内容正文:
植物生长素
第四章 植物生命活动的调节
目录
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二 生长素的运输和生理功能
一 科学家不断探索发现植物生长素
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 )。
【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?
因为人的胃不能消化生长素,所以从尿液直接排出。
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学习目标
1.概述植物生长素的合成、分布、运输
2.说明生长素的生理作用的特点
3.根据生长素的作用及特点,学会分析和解决生活实际问题
01
科学家不断探索发现植物生长素
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科学家不断探索发现植物生长素
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科学家不断探索发现植物生长素
1.植物激素的概念
由植物体内产生,能从产生部位运送作用部位, 对植物生长发育有显著影响的微量有机物
2.植物激素的功能
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
3.植物激素种类
生长素、乙烯、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸
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科学家不断探索发现植物生长素
植物激素和动物激素的比较
种类 植物激素 动物激素
产生部位 无特定的分泌器官 有特定的内分泌腺或细胞
化学本质 一般是小分子物质 蛋白质、固醇等
作用部位 无明显的靶器官 有特定的靶器官、靶细胞
运输方式 多样、复杂 随体液运输
相同点 ①自身生产 ②从产生部位运输到作用部位
③微量、高效 ④都是信息分子,都需要与相应的受体结合才能发挥调节作用,不直接参与细胞内的代谢
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科学家不断探索发现植物生长素
1.生长素的合成
(1)主要的合成部位
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
(2)来源
由色氨酸经过一系列反应转变而来,分子大小与氨基酸类似
色氨酸
吲哚乙酸(IAA)
该过程不需要光,有无光均产生
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科学家不断探索发现植物生长素
2.生长素的分布
生长素在植物体各器官中都有分布,但相对集中分布在生长旺盛的部分,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
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科学家不断探索发现植物生长素
【知识拓展】形成层
在植物的茎和根中,位于木质部与韧皮部之间的一种分生组织。经形成层细胞的分裂,可以不断产生新的木质部与韧皮部,使茎和根加粗
02
生长素的运输和生理功能
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积极思维:生长素的运输有什么特点?
事实1 为研究生长素的运输特性,有人准备了一些燕麦幼苗,切去胚芽鞘尖端和下端,留下中间的一段,分为 A、B 两组。将含有生长素的琼脂块分别放在 A 组胚芽鞘的形态学上端和 B 组胚芽鞘的形态学下端,再将两组胚芽鞘放置在不含有生长素的琼脂块上。一段时间后,将每组胚芽鞘下部的琼脂块取出,再放在另外准备的切去尖端的燕麦胚芽鞘的形态学上端一侧
事实2 经过一段时间发现,A 组胚芽鞘弯曲生长,B 组胚芽鞘无弯曲生长现象
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生长素的运输和生理功能
(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
空白琼脂块(a)
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
实验前
含IAA的琼脂块(a)
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
实验后
胚芽鞘弯曲生长
空白琼脂块(b)
形态学下端
形态学上端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
空白琼脂块(b)
形态学下端
形态学上端
含IAA琼脂块
胚芽鞘
既不弯曲也不生长
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生长素的运输和生理功能
1.生长素的运输
形态学上下端区分
以地面为基准。靠近地面的都是形态学下端,远离地面的都是形态学上端。根尖、茎尖是形态学上端
形态学上端
形态学下端
形态学下端
形态学上端
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生长素的运输和生理功能
(1)极性运输(幼嫩部位)
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,而不能反过来运输,也就是只能单方向地运输
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
极性运输为主动运输,需要消耗能量,需要载体蛋白
极性运输在太空中依然存在,不受重力因素的影响
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生长素的运输和生理功能
(2)非极性运输(成熟组织)
生长素可以通过输导组织进行非极性运输。生长素的非极性运输和其他有机物的运输没有区别
【例】在叶片表面施加外源生长素,在根的基部能检测到外源生长素。在根部施加外源生长素,在叶上能检测到外源生长素
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生长素的运输和生理功能
(3)横向运输
在一些细胞分裂特别旺盛的地方(尖端),受外界某些刺激(如单侧光、重力、离心力)的影响,生长素也可以横向运输
【部位】根尖、茎尖等生长素产生部位
① 受光照影响:单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素由A运到B
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生长素的运输和生理功能
② 受重力影响:在幼根中重力作用使生长素从C运到D,幼茎中生长素从E运到F
③受离心力影响:离心力使胚芽鞘尖端的生长素从G运到H
幼根
幼茎
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生长素的运输和生理功能
2.生长素的生理作用
(1)细胞水平
(2)器官水平
:促进细胞伸长生长、诱导细胞分化
: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
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生长素的运输和生理功能
2.生长素的作用特点
(1)促进作用
细胞分裂、分化和伸长,叶片扩大,种子萌发,果实发育等
(2)抑制作用
侧枝生长,花脱落,叶片衰老等
3.生长素的作用原理
生长素
生长素受体
特异性结合
细胞内一系列信号传导
特定基因表达
产生
效应
诱导
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生长素的运输和生理功能
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
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
A'
B'
C'
A
B
C
A、B、C分别对应促进根、芽、茎生长的最适浓度
不同器官对生长素的敏感程度不同
根>芽>茎
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生长素的运输和生理功能
对生长素的敏感程度排行
根>芽>茎,幼嫩细胞>衰老细胞,双子叶植物>单子叶植物
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
c/mol·L-1
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
A'
B'
C'
A
B
C
A'点对根既不促进也不抑制,对芽和茎起促进作用
B'点对根起抑制作用,对芽既不促进也不抑制,对茎起促进作用
C'点对根和芽起抑制作用,对茎既不促进也不抑制
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生长素的运输和生理功能
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(即两重性)
两重性实质
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
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生长素的运输和生理功能
影响生长素作用效果的因素
浓度
不同器官敏感度不同
细胞成熟情况
植物的种类
【应用】除草剂
在单子叶农作物田里面施加适量浓度的生长素类似物,除去双子叶杂草
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生长素的运输和生理功能
【注意】抑制生长≠不生长
“抑制”或“促进”是相对于对照组(自然生长或蒸馏水处理的组别)而言的,生长状况差于对照组的是“抑制生长”,生长状况好于对照组的是“促进生长”。如在相同时间内对照组的生长状况为2cm→4 cm ,“抑制”组的生长状况为2 cm →3 cm ,“促进”组的生长状况为2 cm →6 cm
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生长素的运输和生理功能
3.生长素生理作用两重性的实例
(1)顶端优势
概念
原因
顶芽:生长素浓度低,促进生长
侧芽:生长素浓度高,抑制生长
运输方向
越靠近顶芽的侧芽生长素浓度越高,受到的抑制程度越大
:顶芽优先生长,而侧芽生长受到抑制的现象
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生长素的运输和生理功能
解除方法:去除顶芽
去掉顶芽后,侧芽处的生长素降低,侧芽受到的抑制解除,侧芽萌动、加快生长
应用
棉花去顶芽
烟草去顶芽
园艺修剪
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生长素的运输和生理功能
(2)根的向地性和茎的背地性
原理
在重力作用下生长素分布不均匀
根茎对生长素的敏感程度不同,根>茎
根部
生长素浓度
生长速度
生长效应
茎部
生长素浓度
生长速度
生长效应
:C<D
:C>D
:C促进D抑制
:A<B
:A<B
:A促进弱B促进强
课堂小结
植物生长素
合成、运输与分布
分布:相对集中分布在生长旺盛的部分
生理作用
合成:主要是芽、幼嫩的叶和发育中的种子
作用特点:两重性
运输:极性运输、非极性运输
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
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课堂练习
1.下列关于生长素的叙述,错误的是( )
A.生长素是植物体内调节细胞生命活动的物质,其发挥作用时首先与生长素受体特异性结合
B.生长素对发育中的种子和果实只有促进作用,没有抑制作用
C.在细胞水平上,生长素可以促进细胞伸长生长、诱导细胞分化
D.顶端优势体现了过高浓度的生长素会抑制侧芽生长的生理效应
解析:A(√)生长素是植物体内调节细胞生命活动的物质,其发挥作用时首先与细胞内生长素受体特异性结合;B(×)一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时会抑制生长,故生长素对发育中的种子和果实不是只有促进作用;C(√)在细胞水平上,生长素起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用;D(√)顶端优势是顶芽产生的生长素逐渐向下运输,枝条上部侧芽处生长素浓度过高,抑制了侧芽生长的现象,体现了过高浓度的生长素会抑制侧芽生长的生理效应。
B
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课堂练习
2.如图所示为黄化燕麦幼苗中生长素相对含量的分布情况,据所学知识和图中信息判断,下列叙述错误的是( )
A.与a点相比,b点所对应的幼苗部位细胞体积更大
B.整个幼苗中,生长素的极性运输只发生在a~c段
C.a点对应浓度的生长素作用于d点对应部位的细胞,可能会抑制d点对应部位细胞的生长
D.d~e段对应的根部形态类似顶端优势的现象
B
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课堂练习
解析:A(√)a点对应的是芽尖分生区部位的细胞,b点对应的是芽尖下部伸长区部位的细胞,与a点相比,b点所对应的幼苗部位细胞发生了生长,体积增大;B(×)生长素的极性运输是指在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,生长素只能从形态学上端运输到形态学的下端,所以在整个幼苗中,生长素的极性运输不是只发生在a~c段,还可以发生在c~e段;C(√)植物的根细胞对生长素的敏感性高于芽细胞,因此a点对应浓度的生长素作用于d点对应部位的细胞可能会抑制d点对应部位细胞的生长;D(√)根部主根根尖产生的生长素能运输到侧根,根尖附近的侧根生长素浓度高,侧根的发育受到抑制,故d~e段对应的根部形态类似顶端优势的现象。
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课堂练习
3.下列有关实验是在黑暗中进行的:①将胚芽鞘尖端切下后置于琼脂块X、Y上,并侧放12个小时(如图甲),12个小时后把琼脂块X、Y分别放在去尖的茎段和去尖的根段的左右两侧(如图丙和丁),茎段和根段的生长方向分别记录为a和b;②将胚芽鞘尖端和琼脂块置于旋转器上重复实验(如图乙),茎段和根段的生长方向分别记录为c和d。正确的实验结果a、b、c、d最可能是( )
A.a向左、b向右、c向右、d向左
B.a向左、b向右、c向左、d向右
C.a向右、b向左、c向上、d向上
D.a向左、b向右、c向上、d向上
D
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课堂练习
解析:D(√)由图甲可知,受重力因素的影响,琼脂块Y生长素含量多于琼脂块X,一定范围内,生长素浓度越高,对茎生长的促进效果越明显,因此茎段最可能向左弯曲生长,而又由于根对生长素很敏感,高浓度的生长素抑制根生长,因此根段最可能向右弯曲生长,即a向左,b向右。图乙中由于胚芽鞘尖端在不断旋转,因此生长素分布均匀,即琼脂块X和Y中生长素含量相同,将琼脂块X和Y分别放在去尖的茎段和去尖的根段上,一段时间后茎段和根段均直立向上,即c、d均为向上。
衔接高考
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课堂练习
【2025年四川高考真题】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,结果如下图(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
D
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课堂练习
解析:A、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;B、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;C、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;D、IAA抑制剂会抑制IAA的作用,而H2O2能促进中胚轴生长,与④组(IAA作用被抑制,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。故选D。
谢
谢
欣
赏
Lavf59.27.100
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