5.2 植物激素及其类似物调节植物的生命活动（教学课件）生物沪科版选择性必修1

植物激素及其类似物 调节植物的生命活动 沪科版高中生物学选择性必修1《稳态与调节》第5章第2节 授课人：XXX 核心概念：植物激素、协同与拮抗、植物生长调节剂 青涩 (Growth) 科学思维 基于实例分析激素间的协同/拮抗 关系，辨析生长素两重性的认知误 区，对比天然激素与调节剂的差异。 社会责任 运用科学知识反驳“催熟水果致性 早熟”等网络谣言，为农业生产中 调剂的合理使用提出可行性建议。 生命观念 建立“植物生命活动受多种激素协 同、拮抗共同调节，维持生长发育 稳态”的观念，区分果实“发育” 与“成熟”。 科学探究 设计实验验证“乙烯催熟果实”的 猜想，结合激素作用特点分析植物 织培养中激素比例的调控逻辑。 学习目标 分情境二：生长素类似物培育无籽番茄 探秘植物激素类似物的应用与安全规范 迁移应用：草莓种植户的烦恼 学以致用，解决农业生产实际问题 核心概念：植物激素、协同与拮抗、植物生长调节剂 情境探究目录 主线情境：揭秘植物生命活动的“隐形指挥官” 分情境一：成熟苹果催熟未熟水果 探秘5类植物激素与多种激素的相互作用 01 02 乙气 第一部分 生活中的植物调节现象 核心疑问： ·这两个常见现象的本质是什么? · 植物体内究竟是什么物质在充当“隐形指挥官”, 精准调控着生长、发育与成熟? 现象一：生活中的催熟小妙招 将硬邦邦的猕猴桃、青香蕉与成熟的苹果 密封放在一起，几天后就会变软变甜。 现象二：农业上的无籽果实 种植户在番茄花蕾期进行特殊处理，培 育出饱满多汁的无籽番茄。 主情境引入：生活与生产中的奇妙现象 ```markdown ``` 第二部分 分情境一：成熟苹果催熟未熟水果 核心考点：其他植物激素及多种植物激素的相互作用 核心概念：植物激素、协同与拮抗、植物生长调节剂 生活经验大公开 ○ 实验组：未熟青香蕉+硬猕猴桃+成熟苹果(密封放置3天) → 黄软香蕉+甜猕猴桃 ● 对照组：未熟青香蕉+硬猕猴桃(单独密封放置3天) →依然青涩坚硬 驱动问题： ● 大家有没有试过这个催熟小妙 招? ●你觉得成熟苹果里的什么物质 导致了未熟水果快速成熟? ●除了这种物质，植物体内还有 哪些类似的“化学信使”? 情境导入：催熟小妙招背后的秘密 实验组 对照组 黄软香蕉+甜猕猴桃 (与苹果同放) 未熟青香蕉+ 硬猕猴桃 ● 植物激素的定义 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。 ● 五大类天然植物激素 1.生长素(IAA) 2.赤霉素(GA) 3.细胞分裂素(CTK) 4. 脱落酸 (ABA) 5. 乙烯( ETH) ● 分布特点 植物激素在植物体内的分布并非均匀，而是 根据生长发育的需要，在特定部位合成并 发挥作用。 乙 烯( ETH) 脱落酸(ABA) 植物激素概览：五大“隐形指挥官” 根尖，种子萌发 ```markdown ``` 幼茎，种子发育， 种子萌发，根 植物激素分布地图 茎尖，幼叶，发 育中的种子 成熟果实，受伤 组织，衰老部位 细胞分裂素( CTK) 衰老叶片，种子 休眠，凋谢花瓣 赤霉素(GA) 生长素 (IAA) 合成部位：主要在芽、幼嫩的 叶和发育中的种子。 核心生理作用： ·促伸长：促进细胞纵向伸长 生长(非细胞分裂)。 ·促分化：诱导细胞分化(如 诱导愈伤组织分化出根)。 ● 促发育：促进器官发育(如 促进子房发育成果实)。 经典回顾：达尔文向光性实验、 温特实验证明了生长素的存在 及其促进生长的作用。 生长素 (IAA) —— 植物生长的“主引擎” H Indole-3-acetic acid (IAA) 种子 卵壁 桌果 ·沪科版高中生物学选修1 合成与作用部位 赤霉素(GA)——打破休眠的“催化剂” 情境深化：水稻恶苗病 ●现象：正常水稻，恶苗病高种增象，几特来的恶苗， 恶苗病症的高长、疯长 ● 精华：赤霉素分泌遥统的作物，过量赤霉素 合成部位： 幼芽 幼 幼根 未成熟种子 正常水稻 vs “ 恶苗病”水稻 核心生理作用： 沪科版高中生物学选择性必修1 第10页 休熟种子促萌发 开发 苗苗 促增高 促发育 细胞分裂素(CTK)—— · 情境深化：插花保鲜实验 · 现象：用适宜浓度的细胞分裂素溶液浸 泡插花，其保鲜期可延长3倍以上，叶片 保持翠绿。 · 合成部位：主要是根尖。 ● 核心生理作用： · 促分裂：促进细胞分裂(增加细胞数量)。 · 促分化：促进芽的分化。 · 延衰老：促进叶绿素合成，延缓叶片衰老。 青春常驻的“保鲜剂” 对照组(水) CTK处理组 CTK CTK溶液 显微示意图：根尖细胞分裂与分化 ◆ 合成部位 * 根冠、萎蔫的叶片等 ◆ 核心生理作用 抑分裂：抑制细胞分裂。 促休眠：促进种子休眠，防止 止种子在不适宜的季节萌发。 促脱落：促进叶和果实的衰老 老和脱落。 【文字内容】 ◆情境深化：干旱环境下的自救 * 数据：干旱缺水时，植物叶片内脱落酸含量急剧 上升，诱导气孔快速关闭，减少水分散失。 H₂O ③诱导气孔快速关闭 H₂O ABA (1)干旱条件况透导致 根冠瑞令合作成ABA (2)ABA 旅造达到叶片 脱落酸 (ABA)—— 逆境生存的“刹车片” 促进脱落 秋天落叶纷飞，ABA 促进衰老脱落 乙烯 (ETH) ——果实成熟的“催产素” 回归主情境：成熟苹果的秘密 成熟的苹果会释放大量的乙烯气体，这正是催熟未 熟水果的“元凶”。 合成部位 植物体各个部位均可合成，成熟的果实中含量最多。 核心生理作用 促成熟：促进果实成熟(注意：不是促进果实长大!)。 促开花：促进某些植物开花。 促脱落：促进叶、花、果实的脱落。 科学探究：验证乙烯催熟果实的猜想 探究任务 设计简单实验，证明“成熟苹果确实是通过释放乙烯催熟果实” 实验设计思路 ● 自变量：有无乙烯气体(或有无成熟苹果/乙烯吸收剂) ● 因变量(观测指标):未熟果实变黄、变软的时间及程度 ● 无关变量：温度、湿度、未熟果实的初始状态等(需保持一致) 排除吸收剂 组3:青香蕉+成熟苹果 + 乙烯吸收剂(如高锰酸钾) +密封袋(排除乙烯作用) 组2:青香蕉+成熟苹果 +密封袋(苹果释放乙烯) 组1:青香蕉+密封袋 (对照组) · 关键问题：促进细胞伸长的只有生长素吗?赤霉 素也能促进细胞伸长，两者是什么作用关系? ● 协同作用：不同激素对同一生理过程起促进作用 用，效果叠加。 ● 实例分析：生长素与赤霉素的协同 · 赤霉素促进细胞伸长的机制： 1. 促进生长素的合成。 2. 抑制生长素的分解。 ● 结果：两者共同维持较高浓度的生长素，协 同促进细胞伸长。 生长素 合成 细胞伸长 核心突破：植物激素的协同作用 关键问题：赤霉素促进种子萌发，脱落酸维持种子休眠，两者是什么作用关系? 拮抗作用：不同激素对同一生理过程起相反的作用，相互制约。 实例分析：种子命运的“拔河比赛” * 赤霉素( GA): 打破休眠，促进萌发。 * 脱落酸 (ABA): 维持休眠，抑制萌发。 萌发 休眠 * 决定因素：种子的萌发与否，取决于体 内GA与ABA的浓度比例，而非单一激 素素的绝对含量。 赤霉素 (GA) 脱落酸 ( ABA) 核心突破：植物激素的拮抗作用 易错辨析：果实“发育”与“成熟”是一回事吗? ● 关键问题：我们常说的“果实长大”和“果实变甜变软”是一回事吗?分别由什么激素调控? 主导激素：生长素、赤霉素 细胞分裂素 结论：发育≠成熟，两者是连续但 不同的生理过程，受不同激素接匍 接力调控。 果实发育(长大): ● 本质：细胞分裂(数量增加)和细胞伸长 (体积增大)。 ● 主导激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素。 ● 表现：从小变大。 果实成熟(变甜变软): 本质：有机物转化(淀粉转为糖)、细胞壁 降解、色素合成。 ● 主导激素：乙烯。 ● 表现：由青变红，由硬变软，由酸变甜。 花谢后的小绿果 大绿果 红透的软番茄 成熟阶段 主导激素：乙稀 核心突破：激素浓度/比例效应 关键问题：植物组织培养时，为什么调整激素比例就能诱导生根或生芽? 植物稳态的“调色板” 组培中的经典应用(生长素/细胞分裂素) · 植物生命活动不仅受多 种激素共同调节，还高 度依赖激素的相对对浓 度比例。 生根(Rooting) 比 值 高(生长素>细胞分裂素) 有利于根的分化， 抑制芽的形成。 生芽(Shooting) 比 值 低(生长素<细胞分裂素) 有利于芽的分化， 抑制根的形成。 愈伤组织(Callus) 比值适中 促进愈伤组织生长， 不分化。 生长素 激泰素 细胞 分衮素 细胞 分 裂 细胞 分裂素 生长素 激素素 生长素 激素素 Page 18 ● 关键问题：生长素浓度高于最适 浓度时，就会抑制生长吗? ● 认知误区：高于最适浓度=抑制 浓度(× 错 误 ! ) ● 正确解析：结合生长素作用曲线 分析 促进作用减弱区 随浓度增加，促进 作用减弱，但 依 然是促进作用! 横轴交点之前 横轴交点 抑制区 (生长速度低于对照组) 10 100 1.1 X 易错辨析：生长素作用两重性的认知误区 促进作用 增强区 生长素浓度(e.g.Mol/L) (相长速度低于对照组) 0.001 0.1 最适浓度 增长速度 适浓度 第三部分：分情境二——生长素类似物培育无籽番茄 核心考点：植物激素类似物(植 植物生长调节剂) 的应用与辨析 驱动问题： 1. 为什么涂抹物质就能发育成无籽果实?(替代了种子产生的生长素) 2.为什么农业上不用天然提取的生长素，而要大费周章使用人工合成的“类似物”? 情境导入：无籽番茄的诞生之谜 农业应用：在末授粉的番茄 花蕾期，涂抹或喷施生长素 类似物 (Auxin Analogs) → 子房发育成无籽果实。 正常情况：番茄授粉 → 种子发育产生生长素→ 促进子房发育为有籽果实 实。未授粉的子房会脱落。 人工诱导无籽番茄 正常有籽番茄 1. 天然激素在植物体内含量极微，提取困难且 成本极高。 2. 天然激素在植物体内存在相应的分解酶，容 易被快速降解，作用时间短。 1.植物激素类似物(α-萘乙酸NAA, 分类 2,4-D) 2.其他调节剂(乙烯利，Ethephon) 人工合成的，对植物的生长发育有调节 作用的化学物质 揭秘植物激素类似物(植物生长调节剂) 为什么不用天然激素? 天然植物提取( Vs 工厂化学合成 高效生产&低人 稳定&长久 什么是植物生长调节剂? 提取难难高 快速降解 定义 VS VS 植物生长调节剂的优势与农业应用 · 核心优势 · 容易合成，原料广泛，生产成本低。 · 效果稳定，作用时间持久(植物体内缺乏分解它们的酶)。 ·广泛的农业应用案例 · 乙烯利：催熟芒果、香蕉、番茄等，便于集中采收和长途运输。 ·青鲜素：抑制发芽，延长大蒜、马铃薯、洋葱的储存期。 · 膨大剂(细胞分裂素类):促进果实细胞分裂，增加西瓜、猕猴桃的单果重。 喷洒乙烯利的芒果园 乙烯利催熟 青鲜素抑芽 膨大剂增重 比较项目 天然植物激素 植物生长调节剂 来源 植物激素、蔬利物源生产 植物生剂由股直和生源 化学本质 強化液成质 酸体成质 降解速率 快(体内有分解酶) 慢 (体内无分解酶),效果持久 应用成本 极 高 ，难以大规模应用 低 ，广泛应用于农业生产 作用效果 调节生长发育 调节生长发育 对比归纳：天然植物激素vs 植物生长调节剂 核心差异大盘点： 科学反驳论据(用生物学知识武装自己): 1. 化学本质不同：植物激素(如乙烯是气 体，乙烯利释放乙烯)与人体性激素 (固醇类)的化学结构天差地别。 结论：催熟水果不会导致儿童性早熟，可放心食用! 2. 作用靶点不同：激素 发挥作用需要与特定 的受体结合。人体细 胞根本没有植物激的 受体，植物激素在人 体内无法传递信息… 社会责任：科学辟谣“催熟水果致性早熟” 犹如“拿着大门的钥 匙去开汽车的锁” 植物激素-乙烯 人体细胞受体 合理使用的原则 ·严格控制浓度和使用时期 ·遵守国家关于农药残留的安全标 准，合法合规使用 ·综合考虑气候条件、植物生理状 态等环境因素 滥用的危害与安全规范 · 过量使用的反噬：如如于错时间或浓度 于铝词的使用( CPPU),导导致西瓜开 裂、变形、口感下降 · 健康与环境风险：有些激节素(如男性 卦框破敌)如残留超标准，可有潜为危 害如癌症风险；使用能污染土壤和水及 水体。 开裂的西瓜 社会责任：植物生长调节剂是“万能药”吗? 迁移应用：草莓种植户的烦恼 运用本节课知识，解决农业生产实际问题 第四部分 在花蕾期喷施适宜浓度的生长 素类似物(如2,4-D), 替代 种子产生的生长素，培育无籽 草莓，提高坐果率，挽回产量。 实战演练：草莓种植户的烦恼(一) 解决方案 解决方案 2. 在包装箱中放入乙烯吸收剂 (如高锰酸钾载体),减少 乙烯的催熟和促衰老作用。 现状：草莓采收后极不耐储 存存，运输过程中容易软 化、腐烂变质。 1. 采收后喷施低浓度的细胞分 裂素，延缓叶片和果实衰老。 现状：开花期遭遇连续阴雨，蜜蜂 不飞，授粉不良，坐果率极低。 问题2:保鲜难题 问题1:减产危机 乙烯吸收剂 (如高锰酸钾载体) 细胞分裂素 新鲜运输 实战演练：草莓种植户的烦恼(二) 问题3:种苗繁育 现状：传统草莓苗容易感染病毒导致退化，想要通过植物组织培养技术培育脱毒草莓苗， 如何调控愈伤组织分化出根和芽? 解决方案(激素比例调控) 第一步(诱导生芽): 调整培养基，使生长素浓度<细胞分裂素浓度，诱导愈伤组织分 化出丛生生芽。 第二步(诱导生根):将芽转移至新培养基，使生长素浓度>细胞分裂素浓度， 诱导生根，最终形成完整植株。 生芽 生长素/细胞分裂素 低比值 生根 生长素/细胞分裂素 高比值 外植体 (如满定部) 完整脱毒苗 乙烯 协同作用：如生长素+赤霉素促细胞伸长 拮抗作用：如赤霉素与脱落酸调控种子萌发 激素相互作用规律 浓度/比例效应：如组培中生长素/细胞分裂素比例调控分化 ①易错点 ①发育≠成熟 ②高于最适浓度≠抑制浓度 课堂总结：植物理含网络 植物激素及其类似物调节植物生命活动 优势：易生产、效果稳定持久 与天然激素差异 来源不同、降解速率不同 无籽果实培育、催熟、保鲜 ->需合法合规使用 根尖→ 细胞分裂素 促分裂、芽分化、叶绿素合成 根冠/菱蔫叶片 脱落酸 抑分裂、促休眠、促衰老脱落 芽/幼叶/发育种子 促伸长、分化、器官发育 幼芽/幼根/未熟种子→ 促增高、种子萌发、果实发育 植物激素及其 类似物调节植 植物生命活动 全株各部位→ 促果实成熟、开花、脱落 人工合成、具调节作用 的化学物质 植物激素 类似物(生 长调节剂) 生长素 赤霉素 5类天然 植物激素 定义： 应用： $