内容正文:
第四章 植物生命活动的调节
(章末复习)
学习目标
1、 概述植物生长素的发现、运输、功能及特性。
2、 举例说明植物激素共同参与植物生命活动的调节。
3、 阐述参与植物生命活动调节的环境因素。
4、 举例说明植物激素及其类似物在生产上得到了广泛应用。
自主先学
1. 填空
(1)生长素对植物生长的调节作用具有 ,既能促进植物生长,又能抑制植物生长。生长素对植物生长的促进和抑制作用与生长素浓度、植物器官种类等因素有关。一般来说,低浓度的生长素促进植物的生长,而高浓度的生长素则抑制植物的生长。同一植物的不同器官对生长素浓度的反应也 。此外,幼嫩的细胞对生长素敏感,衰老的细胞则比较迟钝。
(2)决定植物某一生理效应的往往不是某一种激素的绝对含量,而是各种激素之间的 。例如,生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值高时诱导根的形成,比值低时则诱导芽的形成,比值接近或两者浓度都高时诱导形成 。
(3)植物激素间的相互作用:协同作用主要表现为一类植物激素的存在可以增强另一类植物激素的生理效应。拮抗作用主要表现为一类植物激素的作用可以抵消另一类植物激素的作用。 主要表现为一类植物激素影响到另一类植物激素的合成水平后,后者又反过来影响前者的合成水平。 主要表现为几类植物激素在植物生长发育过程中相继发挥作用,共同调节植物的性状。
答案:(1)两重性 不同 (2)相对含量 愈伤组织 (3)反馈作用
连锁作用
2.判断
(1)单侧光下生长素的极性运输不需要载体蛋白。( )
(2)赤霉素促进萌发对种子是有益的,脱落酸抑制萌发对种子是有害的。( )
(3)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。( )
(4)插条的不同处理方法均应避免使用较高浓度NAA。( )
(5)在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素。( )
(6)胚芽鞘尖端在单侧光刺激下产生生长素。 ( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
小组讨论
1.暖冬对冬小麦的生长常造成不利影响,加快小麦出叶和分蘖速度,苗提早形成,还使病原体和虫卵更容易越冬,因而会造成病虫害的增加。
(1)阐述暖冬导致冬小麦减产的原因。
答案:有些植物在生长期需要经历一段时间的低温之后才能开花,这种经历低温诱导促使植物开花的作用,称为春化作用。冬小麦经历春化作用,这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。如果在春化作用前,遇到高温,低温效果就会消弱或消除,会加快小麦出叶和分蘖速度,苗提早形成,还使病原体和虫卵更容易越冬,因而会造成病虫害的增加,出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果,导致冬小麦减产。
(2)怎样才能更好地解决暖冬问题?
答案:为了更好地解决暖冬问题,可以将冬小麦种子在播种前进行低温诱导处理,人为地经历春化作用。
2.根的向重力生长、茎的背离重力生长主要是受环境因素重力调节,这有什么意义?
答案:根向地生长可以深扎根,有利于吸收水分和无机盐;茎背地生长可以将枝条伸向天空,有利于吸收阳光,进行光合作用。
3.下图是草莓果实发育和成熟过程中乙烯含量的动态变化图,你能从图中得出什么结论?
答案:在植物生长发育过程中,乙烯的含量会发生变化。
4.如图是猕猴桃果实发育和成熟过程中激素的动态变化情况:
(1)生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量如何变化?这种变化有什么意义?
答案:生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量均先升高后降低。初期含量升高的意义是这些激素能较好地促进果实的生长和膨大;后期含量处于低水平有利于果实成熟。
(2)脱落酸在果实发育和成熟的过程中起到什么作用?
答案:脱落酸在开花初期含量较高,其能促进花瓣的脱落,有利于果实的发育;后期含量升高,有利于果实的成熟、衰老和脱落。
(3)由上述各种激素含量的变化能得出什么结论?
答案:在植物生长发育和适应环境的过程中,各种激素水平有如下变化特点:①各种激素的含量会发生变化;②不同激素的调节还往往表现出一定的连锁作用。
师生交流
1.不同处理条件下胚芽鞘生长弯曲状况分析
类别
图解
相关结果
遮盖法
①直立生长;
②向光生长
暗箱法
①直立生长;
②向光(小孔)生长
插入法
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
移植法
①直立生长;
②向左侧生长;
③、④中IAA的含量:a=b+c,b>c
旋转法
①直立生长;
②向光生长;
③向小孔生长;
④茎向心生长,根离心生长
横置法
①a=b、c=d,水平生长;
②a<b,c<d,a、c、d促进生长,b抑制生长
2.对生长素的敏感程度曲线分析
(1)不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。
(2)不同生物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。
3.植物激素的种类及作用
植物激素
合成部位
主要生理功能
生长素
主要是幼芽、幼叶和发育中的种子
对植物的生长具有两重性的调节作用,即低浓度促进生长,高浓度抑制生长等
赤霉素
生长旺盛部分,如茎端、嫩叶、根尖、果实和种子
促进种子萌发和茎伸长,单性结实,促进果实生长;抑制成熟和侧芽休眠等
细胞分裂素
进行细胞分裂的部位,如根尖、茎尖、未成熟的种子、萌发的种子和生长着的果实
促进细胞分裂,细胞膨大,侧芽生长,形成层活动等;抑制不定根形成,叶片衰老等
脱落酸
将要脱落或即将进入休眠的器官和组织
促进叶片的衰老和脱落,果实成熟、脱落等;抑制种子发芽、植物生长等
乙烯
广泛存在于多种组织和器官中,正在成熟的果实中含量最多
促进叶片和果实脱落,不定根的形成等;抑制茎和根的伸长生长等
油菜素
甾醇类
茎、叶和花等器官中都有分布,花粉中分布最多
促进细胞分裂和细胞伸长,花粉管的伸长以及种子萌发,提高植物抗寒、抗旱和抗盐的能力,减轻植物病症等
4.植物激素间表现出协同作用和作用效果相反的实例
(1)表现出协同效应的植物激素实例
(2)作用效果相反的植物激素实例
质疑拓展
1.生长素的极性运输、非极性运输、横向运输有什么区别?
答案:(1)极性运输是将物质从植物体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,是遗传物质决定的,不受任何外力影响。
(2)非极性运输发生在植物的成熟组织中,通过韧皮部进行,运输方向可以是从形态学下端运输到形态学上端。
(3)横向运输发生在根尖、芽尖等生长素产生部位,运输方向平行于茎(或根)的横切面、垂直于茎(或根)的纵切面,受到单侧刺激(如光照、重力、离心力)的影响时才会发生。类型如图所示:
2.埋在土中的种子萌发时,幼苗的下胚轴顶端会发生弯曲,这种弯曲的结构称为“顶端弯钩”。科研人员为了研究茉莉素与乙烯对“顶端弯钩”形成的影响,用MS培养液(植物生长的完全培养液)、乙烯、茉莉素进行了实验,结果如下图所示。
(1)实验中设置甲组的目的是什么?
答案:作为对照
(2)茉莉素的生理作用是什么?依据是什么?
答案: 减少顶端弯钩的弯曲程度;丙与甲相比较,顶端弯曲程度减小(丁与甲、乙相比较,顶端弯曲程度减小)
(3)茉莉素与乙烯在“顶端弯钩”形成中有何关系?理由是什么?
答案:效果相反;乙组比甲组弯曲程度大,丙组比甲组弯曲程度小
(4)“顶端弯钩”对子叶和分生组织的出土有何作用?
答案:防止了子叶与顶端分生组织在出土过程中与土壤直接触碰而造成的机械伤害。
检测反馈
例题1 (25-26·江苏盐城期中)下图表示植物生长单位长度所需时间与生长素浓度的关系,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,则背光侧为d
B.将植物体水平放置,若根部近地侧生长素浓度为a,则远地侧为b
C.若曲线Ⅰ表示生长素对植物茎的作用,则曲线Ⅱ表示对根的作用
D.若曲线Ⅰ表示生长素对单子叶作物的作用,曲线Ⅱ可表示对双子叶杂草的作用
【答案】A
【详解】A、在单侧光照射下,生长素由向光侧向背光侧转移,使得背光侧生长素浓度高于向光侧,从而背光侧生长快,胚芽鞘弯向光源生长,而图中d生长素浓度高于c,因此胚芽鞘向光侧生长素浓度应为c,背光侧生长素浓度为d,A正确;
B、将植物体水平放置,受重力的影响,近地侧生长素比远地侧生长素分布的多,由于根对生长素浓度敏感,故曲线Ⅰ表示生长素对植物根的作用,则根部近地侧生长素浓度可为b,远地侧生长素浓度为a,b生长单位长度所需要的时间大于a,所以根向下弯曲生长,B错误;
C、植物不同器官对生长素的敏感程度不同,根比茎对生长素浓度变化更敏感,因此曲线Ⅰ表示生长素对植物根的作用,则曲线Ⅱ表示生长素对植物茎的作用,C错误;
D、双子叶杂草对生长素的敏感性大,浓度稍大就表现为抑制作用,甚至杀死双子叶杂草,所以曲线Ⅰ表示生长素对双子叶杂草的作用,曲线Ⅱ表示对单子叶农作物的作用,D错误。
训练1 (25-26·江苏无锡期中)如图为某种植物的根和茎对不同浓度生长素的反应,下列相关叙述错误的是( )
A.图示可说明植物的不同器官对生长素的敏感程度不同
B.图中C点对应的生长素浓度对根表现出促进生长的效应
C.图示可体现两种不同浓度的生长素可能具有相同的生理效应
D.若甲为双子叶植物,则可用C点对应的生长素浓度杀死小麦田中的甲
【答案】B
【详解】A、据图可知:两种器官对于同浓度的生长素反应不同,故图示可说明植物的不同器官对生长素的敏感程度不同,A正确;
B、甲曲线代表根,乙曲线代表茎,因此c点对根表现出抑制生长的效应,B错误;
C、C点表示对茎的促进作用最强,则在C点的两边的浓度,可体现两种不同浓度的生长素可能具有相同的生理效应,C正确;
D、双子叶植物对生长素更敏感,小麦是单子叶植物对生长素不敏感,故若甲为双子叶植物,则可用C对应的生长素浓度杀死小麦田中的甲,D正确。
例题2 (25-26·江苏南通阶段练习)为了验证生长素的运输方向,生物兴趣小组的同学用玉米胚芽鞘、琼脂块和14C-IAA进行了如图所示实验。相关叙述正确的是( )
A.实验前应充分浸泡胚芽鞘片段,排除内源性激素对结果的干扰
B.单侧光照射下,①中受体块左右两侧14C-IAA的含量差异显著
C.①②对照,证明生长素在胚芽鞘中的运输不受重力作用的影响
D.①③对照,证明生长素在胚芽鞘中只能从形态学上端运输到形态学下端
【答案】D
【详解】A、本实验运用同位素标记法标记IAA,不需要排除内源性激素干扰,A错误;
B、图中①不含有胚芽鞘尖端,生长素的分布不受单侧光照射影响,①中受体块左右两侧14C-IAA的含量不显著,B错误;
C、①②的自变量是供体块放置的位置,②中受体块不会出现14C;②③的实验结果可证明生长素在胚芽鞘中的运输不受重力作用的影响,C错误;
D、①③的自变量为形态学上下端的位置,两者对照,可证明生长素在胚芽鞘中进行极性运输,即生长素在胚芽鞘中只能从形态学上端运输到形态学下端,D正确。
训练2 (25-26·江苏盐城期中)如图是利用燕麦胚芽鞘所做的实验,该实验表明( )
A.生长素的产生部位为胚芽鞘尖端
B.胚芽鞘的感光部位为胚芽鞘尖端
C.该实验的自变量为有无光照
D.生长素的运输方式为极性运输
【答案】B
【详解】A、要证明生长素的产生部位是否为胚芽鞘尖端,则实验自变量应为有无胚芽鞘尖端,题图中实验自变量为尖端是否感受到单侧光的刺激,A错误;
B、题图中实验自变量为感光部位不同,胚芽鞘尖端感受到单侧光刺激,尖端下部遮光,胚芽鞘向光弯曲生长;胚芽鞘尖端遮光,直立生长,说明胚芽鞘的感光部位是胚芽鞘尖端,B正确;
C、该实验自变量为遮光部位不同,即感受到单侧光照射的部位不同,C错误;
D、该实验没有证明生长素只能从形态学上端运输至形态学下端,不能得出生长素的运输方式为极性运输的结论,D错误。
例题3 (2026·江苏镇江模拟预测)果实脱落受多种激素调控。某植物果实脱落的调控过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.生长素的极性运输方向受重力影响并需要消耗能量
B.各类植物激素由特定分泌器官分泌后可同时作用于果实
C.适当提高脱落酸/生长素的比值有利于防止该植物果实脱落
D.该植物果实脱落过程中产生的乙烯对自身合成的调节属于正反馈
【答案】D
【详解】A、生长素的极性运输属于主动运输,需要消耗能量,但不受重力影响,A错误;
B、植物无特定分泌激素的器官,B错误;
C、图示明确指出生长素抑制脱落酸的合成。抑制了脱落酸,就等于抑制了整个促进脱落的信号通路。因此,提高植物体内的生长素水平,可抑制脱落酸的产生,达到防止果实过早脱落(保果)的目的,即适当降低脱落酸/生长素的比值有利于防止该植物果实脱落,C错误;
D、由图中关于乙烯的调节环路可以得出,乙烯的产生会抑制生长素的形成,而生长素会抑制脱落酸的合成,最后脱落酸会促进乙烯合成酶合成乙烯。这意味着乙烯的产生会促进其合成酶的产生,从而导致更多的乙烯被合成。这种“产物促进自身生成”的调节机制,是一种自我放大的效应,被称为正反馈,D正确。
训练3 (25-26·江苏南京月考)如图表示某些植物激素对幼苗生长的调节作用,图中A、B表示不同的植物激素。下列叙述正确的是( )
A.据图可以推断a浓度应该低于b浓度
B.在促进细胞分裂过程中,生长素主要促进细胞质的分裂
C.用激素B处理大麦,可在大麦种子不发芽的情况下产生α-淀粉酶
D.激素A和生长素在促进细胞伸长时可表现出协同作用
【答案】D
【详解】A、生长素具有两重性,低浓度促进生长,高浓度抑制生长,故可推断出a浓度高于b浓度,A 错误;
B、在促进细胞分裂过程中,生长素主要促进细胞核的分裂,B 错误;
C、用激素A(赤霉素)处理大麦,可在大麦种子不发芽的情况下产生α-淀粉酶,C错误;
D、激素 A 能促进细胞伸长,生长素也能促进细胞伸长,二者在 “促进细胞伸长” 的功能上表现为协同作用,D 正确。
例题4 (25-26·江苏泰州月考)下图表示用不同浓度的生长素类生长调节剂处理扦插枝条的实验结果,下列分析正确的是( )
A.该实验结果可以体现生长素生理作用具有低浓度促进生长,高浓度抑制生长的特点
B.用不同浓度的生长素类生长调节剂溶液处理扦插枝条,生根数量一定不同
C.根据实验结果促进扦插枝条生根的最适浓度在8mg·L-1-12mg·L-1之间
D.经预实验后,后续实验中还需设置一组用蒸馏水处理插条的实验作对照组
【答案】A
【详解】A、据图分析,与对照(0mg·L-1浓度)相比,4mg·L-1-12mg·L-1浓度范围内,生长素对于根段生长均具有促进作用,体现了低浓度促进生长的特点,16mg·L-1时的生长速度小于对照组,能体现生长素生理作用具有高浓度抑制生长的特点, A正确;
B、生长素作用具有在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长的特点。在最适浓度的两侧,存在作用效果相同的两种生长素浓度,因此用不同浓度的生长素类调节剂溶液处理扦插枝条,生根数量可能相同,B错误;
C、根据实验结果促进扦插枝条生根的最适浓度在8mg·L-1-16mg·L-1之间,无法确定峰值在8mg·L-1-12mg·L-1之间还是12mg·L-1-16mg·L-1之间,C错误;
D、在预实验中需要设置用蒸馏水处理的对照组,这样才能大致确定促进生根和抑制生根的浓度范围,在正式实验中,不需要设置空白对照,不同浓度生长素类调节剂处理组之间形成相互对照,D错误。
训练4 (25-26·江苏连云港期中)为探究苹果果实成熟后逐渐变红的原因,进行了相关实验,实验处理及结果如下图。下列判断错误的是( )
A.光和乙烯都是调节果实成熟的信号
B.一定的光照和乙烯都能促进果实的成熟
C.果实成熟过程中乙烯的含量是动态变化的
D.果实中乙烯的积累量在第5天时达到最高
【答案】D
【详解】AB、由图可知,高光处理组花青素含量更高,说明光促进果实变红(成熟),乙烯产生速率在高光下也更高,且随时间变化与花青素增长趋势基本一致,表明乙烯参与调控成熟,即光和乙烯都是调节果实成熟的信号,一定的光照和乙烯都能促进果实的成熟,AB正确;
C、图中乙烯产生速率随时间波动,成熟过程本身具有阶段性,果实成熟过程中乙烯的含量是动态变化的,C正确;
D、图中纵坐标是乙烯产生速率,不是乙烯积累量,第5天产生速率最高,但第8、12天仍在持续产生,因此累积总量可能在更晚的时间点达到最大值,D错误。
小结反思
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