内容正文:
专题七:稳态与调节
——植物生命活动的调节
贺老师
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植物的激素调节
作用特点
达尔文实验
鲍森·詹森实验
拜尔实验
温特实验
极性运输——幼嫩组织
非极性运输——成熟组织
主要在芽、幼嫩的叶和发育中的种子
在浓度较低时促进生长,在浓度过高时抑制生长
运输
分布
产生
相互作用形成调节网络
细胞分裂素
赤霉素
促进细胞分裂;促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素的合成
促进果实成熟;促进开花;促进叶、花、果实的脱落
抑制细胞分裂;促进气孔关闭;促进叶和果实的衰老和脱落;维持种子休眠
乙烯
脱落酸
促进细胞伸长,从而引起植株增高;促进细胞分裂与分化;促进种子萌发、开花和果实发育
其他植物激素
生长素
经典
实验
2
植物的激素调节
植物生长
调节剂
生长素类调节剂促进插条生根、
乙烯利催熟水果
人工合成
来源
类型
应用
分子结构与植物激素类似,
如吲哚丁酸
生长
发育
网络
机制
环境因素调节
影 响
光
温度
重力
基因表达调控
激素调控
控
制
影
响
影
响
分子结构与植物激素完全不同,如α-萘乙酸、矮壮素
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思考:植物生命活动的调节是由哪三个方面如何相互作用、协调配合完成的?
植物生长发育的调控,是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
植物生长发育的整体调控
植物激素
基因表达
环境因素
相互
影响
影响
表达
改变分布情况
光、温度、重力
生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、油菜素内酯
植物生长发育的整体调控
植物的生长、发育、衰老、休眠等一切生命活动,根本上由基因选择性表达控制,是调控的内在基础,决定植物生长发育的整体程序。
基因调控决定激素合成、信号通路、环境响应相关蛋白的合成,是内因基础;
环境信号通过诱导或抑制相关基因表达、改变激素水平,引发生理适应;
植物激素承接基因指令、响应环境变化,作为中间信号,整合内外信息,统筹调节植物生长发育与对环境的适应。
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考点1 生长素的发现和作用
3个部位
胚芽鞘感光部位→
胚芽鞘弯曲生长的部位→
生长素发生横向运输的部位→
2个原因
弯曲原因→
引起生长素分布不均匀的因素
单向刺激:
人为因素:
尖端下部的伸长区,即生长素作用部位
胚芽鞘尖端
尖端
生长素分布不均匀,导致胚芽鞘弯出生长
1
生长素发现过程中的几个重要结论
尖端
下部
单侧光照、重力等
云母片阻挡、琼脂块的偏放等
5
考点1 生长素的发现和作用
2
生长素的运输方式
(2)极性运输:
主动运输
从____________运输到____________,不能反向运输。
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
形态学下端
形态学上端
(3)非极性运输:
成熟组织通过 进行,
且与其他有机物的运输没有区别。
输导组织
①发生位置:
③运输方向:
②运输方式:
(1)横向运输:
在单侧刺激下,生长素在同一水平、幼嫩尖端部位发生垂直于形态学上下轴的侧向运输,叫横向运输。
单侧光
单侧光、重力、离心力等
属于主动运输
属于被动运输,双向(叶→根、根→叶均可),取决于源 - 库浓度差
成熟组织(成熟叶、老茎、根)中,韧皮部随有机物压力流双向运输,被动、不耗能
幼嫩组织:极性运输(主动运输)
成熟组织:非极性运输(被动)
尖端:横向运输(导致分布不均)
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【例1】已知甲为生长素类调节剂,如图为其X、Y和Z三种浓度下对微型月季茎段侧芽生长的影响,则:
①X浓度的甲对微型月季茎段侧芽生长具有 作用。
②X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是
______________________________________。
抑制
X>Y,X>Z,Y和Z的浓度大小无法确定
【例2】下列关于植物生长素的叙述,正确的是( )
A.顶端优势时,顶芽的生长会抑制侧芽处生长素的合成
B.生长素由胚芽鞘尖端产生,并促进胚芽鞘尖端的伸长
C.顶端优势和茎的向光性都说明生长素具有“低促高抑”的生理特性
D.生长素的极性运输和光照方向无关,缺氧会影响极性运输
:浓度较低时促进,浓度过高时抑制
A. 顶芽的生长不会抑制侧芽处生长素的合成。顶芽产生的生长素向下运输,大量积累在侧芽,侧芽的生长受到抑制。
3
生长素的作用特点
B. 产生生长素的部位在尖端,而发生生长及弯曲的部位在尖端以下的伸长区
D. 极性运输是一种主动运输,需要载体和能量,极性运输和光照方向无关,当缺乏氧气或有氧呼吸受抑制时,细胞呼吸释放的能量减少,则主动运输的速率减慢
C.茎的向光性只体现了生长素的促进作用,顶端优势能说明生长素具有“低促高抑”的生理特性
D
、顶端优势产生的原因是:顶芽产生的生长素向下运输,大量积累在侧芽,侧芽对生长素浓度比较敏感,侧芽的生长受到抑制,A错误;B、极性运输指的是只能从形态学上端运输到形态学下端,是一种主动运输,需要载体和能量,极性运输和光照方向无关,当缺乏氧气或有氧呼吸受抑制时,细胞呼吸释放的能量减少,则主动运输的速率减慢,B正确;产生生长素的部位在尖端,而发生生长及弯曲的部位在尖端以下的伸长区,C错误;茎的背光侧和向光侧都只体现了生长素的促进作用,顶端优势能说明生长素具有“低促高抑”的生理特性,D错误。
α- 萘乙酸(NAA)
2,4-D
吲哚丁酸(IBA,也常归为生长素类似物)
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激素名称 主要合成部位 生理作用
生长素
赤霉素
细胞
分裂素
脱落酸
乙烯
油菜素
内酯
幼芽、幼根、未成熟的种子
①促进细胞伸长,从而引起植株增高;
②促进细胞分裂与分化;
③促进种子萌发、开花和果实发育。
主要是根尖
①促进细胞分裂;
②促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成。
根冠、萎蔫的叶片等
④维持种子休眠。
植物体的各个部位
①促进果实成熟;
③促进叶、花、果实脱落。
芽、幼嫩的叶、发育中的种子
①促进细胞伸长生长,诱导细胞分化;
②影响器官的生长、发育。
①促进茎、叶细胞的扩展和分裂;
②促进花粉管生长、种子萌发等。
花粉、种子、茎和叶
①抑制细胞分裂;
②促进气孔关闭(抗逆性);
③促进叶和果实的衰老和脱落;
②促进开花;
考点2 植物激素的种类、主要合成部位和作用
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协同作用
促进细胞分裂:
促进生长:
作用效果相反
器官脱落、叶片哀老:
细胞分裂:
种子萌发:
生长素(核)、细胞分裂素(质)
生长素、赤霉素、细胞分裂素
脱落酸促进;细胞分裂素抑制
赤霉素促进;脱落酸抑制
细胞分裂素促进;脱落酸抑制
考点3 植物激素间的相互关系
1
明确植物激素间的两大作用
生长素的作用特点为什么具有“两重性”?
与“单独使用”组比较,若“共同使用”时比单独使用更好,则表明A与B可表现为“协同作用”,若“共同使用”的效果差于“单独使用”组,则A、B表现为“作用效果相反”
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设置空白对照组(加入等量蒸馏水处理)
单独使用激素A
单独使用激素B
共同使用激素A、B
实验设计
实验组别
结果分析
与空白对照组相比,若生长状况更好,表明具有促进作用;
若生长状况差于对照组,表明具有“抑制”作用。
① ,
则表明A与B可表现为“协同作用”;
② ,
则A、B表现为“作用效果相反”
2
探究植物激素间的相互作用
考点3 植物激素间的相互关系
实验目的:探究植物激素A、B对植物生长的影响以及二者之间的相互作用。
与“单独使用”组比较,若“共同使用”时比单独使用更好
若“共同使用”的效果差于“单独使用”组
ATP和dNTP
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作用机制
光
光敏色素被激活,结构变化
信号经过转导传递到细胞核内
细胞核内特定基因的转录变化
RNA
细胞质中翻译
表现出生物学效应
感受信号
传导信号
发生反应
春化作用、年轮的形成、植物分布的地域性等
作用
环境因素
光
温度
重力
作用
“淀粉—平衡石”假说:植物对重力的感受是通过一类富含“淀粉体”的细胞,即平衡石细胞来实现的(根向地、茎背地)
考点4 环境因素参与调节植物的生命活动
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光对植物的作用
(1)光是植物进行___________的___________(供能)
(2)光作为一种_____,影响、调控植物生长、发育的全过程;
光合作用
能量来源
信号
光合色素 光敏色素
分布
本质
主要吸光类型
作用
类囊体薄膜
各个部位,主要在分生组织细胞内
非蛋白质
蛋白质
红光和蓝紫光
红光和远红光
吸收、传递、转化光能
感受光信号(作为光受体)
光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白
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1.(2025·广东·高考真题)某高校科技特派员为协助种养专业合作社繁殖优良欧李种质,以欧李根状茎为插条,用赤霉素合成抑制剂S3307处理,使插条生根率由22%提高到78%。扦插后,插条的几种内源激素的含量变化见图。下列叙述错误的是( )
A.推测赤霉素缺失突变体根系相对发达
B.S3307提高生长素含量而促进生根
C.推测S3307+NAA促进生根效果更好
D.细胞分裂素加快细胞分裂并促进生根
D
真题必刷
S3307处理组细胞分裂素含量略有下降,细胞分裂素加快细胞分裂并促进芽的分化和侧枝发育,并非促进生根
S3307处理组生长素含量明显增加,可推测S3307提高生长素含量而促进生根
用赤霉素合成抑制剂S3307处理,使插条生根率由22%提高到78%,推测赤霉素缺失突变体根系相对发达
NAA是生长素类似物,S3307+NAA促进生根效果更好
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2.(2025·湖南·高考真题)在常温(20℃)、长日照条件下栽培某油菜品种,幼苗生长至4~5叶时,将部分植株置于低温(5℃)处理6周后,立即进行嫁接。然后将所有植株常温栽培。不同处理植株茎尖中赤霉素含量(ng.g-1鲜重)及开花情况如表所示。下列叙述正确的是( )
低温处理结束后(天) 检测指标 常温处理植株 低温处理植株 常温处理接穗 常温处理接穗
常温处理砧木 低温处理砧木
0 赤霉素 90.2 215.3 / /
15 赤霉素 126.4 632.0 113.8 582.0
50 开花情况 不开花 开花 不开花 开花
C
A.除赤霉素外,低温处理诱导油菜开花不需要其他物质参与
B.赤霉素直接参与油菜开花生理代谢反应的浓度需达到某临界值
C.将油菜幼苗的成熟叶片置于低温下,其余部位置于常温,不能诱导开花
D.若外源赤霉素代替低温也能促进油菜开花.则两者诱导开花的代谢途径相同
真题必刷
低温处理可能通过诱导赤霉素合成及其他信号物质(如开花素)共同促进开花
赤霉素作为植物激素,通过调节基因表达等传递信息,而非直接参与代谢反应
春化作用通常作用于分生组织(如茎尖),成熟叶片低温处理无法传递开花信号至茎尖,故不能诱导开花
外源赤霉素作为植物生长调节剂诱导油菜开花,而低温是通过诱导内源激素的合成从而诱导开花
A、低温处理可能通过诱导赤霉素合成及其他信号物质(如开花素)共同促进开花,仅赤霉素不足以说明无需其他物质,A错误;
B、赤霉素作为植物激素,通过调节基因表达等传递信息,而非直接参与代谢反应,B错误;
C、春化作用通常作用于分生组织(如茎尖),成熟叶片低温处理无法传递开花信号至茎尖,故不能诱导开花,C正确;
D、外源赤霉素作为植物生长调节剂诱导油菜开花,而低温是通过诱导内源激素的合成从而诱导开花,两者代谢途径不相同,D错误。
故选C。
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3.(2025·湖北卷)科研人员对四种植物进行不同光照处理实验,记录开花情况如下表。根据实验结果,以下推断合理的是( )
A.对植物丁进行人工补光延长光照时间,能使其更快开花
B.植物丙的开花不受环境因素影响,由自身遗传物质决定
C.表中植物甲和乙开花的差异,是因为它们对光照强度的敏感度不同
D.若在湖北同一地点种植,植物甲可能在夏季开花,植物乙可能在秋季开花
植物种类 长日照 短日照
甲 正常开花 不开花
乙 不开花 正常开花
丙 正常开花 正常开花
丁 延迟开花 正常开花
真题必刷
D
植物甲和乙开花差异源于二者对光照时间(光周期)的敏感度不同,而非光照强度
解析:植物丁在长日照下延迟开花,短日照下正常开花。若人工补光延长光照时间(模拟长日照),反而会延迟开花,A错误。植物丙在长、短日照下均正常开花,说明其开花不受光周期影响,属于日中性植物。但“不受环境因素影响”表述绝对化,其他环境因素(如温度、水分)可能仍影响其开花,B错误。植物甲和乙开花差异源于二者对光照时间(光周期)的敏感度不同,而非光照强度,C错误。湖北夏季昼长(长日照),植物甲作为长日照植物可能在夏季开花;秋季昼短(短日照),植物乙作为短日照植物可能在秋季开花,D正确。
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4.(2025·河南·高考真题)向日葵具有向光生长的特性。研究人员以向日葵幼苗为实验材料,单侧光处理一段时间后,检测下胚轴两侧生长相关指标,结果如图所示。下列推断正确的是( )
A. 向日葵下胚轴向光面IAA促进生长的作用受抑制程度大于背光面
B. 下胚轴两侧IAA的含量基本一致,表明其向光生长不受IAA影响
C. IAA抑制物通过调节下胚轴IAA的含量进而导致向日葵向光生长
D. 在下胚轴一侧喷施IAA抑制物可导致黑暗中的向日葵向对侧弯曲
A
真题必刷
A:向光面与背光面IAA含量相近,但向光面IAA抑制物更多、生长更慢,说明向光面IAA作用被抑制更强,A正确。
B:两侧IAA含量相近,但作用效果不同,仍受IAA影响(活性/信号差异),B错误。
C:IAA含量无差异,说明抑制物不是通过调节IAA含量起作用,C错误。
D:喷施侧生长被抑制、变慢,应弯向喷施侧,D错误。
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5.(2025·四川卷)生长素(IAA)和H2O2都参与中胚轴生长的调节。有人切取玉米幼苗的中胚轴、将其培养在含有不同外源物质的培养液中,一段时间后测定中胚轴长度,结果如图(DPI可以抑制植物中H2O2的生成)。下列叙述错误的是( )
A.本实验运用了实验设计的加法原理和减法原理
B.切去芽可以减少内源生长素对本实验结果的影响
C.IAA通过细胞中H2O2含量的增加促进中胚轴生长
D.若另设IAA抑制剂+H2O2组,中胚轴长度应与④相近
真题必刷
D
在实验中,向培养液中添加IAA、H2O2等物质运用了加法原理,切去芽减少内源生长素的干扰运用了减法原理,A正确;芽能产生生长素,切去芽可以减少内源生长素对本实验结果的影响,从而更准确地探究外源物质对中胚轴生长的调节作用,B正确;对比②和④组,④组加入DPI抑制H2O2生成后中胚轴长度比②组短,再结合②和③组,可推测IAA通过细胞中H2O2含量的增加促进中胚轴生长,C正确;IAA抑制剂会抑制IAA的作用,而H2O2能促进中胚轴生长,与④组(H2O2生成被抑制)相比,IAA抑制剂+H2O2组中胚轴长度应比④组长,D错误。
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6.(2025·陕晋宁青卷)某樱桃品种由北方引种到南方后,栽培于平地和同一地区高山的相比,花芽小且产量较低。研究人员分析了花芽的激素含量,结果如表。下列叙述错误的是( )
A.樱桃花芽的发育受多种植物激素的共同调控
B.平地和高山的樱桃花芽激素含量受温度影响
C.樱桃花芽发育中赤霉素和脱落酸的作用相反
D.生长素与细胞分裂素比值高有利于花芽膨大
栽培
地点 海拔
(m) 年均温
度(℃) 激素含量(ng·g-1) 每100个花芽的质量(g)
细胞分裂素 赤霉素 脱落酸 生长素
平地 10 18.7 17.2 4.1 102.8 43.1 6.6
高山 1 058 13.4 20.9 4.9 95.9 41.9 7.3
真题必刷
D
解析:樱桃花芽的发育涉及细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和生长素等多种激素,说明其受多种激素共同调控,A正确;平地和高山的温度存在较大的差异,表中激素含量差异可能由温度变化引起,B正确;赤霉素促进细胞伸长和生长,脱落酸抑制生长,两者在花芽发育中作用相反,C正确;平地的生长素与细胞分裂素比值为43.1÷17.2≈2.5,高山中两者比值为41.9÷20.9≈2.0,而高山花芽质量更高,说明两者比值低时更有利于花芽膨大,D错误。
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