5.1植物生长素课件——2026-2027学年高二上学期人教版生物学选择性必修一

第5章 第1节 植物生长素 本节聚焦 了解生长素的发现历程 1 植物向光性的原因是什么？ 2 掌握生长素的合成、运输与分布情况 3 4 生长素的作用及作用特点 视频中是种子在生长过程中给予不同方向的光照其生长规律。 讨论 问题探讨 向光性：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。 1.视频中植株的生长方向有什么特点？ 2.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？ 3.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？ 向光弯曲生长 幼嫩部分 长时间单侧光刺激;可以使植株获得更多阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。 植物受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动。 植物的向性运动： 举例： 植物幼苗的向光性生长 根的向重力性生长 根的向水性生长 根的向肥性生长 一、生长素的发现过程 1.达尔文的向光性实验(19世纪末) ①实验材料：金丝雀虉草胚芽鞘 胚芽鞘：单子叶植物，特别是禾本科植物种子萌发时，包在胚芽外面的鞘状结构，连同胚芽一起出土，保护胚芽出土时不受损伤。 胚芽鞘 ①实验材料：金丝雀虉草胚芽鞘 胚芽鞘分为两部分：尖端和尖端下面一段（也叫伸长区） 注意：胚芽鞘不属于胚的组成成分 实验① 实验② 实验③ 实验④ ②实验过程 单侧光 去掉尖端 锡箔罩在尖端 锡箔罩在尖端下部 向光弯曲生长 不生长不弯曲 向光弯曲生长 直立生长 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 实验① 实验② 实验③ 实验④ ②实验过程 单侧光 去掉尖端 锡箔罩在尖端 锡箔罩在尖端下部 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 思考 向光弯曲生长 不生长不弯曲 向光弯曲生长 直立生长 ③结果分析 该实验的对照组为_____，实验组为________； ①②对照，自变量为__________，说明胚芽鞘的向光弯曲生长与______有关； ①③对照，自变量为_____________，说明胚芽鞘的弯曲生长与___________有关； ③④对照，自变量为__________； ①③④对照，说明胚芽鞘的感光部位在______； ① ②③④ 有无尖端 尖端 尖端有无遮光 单侧光照射 遮光部位 尖端 ④实验结论 达 尔 文 向光生长与胚芽鞘 有关 感光部位在胚芽鞘 造成伸长区背光面比向光面生长快 尖端向下面伸长区传递某种“影响” 尖端 尖端 单侧光引发植物向光生长 结论：胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。 思考：这种“影响”是什么？是类似电、磁等的刺激？还是某种化学物质？ 光 11 琼脂：是海藻的提取物，溶于热水，再让其冷却得到。物质可在琼脂中扩散而性质不变。 云母片：是一种矿物质，由韵母族矿物质切制而成。常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。 注意: 琼脂不会影响物质运输和传递，而云母片则会阻碍其运输。 知识卡片 一、生长素的发现过程 2.鲍森·詹森的实验（1913年） 琼脂片 云母片 4.为什么要插入琼脂片和云母片？ 有化学物质可以穿过琼脂片，而使胚芽鞘下部弯曲。 思考 结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。 3.拜尔的实验（1918年） 注意：拜尔的实验没有设置空白对照，而是设置相互对照 自变量： 尖端放置的位置 胚芽鞘朝对侧弯曲生长 结 果： 因变量： 尖端下部弯曲生长的方向 结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。 3.拜尔的实验（1918年） 5.拜尔为什么要选择黑暗的环境？ 6.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 胚芽鞘尖端产生的影响与是否感受光照无关,尖端产生的影响分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长 思考 【注意】拜尔首次将实验放置于黑暗中进行，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。 思考 鲍森·詹森的实验 拜尔的实验 鲍森·詹森和拜尔的实验初步证明： 尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。 思考：那到底是不是一种化学物质呢？如何能证明？实验思路是什么? 一、生长素的发现过程 4.温特的实验（1926年） ①实验组: a.处理: 把接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放于切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧 b.现象: 胚芽鞘会朝着对侧弯曲生长 ②对照组: a.处理: b.现象: 把未接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放于切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧 胚芽鞘既不生长也不弯曲 实验组 对照组 实验组 对照组 ①设置对照组的目的是： ②在放置琼脂块前，要将其去掉尖端的胚芽鞘在蒸馏水中侵泡一段时间，原因是? 去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，以去除生长素，排除内源激素对实验的干扰。 一、生长素的发现过程 4.温特的实验（1926年） 【思考】 排除琼脂块本身的化学物质对胚芽鞘的影响 琼脂块是否接触过尖端 去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长 自变量： 因变量： 一、生长素的发现过程 4.温特的实验（1926年） 实验组 对照组 实验结论: 胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的。 温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素。 一、生长素的发现过程 5.生长素的本质——吲哚乙酸 吲哚乙酸（IAA）化学结构式 吲哚丁酸（IBA） 1934，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）。 1946年，人们从高等植物中分离出生长素，并确认它也是吲哚乙酸（IAA）。进一步研究发现，植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸(IBA)等。 生长素与生长激素的区别: 相同点：对个体的生长发育都具有促进的作用 不同点：生长素是植物激素，本质是吲哚乙酸； 生长激素是动物激素，本质是蛋白质 ①生长素的产生部位：胚芽鞘 且产生不需要光。 ②生长素的作用部位（弯曲部位） 。 ③感光部位：胚芽鞘 。 ④生长素横向运输的部位：胚芽鞘 。 尖端 胚芽鞘尖端下部的伸长区 尖端 尖端 胚芽鞘系列实验结论总结： 感光部位 生长素的产生部位 弯曲生长部位 生长素的作用部位 注意：生长素的产生不需要光，光只是影响了生长素的分布。 背光侧 向光侧 生长素多 生长素少 生长慢 生长快 向光弯曲生长 外因: 内因: 单侧光照射 生长素分布不均匀(背光一侧多于向光一侧） 生长素横向运输 6.植物向光性的原因 说明：也有研究表明向光弯曲是单侧光照射引起某些生长抑制物质分布不均匀所致。 6.植物向光性的原因 判断植物“长不长”、“弯不弯”的技巧 方法点拨 长不长，看尖端下部有无生长素； 弯不弯看尖端下部生长素分布是否均匀 24 不同处理条件下胚芽鞘生长弯曲的状况分析 类别 图解条件 相关结果 遮盖类 暗箱类 插入类 ①直立生长； ②向光弯曲生长 ①直立生长； ②向光(小孔)弯曲生长 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 类别 图解条件 相关结果 移植类 旋转类 ①直立生长； ②向左侧弯曲生长； ③④中IAA的含量a＝b＋c，b＞c 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 【注意】琼脂块只起传送作用，不影响生长素的运输。而云母片、玻璃片会阻碍生长素的运输。 不同处理条件下胚芽鞘生长弯曲的状况分析 【例】用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦、⑧进行如图所示实验，且②～⑦均给予单侧光照，一段时间后，会发生弯曲的是(　　) A.②⑤⑦　B.①②③⑤⑧ C.①③④⑥⑦ D.②⑤⑧ D 7.植物激素的概念 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，叫作植物激素。 植物激素的种类：已知的植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。 植物激素的作用：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。既不组成细胞结构，也不参与细胞代谢，也不起催化作用。 思考.讨论 1. 植物激素与动物激素都称作“激素”， 二者有哪些相似之处？ 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。 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？ 动物激素 植物激素 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式 相同点 ①由自身产生；②从产生部位运到作用部位 ③作为信息分子，起调节作用；④微量高效 无特定分泌器官 有特定内分泌腺或细胞 一般是小分子物质 蛋白质，氨基酸衍生物、固醇等 无特定靶器官 靶器官、靶细胞 多样、复杂 随体液运输 生长素的发现过程小结 达尔文实验：胚芽鞘尖端对光敏感，尖端下部弯曲生长。 推测：尖端接受光刺激后产生了某种“影响”，传递到了下部的伸长区。 1913年，鲍森詹森实验：证明胚芽鞘尖端产生的这种“影响”，能通过琼脂片传递到下面。 1918年，拜尔实验：胚芽鞘弯曲生长，是由于尖端产生的刺激在下部分布不均匀。 推测：影响可能是物质。 1926年，温特实验：胚芽鞘尖端产生的某种物质，能以琼脂块为载体进行传递。命名：生长素。 1934年：科学家分离出生长素（吲哚乙酸） 1946年：科学家从植物中提取IAA。 想一想：以胚芽鞘为例，说出IAA的产生部位、作用部位、对生长发育的影响（细胞伸长）和化学本质。 二、生长素的合成、运输与分布 1.生长素的合成 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 2.生长素的运输 ①极性运输（幼嫩部位)： 形态学上端 形态学下端 形态学上端 形态学下端 在胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中，生长素只能从形态学上端运输到形态学下端。极性运输是一种主动运输。 ①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。 ②极性运输为主动运输，需要消耗能量，需要载体蛋白。 ③极性运输由遗传物质决定，在太空中依然存在，不受重力因素的影响。 为了检测生长素的运输方向，某人做了如下实验。取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2mm，使胚芽鞘不再产生生长素。在上端放一块含有生长素的琼脂，下端放一块不含生长素的琼脂（胚芽鞘形态学上端朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。 根据实验设计及结果，此人得出以下结论： （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。 思维训练·评价实验设计和结论 1.这个实验的设计是否严密？为什么？ 2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？ 3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？ 不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。 结论2不严谨。没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。 应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。 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 胚芽鞘既不弯曲也不生长 评价实验设计和结论 分布多生长快 背光侧 分布少生长慢 向光侧 低 高 低 高 ②非极性运输（成熟组织） 在成熟组织中，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。 在一些细胞分裂特别旺盛的地方（根尖、茎尖、芽尖），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。 ③横向运输 ④生长素的横向运输只发生在根尖、芽尖等产生生长素的部位，且发生在有单侧光或重力等刺激时。尖端在均匀光照或黑暗处时，不发生生长素的横向运输。 ⑤失重状态下，由于没有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生长素的水平分布是均匀的，植物会水平生长。 【注意】①单侧光、重力、离心力只影响生长素的分布，不影响生长素的合成。 ②单侧光刺激时,生长素在尖端既进行横向运输，又进行极性运输。 极性运输 部位： 方向： 方式： 胚芽鞘、芽、幼叶和幼根 从形态学上端运输到形态学下端 主动运输 非极性运输： 在成熟组织中，通过输导组织进行 横向运输 部位： 根尖、茎尖、芽尖等生长素产生的部位 方向： 向光侧→背光侧;远地侧→近地侧 原因： 单侧光、重力、离心力等单一方向刺激 2.生长素的运输小结 二、生长素的合成、运输与分布 3.生长素的分布 植物体各器官中都有分布，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。 植物各部分生长素含量比较如下： (1)合成部位<积累部位，如顶芽<侧芽、分生区<伸长区； (2)生长旺盛的部位>衰老部位，如根尖分生区>老根。 三、生长素的生理作用 1.作用方式 生长素既不催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传递信息，起着调节细胞生命活动的作用。 2.作用机制 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。 生长素 生长素受体 特异性结合 细胞内一系列信号转导 诱导 特定基因表达 产生 效应 生长素的作用似乎就是“促进”。真的是这样吗？ 3.生长素的生理作用 细胞 器官 生长素 伸长分化 生长发育 受体 基因表达 细胞水平上： 器官水平上： 促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用； 影响器官的生长、发育 促进侧根和不定根的发生 影响花、叶和果实的发育 基 础 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结果。 “促进”或“抑制”，是相对于生长素浓度最低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。 1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？ 植物生长素的作用特点 低浓度促进生长，高浓度抑制生长 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结果。 一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。 2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？ 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: 1.曲线AB段表示： 随生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强。 2.B点表示的生长素浓度是： 促进根生长的最适浓度 3.BC段表示： 随生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱。 4.C点表示的生长素浓度对根的生长作用是： 既不促进也不抑制 5.CD段表示： 生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。 如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析: 6.从图中的E、F点你可以得出什么结论？ 最适浓度点左右两侧有一大一小两个浓度点，起促进作用效果相同 7.图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的？抑制作用是不是不生长？ 以不施加外源生长素时根的生长情况为对照。抑制说明在该浓度下生长缓慢甚至停止。 【注意】“抑制生长”≠“不生长”，只是生长与空白对照组相比变慢 植物生长素的作用特点 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结果。 对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。 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？ ①从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是？ 10-10 10-8 10-4 ②三种器官对生长素的敏感性大小依次是: 根 ＞芽 ＞茎 幼嫩细胞＞衰老细胞 双子叶植物＞单子叶植物 不同器官对生长素的敏感度不同 注：敏感度一般看最适浓度就行，最适浓度越小说明越敏感。 三、生长素的生理作用 4.植物生长素的作用特点 (1）一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长，甚至会杀死植物。 （2）生长素发挥的作用会因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有差异。 ①浓度：低浓度—促进 高浓度—抑制 浓度过高—杀死 ③器官： 根 ＞芽＞茎 ②成熟程度：幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝 ④植物种类：双子叶植物﹥单子叶植物 实质：既能促进生根，也能抑制生根；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。 应用：用适当浓度的生长素类似物来杀死单子叶农作物里的双子叶杂草, 同时促进单子叶植物的生长。 不同的植物对生长素的敏感程度不同：双子叶植物＞单子叶植物 某位农场主有一块玉米地，由于缺乏管理，导致玉米地大量长草，为了节约成本，农场主选择了除草剂二氯苯氧乙酸(2，4-D)来进行除草。请你应用所学知识分析除草剂的原理。 5.体现植物生长素两重性的实例分析 实例1：顶端优势 植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制的现象。 ①概念： ②原因： 顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此侧芽的发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。 顶芽 低 促进 侧芽 高 抑制 越靠近顶芽的侧芽的生长素浓度越高，侧芽受到的抑制程度越大。 实例1：顶端优势 ③解除方法： 去掉顶芽 ——“摘心打顶” 去掉顶芽后，侧芽处的生长素来源暂时受阻，浓度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动、加快生长。 去掉顶芽 棉花和烟草的摘心可以增产 棉花去顶芽 烟草去顶芽 园艺、果树修剪 调节植株形态 ④应用： 不要长高、需要侧枝较多的植物：去掉顶芽，解除顶端优势。 ④应用： 需要长高的植物(如木材)：保留顶端优势，可以达到增产 根的向地性 茎的背地性 实例2：根的向地性和茎的背地性 实例2：根的向地性 ——体现了生长素的两重性 远地侧 近地侧 由于 重力作用，生长素 进行横向 运输 生长素浓度低 生长素浓度高 根对生长素的敏感性高 生长被促进 生长被抑制 根向地生长 实例2：茎的背地性 ——只体现了生长素的促进作用 远地侧 近地侧 由于 重力作用，生长素 进行横向 运输 生长素浓度低 生长素浓度高 茎对生长素的敏感性低 生长被促进但促进效果较弱 生长被促进且促进效果强 茎背地生长 实例2：根的向地性和茎的背地性 ①当幼苗横放时，由于重力的作用，生长素发生横向运输，在近地侧浓度较高，即：B＞A，D＞C；（重力引起横向运输） ②茎对生长素敏感性低：C、D两侧都是促进作用，且D侧促进作用更强，使茎背地弯曲生长；只体现了生长素的促进作用。 ③根对生长素敏感性高，B侧浓度高，抑制生长，因此生长速度A＞B，使根向地弯曲生长，体现了生长素生理作用的两重性。 原因一：重力使生长素分布不均匀(横向运输） 原因二：根、茎对生长素的敏感度不同（根＞茎） 植物生长素两重性 现象 是否体现两重性 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 是 是 否 否 顶芽，低：促进 侧芽，高：抑制 远地侧，低：促进 近地侧，高：抑制 背光侧：高，促进强 向光侧：低，促进弱 近地侧：高，促进强 远地侧：低，促进弱 课堂小结 植物生长素 生长素的 生理作用 生长素的合成、运输与分布 细胞水平：促进细胞伸长 器官水平：调节生长发育 特点: 低浓度促进 高浓度抑制 生长素的发现过程 达尔文实验 鲍森.詹森实验 拜尔 实验 温特 实验 生长素的分离 【本节小结】 $