能量,而是传达信息,起着调节细胞生命活动的作用
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生长素的作用机理
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。
作用机理
生长素
激素受体
促使细胞壁松散
液泡
H+
添加细胞壁成分
内质网
Ca2+
激活
转录因子
转录
翻译
促细胞生长蛋白
高尔基体
生长素激活了伸长区细胞膜上的质子泵,质子泵在数分钟内将氢离子大量泵出到细胞膜外。
质子外排的过程中使得细胞壁酸化,从而激活细胞壁中的一种酶,破坏纤维素分子间的氢键,使得细胞壁结构变得松散
另一方面刀子膜电位升高,促进离子进入细胞,细胞渗透压增大,吸水膨胀
当然,细胞的生长还需要更多的细胞质和细胞壁成分。生长素也会作用于细胞内的基因表达,使伸长区合成新的蛋白质。
生长素的作用似乎就是“促进”。真的是这样吗?
34
生长素的作用特点
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果,据图分析:
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强
促进根生长的最适浓度
生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱
①曲线AB段表示:
②B点表示的生长素浓度是:
③BC段表示:
既不促进也不抑制
④C点表示的生长素浓度对根的生长作用是
⑤CD段表示:
随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强
下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物根的作用结果
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生长素的作用特点
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果,据图分析:
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
⑥从图中的F、F`点你可以得出什么结论?
最适浓度点左右两侧有一大一小两个浓度点,起促进作用效果相同
⑦以上曲线说明了什么?
生长素作用的两重性:低浓度促进生长,高浓度抑制生长
⑧图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的?抑制作用是不生长?
以不施加外源生长素时根的生长情况为对照。抑制说明在该浓度下生长缓慢甚至停止。
生长素的作用特点
植物生长素的作用特点——两重性
②影响生长素作用效果的因素:
(1)浓度
(2)不同器官敏感度不同
(3)细胞成熟情况
(4)植物的种类
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
保花
疏果
①实质:
生长素的作用特点
植物生长素的作用特点——两重性
①从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是?
②三种器官对生长素的敏感性大小依次是:
根 >芽 >茎
10-10 10-8 10-4
③____子叶植物比____子叶植物敏感,利用浓度在____________间的生长素类似物作除草剂,可除去____子叶植物中的____子叶杂草。
双
单
单
双
BD(最好是C)
B
D
C
敏感性一般看最适浓度就行,最适浓度越小越敏感
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生长素的作用特点
茎部
生长素浓度:A<B
生长速度:A<B
生长效应:A促进弱B促进强
根部
生长素浓度:C<D
生长速度:C>D
生长效应:C促进D抑制
确认能否体现两重性的关键在于“浓度与生长状况”。
①若生长较慢处的生长素浓度>生长较快处的生长素浓度则可体现两重性,如根背地生长、顶端优势等。
②若生长较慢处的生长素浓度<生长较快处的生长素浓度,则不能体现两重性,只能表明“低浓度促进生长”。如茎的向光性和茎背地生长。
39
生长素的作用特点
现象:顶芽优先生长,侧芽生长受到抑制。
(2)原因:
①生长素的运输方向为________(用图中字母表示);
②_____生长素浓度低→______生长;_________生长素浓度高→______生长。
(3)解除措施:摘除顶芽。
(4)应用:棉花打顶。
A→B
A处
促进
B\C\D处
抑制
C
D
生长素的作用特点
棉花的摘心,盆景的修枝;
获取木材。
保留顶端优势:
打破顶端优势:
生长素的作用
促进果实发育——无子番茄、辣椒
胚珠
种子
生长素
果实
子房
操作:花蕾期 → 去雄 → 喷洒一定浓度生长素类似物
在种子发育的过程中,胚合成大量的生长素,促进子房发育成果实。
植物激素
由植物体产生,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,称作植物激素。
定 义
植物激素是一种信息分子。
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。
在生长素发现之后,人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。这些物质都是植物激素。
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植物激素
动物激素 植物激素
分泌器官
化学本质
作用部位
运输方式
相同点
①由自身产生;②从产生部位运到作用部位
③起调节作用;④微量高效
无特定分泌器官
有特定内分泌腺或细胞
一般是小分子物质
蛋白质,氨基酸衍生物、固醇等
无特定靶器官
靶器官、靶细胞
多样、复杂
随体液运输
2. 植物体内没有分泌激素的腺体,这说明植物激素在合成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?
44
激素含量研究
根据植物激素作用于植株或离体器官后所产生的生理反应的强度推算植物激素含量。
45
(1)从图乙可知,在两个不同浓度的生长素溶液中,茎段半边茎生长产生的弯曲角度可以相同,请根据生长素作用的特性,解释产生这种结果的原因,原因是_________________________________________。
切面侧弯曲生长形成弯曲角度(α)如图甲。与生长浓度的关系如图乙。请回答:
生长素的生理作用具有双重性,最适生长素浓度产生最大α值,高于最适浓度时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长,从而产生相同的α值。
例.从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽),将茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后,浸没在不同浓度的生长素溶液中,一段时间后,茎段的半边茎会向
(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中,测得其半边茎的弯曲角度α1,从图乙中可查到与α1对应的两个生长素浓度,即低浓度(A)和高浓度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度,有人将待测溶液稀释至原浓度的80%,另取切割后的茎段浸没在其中,一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到α2。请预测α2与α1相比较的可能结果,并得出相应的结论:_________________________________________________。
若α2小于α1,则该溶液的生长素浓度为A;
若α2大于α1,则该溶液的生长素浓度为B。
例3.科学家在研究脱落酸的生理作用时,做了如下实验:取棉花幼苗植株一棵,剪去叶片留下叶柄(如图所示),并在切口A、B处分别滴加不同的溶液,然后将所有处理的材料插在培养皿的湿砂中,24 h后,定期用镊子轻碰叶柄,观察叶柄是否脱落,并记录叶柄脱落的时间。
(1)脱落酸是植物体内产生的一种植物激素,主要作用是____细胞分裂,促进_________的衰老和脱落,在将要_____的器官和组织中含量较多。
抑制
叶、果实
脱落
5.1 植物生长素
解析:脱落酸具有抑制细胞分裂、促进叶片和果实的衰老和脱落的作用,其合成部位主要是根冠和萎蔫的叶片。但其主要分布在将要脱落的器官和组织中。
5.1 植物生长素
(2)实验中需剪去幼苗叶片,是因为_________________________________
________________________。
幼叶产生的生长素和细胞分裂素等植物激素会抑制脱落酸的作用
解析:实验中剪去幼叶是防止幼叶产生的生长素和细胞分裂素等植物激素抑制脱落酸的作用。
5.1 植物生长素
(3)实验中在A处滴加的是一定浓度的_______溶液,B处滴加的是________,滴加量要_____。
脱落酸
蒸馏水
相等
解析:A、B是对照处理,结合实验结果分析,A处滴加的是一定浓度的脱落酸溶液,B处作为对照滴加的是等量的蒸馏水。
5.1 植物生长素
(4)实验进行4 d后,观察发现,在一定外力作用下,叶柄脱落。但改用乙烯利(具有与乙烯相同的生理效应)重复本实验时,发现不需施加外力,叶柄可自然脱落。这说明在促进植物器官(叶片)脱落方面,乙烯的作用______(填“大于”或“小于”)脱落酸的作用。
大于
解析:因改用乙烯后,不需外力,叶柄就自然脱落,可见乙烯的作用大于脱落酸的作用。
5.1 植物生长素
(5)实验证明,细胞分裂素有延缓叶片衰老(即保绿)的作用,而乙烯则能加速叶片的衰老。若要设计实验证明这一结论,则至少需要设置____组实验。
三
解析:至少需要设置三组实验:空白对照组、细胞分裂素处理组和乙烯处理组。
5.1 植物生长素
Lavf58.29.100
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