5.1植物生長素【高效備課精講精研】高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

第5章

植物生命的調(diào)節(jié)第1節(jié)

植物生長素右圖中是一株放在窗臺上久不移動的盆栽植物。討論3：這種生長方向的改變，是發(fā)生在植物的幼嫩部分還是成熟部分？問題探討彎向光源生長長時間的單側(cè)光照射；有利于進行光合作用。幼嫩部分討論1：圖中植株的生長方向有什么特點？討論2：可能是哪種因素刺激引發(fā)了這株植物的形態(tài)改變？植物對這種刺激的反應(yīng)有什么適應(yīng)意義？一、生長素的發(fā)現(xiàn)過程1.向光性：在單側(cè)光的照射下，植物朝向光源方向生長的現(xiàn)象。向水性向重力性向肥性正是對這些現(xiàn)象的研究，引導(dǎo)著人們揭示植物生命活動調(diào)節(jié)的奧秘。向性運動：植物受到單一方向的外界刺激而引起的定向運動。2.達爾文父子的實驗（19世紀(jì)末）（1）實驗材料：金絲雀虉（yì）草的胚芽鞘胚芽鞘第一片葉種子尖端尖端下部單子葉植物，特別是禾本科植物胚芽外的錐形套狀物，它能保護生長中的胚芽。種子萌發(fā)時，胚芽鞘首先鉆出地面，出土后還能進行光合作用。實驗①實驗③實驗④實驗②單側(cè)光照射去掉胚芽鞘尖端錫箔罩在尖端錫箔罩在尖端下部向光彎曲生長不生長不彎曲直立生長向光彎曲生長（2）實驗過程與現(xiàn)象實驗①實驗③實驗④實驗②（3）實驗分析該實驗的對照組為_____，實驗組為________；①②對照，自變量為

，說明胚芽鞘的向光彎曲生長與

有關(guān)；①③對照，自變量為

，說明胚芽鞘的彎曲生長與

有關(guān)；③④對照，自變量為

；①③④對照，說明胚芽鞘的感光部位在

；①②③④有無尖端尖端尖端有無遮光尖端感受單側(cè)光遮光部位尖端（4）實驗推論：胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，就向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。疑問：為什么尖端感光后會影響到下部生長彎曲呢？現(xiàn)象：發(fā)生彎曲生長的

部位是尖端下部伸長區(qū)胚芽鞘的生長彎曲與尖端有關(guān)胚芽鞘的感光部位在尖端①尖端產(chǎn)生了某種“影響”，傳到下部②下部彎曲生長是因為背光側(cè)生長的快（尖端產(chǎn)生的“影響”在下部分布不均）推測這種“影響”究竟是什么呢？瓊脂：是海藻的提取物，溶于熱水，再讓其冷卻得到。物質(zhì)可在瓊脂中擴散而性質(zhì)不變。3.鮑森·詹森的實驗（1913年）瓊脂片（2）實驗結(jié)論：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”,可以透過瓊脂片傳遞給下部。3.鮑森·詹森的實驗（1913年）（1）實驗處理及現(xiàn)象：實驗改進：瓊脂片不生長不彎曲實驗不足：沒有形成單一變量，無法排除“瓊脂片可能導(dǎo)致胚芽鞘生長”的結(jié)論問題：詹森的實驗嚴(yán)謹(jǐn)嗎？如果不嚴(yán)謹(jǐn)，該如何改進？瓊脂片向光彎曲生長尖端產(chǎn)生的“影響”能傳到下部，為什么能使伸長區(qū)兩側(cè)生長不均勻呢？4.拜爾的實驗（1918年）黑暗條件①把切下的胚芽鞘尖端移至左側(cè)＋黑暗→向右彎曲生長；②把切下的胚芽鞘尖端移至右側(cè)＋黑暗→向左彎曲生長。（1）實驗處理及現(xiàn)象：黑暗條件

尖端放置的位置尖端下部彎曲生長的方向4.拜爾的實驗（1918年）【思考】自變量：因變量：黑暗環(huán)境右側(cè)左側(cè)【思考】拜爾為什么要選擇黑暗的環(huán)境？排除光的影響，控制變量4.拜爾的實驗（1918年）【思考】沒有了光的刺激，為什么胚芽鞘還會發(fā)生彎曲？說明單側(cè)光不是胚芽鞘彎曲生長的根本原因，而“影響”的分布不均勻才是根本原因。黑暗

條件

（2）實驗結(jié)論：

胚芽鞘彎曲生長，是因為尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的。4.拜爾的實驗（1918年）《植物的運動力》推測1：胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，就向下面伸長區(qū)傳遞某種“影響”推測2：這種“影響”會造成背光面比向光面生長快詹森的實驗驗證拜爾的實驗驗證這些實驗初步證明：尖端產(chǎn)生的影響可能是一種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)在胚芽鞘尖端以下部分分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。究竟是不是化學(xué)物質(zhì)呢？如何證明？如果是，是哪種化學(xué)物質(zhì)？5.溫特的實驗（1926年）（1）實驗處理及現(xiàn)象①接觸過尖端的瓊脂快放在切去尖端的燕麥胚芽鞘一側(cè)，胚芽鞘朝對側(cè)彎曲生長；②未接觸過尖端的瓊脂快放在切去尖端的燕麥胚芽鞘一側(cè)，則既不生長也不彎曲。瓊脂塊是否接觸過尖端自變量：因變量：去掉尖端的胚芽鞘是否彎曲生長（2）實驗結(jié)論：胚芽鞘尖端確實產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)在尖端下部分布不均，導(dǎo)致彎曲生長。溫特將其命名為生長素。5.溫特的實驗（1926年）實驗組對照組思考：溫特的實驗巧妙在哪里？用瓊脂塊收集該物質(zhì)，排除了胚芽鞘尖端的影響，直接觀察該物質(zhì)的影響，證明了造成胚芽鞘向光彎曲生長的是尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)而不是尖端本身。5.溫特的實驗（1926年）四個“部位”：生長素的產(chǎn)生部位、作用部位、感光部位、生長和彎曲部位。產(chǎn)生部位：作用部位：感光部位：生長和彎曲的部位：胚芽鞘的尖端胚芽鞘的尖端尖端以下的部位（伸長區(qū)）尖端以下的部位（伸長區(qū)）生長素發(fā)現(xiàn)過程的總結(jié)注意：光只影響生長素的分布，不影響產(chǎn)生。（1）1934年，科學(xué)家首先從人尿中分離出與生長素作用相同的化學(xué)物質(zhì)——吲哚乙酸（IAA）。（2）由于生長素在植物體內(nèi)含量極少，直到1946年，人們才從高等植物中分離出了生長素，并確認(rèn)它也是IAA。（3）進一步研究發(fā)現(xiàn)，除IAA外，還有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等，它們都屬于生長素。吲哚乙酸（IAA）化學(xué)結(jié)構(gòu)式6.生長素的化學(xué)本質(zhì)吲哚乙酸（IAA）【思考】為何人尿中能分離出吲哚乙酸？是不是人也可以合成生長素？

人體內(nèi)的生長素來自食物，人所食用水果蔬菜中含有生長素。

由于人體缺乏相應(yīng)的分解生長素的酶，所以人體無法分解生長素，隨尿液排出體外。（1）外因：

照射。（2）內(nèi)因：生長素在

含量多于

。（3）結(jié)果：兩側(cè)生長不均勻，

光側(cè)生長快，

光側(cè)生長慢，

從而造成向光彎曲。單側(cè)光背光一側(cè)向光一側(cè)背向7.植物向光性的原因…….…….……..........................……………….…….………..…………….........................（3）作用：作為信息分子，幾乎參與調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育過程中的所有生命活動。（1）概念：由植物體內(nèi)產(chǎn)生，能從產(chǎn)生部位運送到作用部位，對植物的生長發(fā)育有顯著影響的微量有機物。（2）種類：生長素，赤霉素，細胞分裂素，脫落酸，乙烯等。8.植物激素二、生長素的合成、運輸與分布（1）主要的合成部位：芽、幼嫩的葉和發(fā)育中的種子。（2）來源：由色氨酸經(jīng)過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)變而來。轉(zhuǎn)變色氨酸1.生長素的合成注意：生長素的合成不需要光，有無光均產(chǎn)生。吲哚乙酸注意：植物沒有專門的內(nèi)分泌腺器官。

生長素在植物體各器官中都有分布，但相對集中分布在生長旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根尖的分生組織、形成層、發(fā)育中的種子和果實等處。2.生長素的分布形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)下端形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)下端3.生長素的運輸生長素主要在芽、幼葉等植物全身？（1）極性運輸：胚芽鞘、芽、幼葉、幼根（幼嫩組織）中，生長素只能從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運輸，是一種主動運輸。形態(tài)學(xué)上端與形態(tài)學(xué)下端的判斷圖示部位形態(tài)學(xué)上端的判斷標(biāo)準(zhǔn)地上部分相對下面，層次越高的枝條以樹干中軸為基準(zhǔn)，同一枝條離中軸越遠地下部分以地面為基準(zhǔn)，距地面越深的根以主根中軸為基準(zhǔn)，同一側(cè)根離中軸越遠（2）非極性運輸：在成熟組織中，生長素可以通過輸導(dǎo)組織進行非極性運輸。3.生長素的運輸（3）橫向運輸：由于單側(cè)光、重力等外界因素影響，在根尖、莖尖等生長素產(chǎn)生的部位，生長素可以橫向運輸，導(dǎo)致分布不均勻。單側(cè)光：向光側(cè)→背光側(cè)運輸重力：背地側(cè)→近地側(cè)運輸

3.生長素的運輸（1）極性運輸不會隨植物形態(tài)學(xué)上端與形態(tài)學(xué)下端空間位置的改變而改變。（2）極性運輸為主動運輸，需要消耗能量，需要載體蛋白。（3）極性運輸在太空中依然存在，不受重力等因素的影響。（4）生長素的橫向運輸只發(fā)生在根尖、芽尖等產(chǎn)生生長素的部位，且發(fā)生在有單側(cè)光或重力等刺激時。尖端在均勻光照或黑暗處時，不發(fā)生生長素的橫向運輸。（5）失重狀態(tài)下，由于沒有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生長素的水平分布是均勻的，植物會水平生長?！?/p>

生長素運輸?shù)膸c注意背光側(cè)向光側(cè)生長素多生長素少生長慢生長快結(jié)果：向光彎曲生長生長素橫向運輸4.植物向光性原因的解釋（1）外因：單側(cè)光照射（2）內(nèi)因：生長素分布不均勻4.植物向光性原因的解釋

為了檢測生長素的運輸方向，某人做了如下實驗。取一段玉米胚芽鞘，切去頂端2mm，使胚芽鞘不再產(chǎn)生生長素。在上端放一塊含有生長素的瓊脂，下端放一塊不含生長素的瓊脂（胚芽鞘形態(tài)學(xué)上端朝上）。過一段時間檢測，發(fā)現(xiàn)下端的瓊脂塊逐漸有了生長素。根據(jù)實驗設(shè)計及結(jié)果，此人得出以下結(jié)論：（1）下端瓊脂塊上的生長素來自上端的瓊脂塊；（2）生長素在胚芽鞘內(nèi)只能由形態(tài)學(xué)的上端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)的下端。形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)下端含IAA瓊脂塊含IAA的瓊脂塊（a）思維訓(xùn)練

·評價實驗設(shè)計和結(jié)論（P95）實驗前實驗后形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)下端含IAA瓊脂塊空白瓊脂塊（a）討論3：如果要驗證上述結(jié)論，應(yīng)該如何改進實驗方案？不嚴(yán)密，沒有考慮將胚芽鞘倒過來放置時的情況。結(jié)論2不嚴(yán)謹(jǐn)。沒有實驗證明生長素不能從形態(tài)學(xué)下端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)上端。應(yīng)該增加一組胚芽鞘形態(tài)學(xué)上端朝下的實驗，以研究生長素能不能從形態(tài)學(xué)下端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)上端?？瞻篆傊瑝K（b）形態(tài)學(xué)下端形態(tài)學(xué)上端含IAA瓊脂塊實驗前實驗后思維訓(xùn)練

·評價實驗設(shè)計和結(jié)論（P95）討論1：這個實驗的設(shè)計是否嚴(yán)密？為什么？討論2：從實驗結(jié)果到結(jié)論之間的邏輯推理是否嚴(yán)謹(jǐn)？為什么？三、生長素的生理作用1.生長素的作用方式

生長素在植物體內(nèi)不像酶那樣催化細胞代謝，也不為細胞提供能量，而是給細胞傳遞信息，起著調(diào)節(jié)細胞生命活動的作用。2.生長素的作用機理生長素生長素受體特異性結(jié)合引發(fā)細胞內(nèi)一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)特定基因表達產(chǎn)生效應(yīng)誘導(dǎo)2.生長素的作用機理3.生長素的生理作用細胞器官生長素伸長分化生長發(fā)育受體基因表達（2）在器官水平上，影響器官的生長、發(fā)育，如促進側(cè)根和不定根發(fā)生，影響花、葉和果實發(fā)育等。（1）在細胞水平上，促進細胞伸長生長、誘導(dǎo)細胞分化。例如：用一定濃度的生長素浸泡枝條的下端，可促進其生根，提高成活率；

自然狀態(tài)下，果實中的種子，可以產(chǎn)生生長素促進果實的發(fā)育。生長素促進細胞伸長的作用機理拓展延伸關(guān)于生長素的作用機理科學(xué)家們提出了“酸生長假說”（細胞壁pH下降，使細胞壁松弛，細胞伸長生長）和“基因活化學(xué)說”（IAA與細胞內(nèi)受體結(jié)合促進基因表達）。①FA段：___________________________________________。②A點：_________________________。③AC段：______________________________________________。隨生長素濃度升高，對生長的促進作用逐漸增強促進生長的最適濃度隨生長素濃度升高，對生長的促進作用逐漸減弱思考討論：如圖是不同濃度生長素對根的作用曲線，請回答下列問題：4.生長素的作用特點④C點：___________________________

。⑤E、B兩點：_____________________________________________

。⑥CD段：_________。⑦根據(jù)曲線，說明生長素作用的特點。既不促進生長，也不抑制生長生長素濃度不同，但促進效果相同（最適濃度點左右兩側(cè)）抑制生長抑制生長≠不生長（1）一般情況下，生長素濃度較低時促進生長，濃度過高時則會抑制生長。4.生長素的作用特點低促高抑（2）不同器官對生長素的敏感度不同：根＞芽＞莖①根、芽、莖生長的最適濃度分別是10-10、10-8、10-4mol/L②生長素濃度為10-6mol/L：對根的生長效應(yīng)是：對芽的生長效應(yīng)是：對莖的生長效應(yīng)是：抑制生長不促進不抑制促進生長③三種器官對生長素的敏感性大小依次是：根＞芽＞莖4.生長素的作用特點應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用適宜濃度的生長素類似物作為除草劑，來殺死單子葉農(nóng)田里的雙子葉雜草，同時促進單子葉植物的生長。4.生長素的作用特點（4）植物細胞成熟程度不同生長素敏感度不同：幼嫩細胞>衰老細胞（3）不同種類植物對同一濃度的生長素敏感度不同：雙子葉植物＞單子葉植物5.生長素作用的實例分析（1）頂端優(yōu)勢①概念：植物的頂芽優(yōu)先生長，而側(cè)芽生長受抑制的現(xiàn)象。②原因：頂芽產(chǎn)生的生長素向下運輸，使得側(cè)芽附近的生長素濃度較高，抑制了側(cè)芽的生長。b.解除頂端優(yōu)勢a.

保留頂端優(yōu)勢5.生長素作用的實例分析保留頂芽去除頂芽③解除方法：摘除頂芽。④應(yīng)用：棉花打頂，果樹剪枝等。（2）根的向地性和莖的背地性5.生長素作用的實例分析原理：根對生長素敏感，莖對生長素不敏感。ABCD遠地側(cè)近地側(cè)遠地側(cè)近地側(cè)重力重力(促進)(促進)(促進)(抑制)思考：為什么植物根向地生長，莖背地生長呢？根的向地性：①生長素濃度：A<B②生長速度：A>B③生長素的效應(yīng)：

A促進、

B抑制莖的背地性：①生長素濃度：C<D②生長速度：C<D③生長素的效應(yīng)：C促進弱、D促進強（2）根的向地性和莖的背地性