内容正文:
第1节 植物生长素
1
3.这种生长方向的改变,是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分?
弯向窗外生长。
是较长时间的单侧光刺激
可以使植株获得更多阳光
幼嫩部位
1.图中植株的生长方向有什么特点?
2.可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变?植物对这种刺激的反应有什么适应意义?
向光性:
在单侧光的照射下,植物朝向光源方向生长的现象。
过渡:植物的向光性是如何产生的呢?
导
19世纪末,达尔文(C.R.Darwin,1809-1882)和他的儿子,设计了实验来探讨植物向光性的原因。
一、生长素的发现过程
达尔文
金丝雀虉(yì)草(一种禾本科植物)的胚芽鞘
金丝雀虉草
胚芽鞘
导
思
阅读课本90-92,完成以下问题
1、达尔文
现象①_____②_______③_______④______
实验组 对照组 结论:_______受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递了某种“影响”,造成伸长区________面比________面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲
2、鲍森詹森
现象 结论: 胚芽鞘尖端产生的“________”可以透过琼脂片传递给下部
琼脂片
3、拜尔
现象 结论: 胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在 其下部__________
黑暗中
4、温特实验
现象 结论:
胚芽鞘的弯曲生长是由一种________________引起的,并将这种物质命名为________
4
学习活动1:研读教材,梳理生长素发现过程,小组讨论以下问题。
①四个实验自变量、因变量?
②达尔文实验中遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么?
③鲍森.詹森的实验缺乏对照,如何完善?
④拜尔为什么要选择黑暗的环境?没有了光的刺激,为什么胚芽鞘还会发生弯曲?
⑤尖端产生的影响能传到下部,为什么能使伸长区两侧生长不均匀呢?
⑥总结植物向光性的原因?
⑦如何设计实验证明生长素的横向运输发生在胚芽鞘尖端而不是尖端下部(胚芽鞘若干、云母片若干、单侧光等)
一、生长素的发现过程
议
1、达尔文向光性实验过程示意图:
①②自变量:有无尖端;
因变量:是否弯曲生长;
结论:胚芽鞘的向光弯曲生长与尖端有关
①③④自变量:不同遮光部位;因变量:胚芽鞘生长方向
结论:
胚芽鞘的感光部位在尖端,弯曲部位在尖端下部
达尔文实验:尖端受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递了某种“影响”,伸长区背光面比向光面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
无关变量
单侧光(强度、照射时间等)、
植物种子类型等
适宜且相同
评
实验①
实验②
实验③
实验④
思考1.遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么?(教材P91侧旁思考)
分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段,是采用排除法,观察某一部分不受单侧光刺激时胚芽鞘的反应,从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。
思考2.感受单侧光刺激的是哪一部分?胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分?
尖端下部——伸长区
尖端
评
7
琼脂片
2、鲍森·詹森实验过程示意图:
向光弯曲生长
评
自变量:尖端与下部联系是否阻断
因变量:胚芽鞘是否弯曲生长
詹森实验:胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。(可能是化学物质)
8
琼脂片
云母片
结论:胚芽鞘顶尖产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。
鲍森·詹森实验过程示意图:
弯向光源生长
不生长也不弯曲
问题:实验不足是什么?如何改正?
没有形成单一变量,无法排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的结论。
琼脂片
不生长
不弯曲
因为可以透过琼脂片向下传递,所以可能是一种化学物质。
尖端产生的“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?
评
9
黑暗条件
黑暗条件
④.通过上述分析,能得出什么结论?
①自变量:
②因变量:
③实验现象:
尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长
尖端放置的位置
尖端下部弯曲生长的方向
朝对侧弯曲生长
3、拜尔实验过程示意图:
评
10
黑暗条件
黑暗条件
拜尔实验过程示意图:
1.拜尔为什么要在黑暗环境中完成该实验?
2.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,控制变量
说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因,而“影响”的分布不均匀才是根本原因。
通过该实验分析,“某种刺激”的产生是否需要光照?
不需要
评
11
推测1:胚芽鞘尖端受单侧光刺激后,就向下面伸长区传递某种“影响”
推测2:这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
詹森的实验验证
拜尔的实验验证
詹森和拜尔的实验初步证明:
顶尖产生的影响可能是一种化学物质,这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
展
12
4、1926年荷兰科学家温特实验
琼脂
胚芽鞘尖端中的物质可转移到琼脂快中
空白琼脂块
对照实验
几小时后
朝对侧弯曲生长
思考:可否就此得出胚芽鞘尖端产生了某种促进生长的物质?为什么?
缺乏实验对照,无法排除琼脂块的影响
思考:该实验是如何排除琼脂块本身对胚芽鞘的影响的?
评
琼脂块是否接触过尖端
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
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。
自变量:
因变量:
结论:
实验组
对照组
评
14
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)
由于生长素在植物体内含量极少,直到1946年,人们才从高等植物中分离出了生长素,并确认它也是IAA。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)
展
15
[学习活动探究2] 关于植物向光性的原因有以下三种解释。
解释1:单侧光照射下,向光侧的生长素向背光侧横向运输。
解释2:单侧光照射下,向光侧的生长素被分解。
解释3:单侧光照射下,抑制生长的物质分布不均匀。
(1)若解释1正确,则a、b、c、d四个琼脂块中生长素的含量关系为__________________。
(2)若解释2正确,则a、b、c、d四个琼脂块中生长素的含量关系为__________________。
(3)若解释3正确,则a、b、c、d四个琼脂块中生长素的含量关系为_________________。
c>a=b>d
a=b=c>d
a=b=c=d
二、植物向光性原因
评
背光侧
向光侧
生长素多
生长素少
生长慢
生长快
结果:向光弯曲生长
生长素横向运输
植物向光性的原因
评
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(IAA)
快问快答:
⑥生长素的产生是否需要光 :
不需要
⑦生长素横向运输的部位 。
⑧向光弯曲生长的外因 内因 。
⑨引起生长素分布不均匀的原因 。
胚芽鞘尖端
单侧光
生长素分布不均匀
单侧光照、地心引力等
检
实验的结果:装置a中胚芽鞘直立生长;装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。由此可得结论:在单侧光的影响下,生长素______________________。
在尖端发生了横向运输
议⑦如何设计实验证明生长素的横向运输发生在胚芽鞘尖端而不是尖端下部(胚芽鞘若干、云母片若干、单侧光等)
评
单侧光并不能降解或者促进生长素的合成
1.AB两组的数据没有太大差异由此可以得出什么结论?
A组
B组
胚芽鞘顶端
琼脂块
生长素含量
25.8
25.6
单侧光
黑暗
C组
云母片
黑暗
11.5
11.2
D组
8.1
15.4
单侧光
云母片
2.如何进一步设计实验,研究单侧光导致生长素分布不均的原因?
单侧光使生长素在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。
议⑧如何设计实验证明生长素在尖端发生横向运输(胚芽鞘尖端若干、琼脂若干、云母片若干等。
评
不同处理条件下植物向光性运动的结果分析
类别 图解条件 相关结果
遮盖类 ①直立生长
②向光弯曲生长
暗箱类 ①直立生长
②向光(小孔)弯曲生长
插入类 ①向右侧弯曲生长
②直立生长
③向光弯曲生长
④向光弯曲生长
检
类别 图解条件 相关结果
移植类 ①直立生长
②向左侧弯曲生长
③④中IAA的含量a=b+c,b>c
旋转类 ①直立生长
②向光弯曲生长
③向小孔弯曲生长
④茎向心生长,根离心生长
检
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。
将含有生长素的琼脂块放在去尖端的胚芽鞘一侧,一段时间后测量弯曲角度α的大小。
α
激素含量的研究方法
导
左边这个曲线是弯曲角度随琼脂块上放置的胚芽鞘尖端数量的变化曲线。两个曲线的走向是相似的,我们可以以右边曲线为标准,通过测量弯曲度α大致估算琼脂块中生长素的含量。
激素含量的研究方法
二、植物激素和生长素的合成、分布和运输 ---课本90页
1、植物激素本质 ,运输方向 , 有无专门的内分泌腺(有 ,无)作用 ,是否信息分子?种类 含量 。
赤霉菌产生的赤霉素是植物激素吗?为什么?
2、生长素:化学本质 ?主要合成部位 ? 合成原料 ? 分布 ?
3、运输:
①横向运输发生在 :哪些因素可以导致横向运输?
②极性运输:只能从形态学 运到形态学 也就是只能 运输(运输方式 ?)
③非极性运输发生在 。
思
1、植物激素与动物激素的异(分泌器官、化学本质、作用部位、运输方式)同?
2、设计实验验证生长素极性运输的存在,只能从形态学上端到形态学下端,不能从形态学下端到形态学上端?P95
议
主要有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。
一、1、植物激素
由植物体内产生,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。
(3)、种类:
(1)、概念:
植物激素作为信息分子,几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。
(2)、功能:
展
1.植物激素与动物激素都称作“激素”,二者有哪些相似之处?
2.植物体内没有分泌激素的腺体,这说明植物激素在合成部位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?
议1、植物激素与动物激素的异同
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。
类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式
植物激素 无特定的分泌器官 一般是小分子物质 无明显的靶细胞 多样、复杂
动物激素 有特定的内分泌腺 蛋白质、类固醇等 靶器官、靶细胞 随着体液运输
评
(1)生长素主要的合成部位:___________________________。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
(2)生长素由 经过一系列反应转变而来。
色氨酸
转变
色氨酸
吲哚乙酸
二、生长素的合成分布运输
1.生长素的合成
展
28
生长素合成部位主要在芽、幼叶等
植物全身
2.生长素的分布
生长素在植物 中都有分布,但相对集中分布在 的部位。(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)
各器官
生长旺盛
展
29
(1)极性运输:
主动运输(消耗能量)
从____________运输到____________,不能反向运输。
①发生位置:
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
形态学下端
形态学上端
幼嫩部位
3.生长素的运输
③运输方向:
②运输方式:
形态学下端
形态学上端
形态学下端
成熟组织
形态学上端
(生长素会连续进出多个细胞)
(2)非极性运输
在成熟组织中通过输导组织进行。
与植物形态学方向无明显关系的运输方式。
和其他有机物的运输没有区别。
①概念:
②部位:
③方式:
展
30
单侧光、重力等单一方向刺激
根尖、芽尖等生长素产生部位
向光侧→背光侧;远地侧→近地侧
①发生部位
②运输方向
③影响因素
(3)横向运输
展
议2、验证生长素极性运输的存在,只能从“形上” “形下”,不能从“形上” “形下”
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
1.这个实验的设计是否严密?为什么?
不严密,没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
2.实验的结果到结论的逻辑推理是否严谨?为什么?
结论2不严谨。没有实验证明生长素不能从形态学下端运到形态学上端
3.如果要验证上述结论,应该如何改进实验方案?
含IAA琼脂块
空白琼脂块
形态学上端
形态学下端
评
实验结果:第一组B处琼脂块中有生长素,第二组B处琼脂块中没有生长素。
结论: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。
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
A(供体)
B(受体)
第1组
第2组
实验的结果和结论分别是什么?
评价实验设计和结论:证明生长素极性运输的存在
评
三、生长素的生理作用
1.生长素的生理作用 ,细胞水平 (细胞分裂还是细胞伸长)器官水平 。
2.生长素的作用特点 ?能体现生长素作用特点的实例 ?
3.比较敏感性的大小?(根、芽、茎)(幼嫩的、成熟)(双子叶植物、单子叶植物)
4.什么是顶端优势?顶端优势产生的原因?如何解除?
5.
思
生长素的浓度 :(ABCD)
生长速度 :(ABCD)
A
B
C
D
生长素的浓度 :(A与B比较,C与D比较)
生长速度 :( A与B比较,C与D比较)
34
1、生长素发挥效应的机理?
2、课本94页思考讨论 (1).“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的?(2).对于同一器官来说,生长素的作用与浓度有什么关系?(3).对于不同的器官来说,生长素促进生长的最适浓度相同吗?
3、用生长素类似物如何培育无子番茄?可遗传吗?
议
4.据生长素的生理作用及特点,解释各现象的原因:植物向光性、茎的背地性、根的向地性、顶端优势
5、那些能体现生长素的作用特点:低浓度促进,高浓度抑制
三、生长素的生理作用
三、生长素的生理作用
1.生长素的作用方式
生长素不起催化作用,不为细胞提供能量,而是给细胞传递信息,起调节作用。
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。
基因表达
议1、生长素发挥效应的机理?
展
生长素(IAA)主要促进细胞的伸长,而细胞壁的弹性非常小,影响细胞的伸长。科学家根据“酸生长理论”和“基因活化学说”提出IAA对细胞伸长的作用机理如图。下列说法正确的是( )
A.图中生长素的运输方向未能体现横向运输
B.pH较低时细胞壁软化松弛利于细胞伸长
C.生长素是植物体内的信息分子,其受体位于细胞壁上和细胞质中
D.生长素对细胞促进生长的作用体现在促进细胞伸长,对细胞分裂无影响
生长素通过促进细胞分泌H+,使细胞壁酸化(pH降低),从而软化细胞壁中的果胶层,使细胞壁变得松弛,有利于细胞的伸长,
AB
2.生长素的促进作用
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
过渡:生长素的作用似乎就是“促进”。真的是这样吗?
展
3.植物生长素的作用特点
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
在一定范围内,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
超过一定范围,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:
在超过一定范围,随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强
⑥从图中的F、F’点你可以得出什么结论?
在最适浓度两侧,存在促进效果相同的不同浓度。
展
39
下图所示是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用得到的结果
植物器官生长的反应
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
浓度/(mol·L)
生长素浓度与植物不同器官生长的反应的关系示意图
讨论
(1).“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的?
是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言,当生长素浓度过高而“抑制”生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。
议2:
评
植物生长素的作用特点
植物器官生长的反应
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
浓度/(mol·L)
生长素浓度与植物不同器官生长的反应的关系示意图
(2).对于同一器官来说,生长素的作用与浓度有什么关系?
一般表现为较低的浓度促进生长,浓度过高则抑制生长。
(3).对于不同的器官来说,生长素促进生长的最适浓度相同吗?
不同
不同器官,对生长素敏感性不同。
(双自变量,两个结论)
评
植物器官生长的反应
促进生长
抑制生长
根
芽
茎
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
浓度/(mol·L)
生长素浓度与植物不同器官生长的反应的关系示意图
3.生长素的作用特点
(4)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。
敏感程度排序:
根>芽>茎
幼嫩细胞>衰老细胞
双子叶植物>单子叶植物
展
除草剂原理
生长素浓度 (mol/L)
促进生长
抑制生长
O
10- 10
10- 6
10- 2
双子叶
单子叶
双子叶植物>单子叶植物
应用:在单子叶农作物田里面施加适量浓度(如10 - 4
mol/L)的生长素类似物,杀死双子叶杂草
不同的植物对生长素的敏感程度不同:
10- 4
10- 8
除草剂:一定浓度的生长素类似物
评
4.生长素的应用?
(1).促进扦插枝条生根
(2).培育无子果实
思考1:操作步骤?
思考2:是不是所有的植物都适合培育无子果实?
否。茄果类适合培育无子果实,如:(无子番茄、黄瓜、辣椒等)
花蕾期去雄→套袋
生长素涂抹柱头→套袋
议3、用生长素如何培育无子番茄?可遗传吗?
评
植物的______优先生长,而______生长受到抑制的现象。
顶芽
侧芽
2
1
3
4
5.两重性实例
实例1:顶端优势
顶芽产生的生长素,逐渐向下运输,导致侧芽处生长素浓度较高,从而抑制侧芽的生长。由于侧芽对生长素浓度比较敏感,因此它的发育受到抑制。
保留顶芽
去掉顶芽
解除方法:
去除顶芽
①概念
②原因:
展
③应用:
实例1:顶端优势
03
维持顶端优势:
可以达到增产。
如:材用树木
解除顶端优势:
可以达到增产,
调节植株形态。
如:年桔、龙眼、盆景
白松
展
46
④ 设计实验探究顶端优势产生的原因
1
2
3
4
自然生长:顶芽优先生长,侧芽生长受抑制
去掉顶芽:
侧芽生长快,成为侧枝
去掉顶芽,切口放含生长素的琼脂块:侧芽生长受抑制
去掉顶芽,切口放不含生长素的琼脂块:侧芽生长快,成为侧枝
实例一顶端优势
(1)这些侧芽的生长素浓度从高到低依次是 ;这些侧芽发育成枝的顺序依次为 ;
原因是: 处产生的生长素,以___________方式运输,并积累于 处。
(2)如果剪去顶芽,则 芽将首先发育成枝条,原因是 。
此时 芽处的生长素浓度最高。
A> B > C > D
D、C、B、A
顶芽
侧芽
主动运输
A
A处生长素浓度降低,顶端优势被解除
B
(3)上述现象称_________,它体现了生长素作用的特性。这种特性是指 。
顶端优势
练习1:如右图所示的白杨树的主干上端,A、B、C、D分别为生长正常的侧芽,请分析:
低浓度促进生长,高浓度抑制生长
检
1934年,Thimann等人进行了一次经典的实验。他对豌豆进行保留顶芽或去除顶芽的处理,之后放置一段时间,观察其侧芽的生长状况。
1
2
3
保留顶芽
去除顶芽
含生长素琼脂块
顶端优势
组别 侧芽增加的长度(mm)
①保留顶芽 3.4±0.5
②去除顶芽 16.0±2.7
③去除顶芽,外施生长素 1.8±0.6
不能说明。1、2组的自变量是顶芽的有无而不是侧芽生长素的浓度,只能说明顶芽的存在抑制了侧芽的生长。
第1组和第2组比较,能否说明生长素抑制了侧芽生长?
顶端运输到侧芽的生长素抑制了侧芽的生长
植物顶芽产生的生长素可抑制侧芽的生长,间接说明了过高的生长素浓度可抑制侧芽的生长。
第2组和第3组的结果什么?
该实验的结论是?
顶端优势
1934年,Thimann等人进行了一次经典的实验。他对豌豆进行保留顶芽或去除顶芽的处理,之后放置一段时间,观察其侧芽的生长状况。
1
2
3
保留顶芽
去除顶芽
含生长素琼脂块
组别 侧芽增加的长度(mm)
①保留顶芽 3.4±0.5
②去除顶芽 16.0±2.7
③去除顶芽,外施生长素 1.8±0.6
51
该现象产生的原因又是什么呢?
思考
03
茎背地生长
根向地生长
展
重力
原理:
根对生长素敏感,茎对生长素不敏感。
茎背地生长
←
生长
素少
←
生长
素多
←
生长较快
←
生长较慢
远地侧
近地侧
远地侧
近地侧
→
→
生长
素少
→
生长较慢
生长
素多
→
生长较快
根向地生长
重力
重力
生长素浓度:A<B;C<D
(促进)
(促进)
(促进)
(抑制)
实例2:向重力性(根的向地性、茎的背地性)
A
B
C
D
评
现 象 生长素的作用
顶端优势
根的向地性
茎的背地性
植物的向光性
顶芽,低:促进
侧芽,高:抑制
远地端,低:促进
近地端,高:抑制
背光侧:高,促进强
向光侧:低,促进弱
近地端:高,促进强
远地端:低,促进弱
议4.据生长素的生理作用及特点,解释各现象的原因:植物向光性、茎的背地性、根的向地性、顶端优势
议5、那些能体现生长素的作用特点:低浓度促进,高浓度抑制
评
53
①胚芽鞘向光面的生长素浓度为m,则其背光面生长素浓度范围是 。
②茎的近地侧生长素浓度为M,则茎的远地侧生长素浓度范围应为 。
(m, M)
(0, m)
练习2.分析右图并回答:
检
③根的远地侧生长素浓度为m,则根的近地侧浓度范围是_ 。
大于i
④.除草剂灭草是使杂草的生长素浓度范围为 。
大于i
⑤.若某植物顶芽的生长素浓度为g,产生顶端优势现象的侧芽生长素浓度范围为 。
大于i
下图中曲线C表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系,如果将同样浓度的生长素施用侧芽,能反映侧芽生长状况的曲线是( )
生长反应
生长素相对浓度
C
A
B
D
A
检
$