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1、第第5章章 植物生命活动的调节植物生命活动的调节第第 1 1 节节 植物生长素植物生长素(2)(2)实验组对照组第 1 节 植物生长素学习目标第第5章章 植物生命活动的调节植物生命活动的调节(第1课时)1.生长素的发现过程达尔文父子的实验达尔文父子的实验 詹森实验詹森实验拜尔实验拜尔实验 温特实验温特实验 生长素的化学本质生长素的化学本质;总结总结2.植物产生向光性的原因实验设计实验设计;植物激素植物激素;植物激素与动物激素的不同植物激素与动物激素的不同(第2课时)3.生长素的合成运输和分布:合成合成;分布分布;运输运输4.生长素的生理作用生长素的合成、运输与分布1.1.生长素的合成生长素的合
2、成生长素生长素主要主要的合成部位的合成部位：。生长素生长素由由 经过一系列反应转变经过一系列反应转变而来。而来。色氨酸色氨酸芽、幼嫩的叶和发育中的种子芽、幼嫩的叶和发育中的种子转变转变色氨酸色氨酸吲哚乙酸吲哚乙酸生长素的合成、运输与分布2.2.生长素的生长素的分布分布生长素在植物生长素在植物各器官中都有分布各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位如：，但相对集中分布在生长旺盛的部位如：_、_和和_的的分生组织分生组织、形成层形成层、发育中的种子和果实发育中的种子和果实等处。等处。胚芽鞘胚芽鞘芽芽根尖根尖产生产生部位积累部位：部位积累部位：如顶芽侧芽；分生区伸长区如顶芽侧芽；分生区伸长区
3、生长生长旺盛部位衰老组织：旺盛部位衰老组织：如生长点老如生长点老根根3.3.生长素的生长素的运输运输横向运输横向运输极性运输极性运输生长素的合成、运输与分布生长素的合成、运输与分布3.3.生长素的生长素的运输运输单侧光照射，生长素由茎单侧光照射，生长素由茎(光源光源)的一侧横的一侧横向移动到另一侧向移动到另一侧(背光背光)。横向运输横向运输横向运输横向运输当植物横放时，由于受到重力的影响，生当植物横放时，由于受到重力的影响，生长素会进行由远地侧向近地侧的横向运输，长素会进行由远地侧向近地侧的横向运输，导致根、茎的近地侧多。导致根、茎的近地侧多。生长素的合成、运输与分布形态学下端形态学下端形态学
4、上端形态学上端形态学上端形态学上端植物伸长的方向即为形态学上端。植物伸长的方向即为形态学上端。3.3.生长素的生长素的运输运输极性运输极性运输极性运输极性运输：在胚芽鞘、幼叶、幼根和芽：在胚芽鞘、幼叶、幼根和芽中，生长素只能从中，生长素只能从形态学上端形态学上端形态学上端形态学上端运输到运输到形形形形态学下端态学下端态学下端态学下端，而不能反过来运输。极性运，而不能反过来运输。极性运输是一种消耗细胞能量的输是一种消耗细胞能量的主动运输主动运输主动运输主动运输（生（生长素会连续进出多个细胞）。长素会连续进出多个细胞）。为为了了检检测测生生长长素素的的运运输输方方向向，某某人人做做了了如如下下实实
5、验验。取取一一段段玉玉米米胚胚芽芽鞘鞘，切切去去顶顶端端2mm，使使胚胚芽芽鞘鞘不不再再产产生生生生长长素素。在在上上端端放放一一块块含含有有生生长长素素的的琼琼脂脂，下下端端放放一一块块不不含含生生长长素素的的琼琼脂脂（胚胚芽芽鞘鞘形形态态学学上上端端朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素朝上）。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。（1 1）下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块）下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；（2 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。）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P95根据实验设计及结
6、果，此人得出以下结论：讨论讨论1.1.这个实验的设计是否严密？为什么？不严密，没有考虑胚芽鞘倒过来放置时的情况。不严密，没有考虑胚芽鞘倒过来放置时的情况。2.2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？结论2不严谨。没有没有实验证明生长素不能从形态学下实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。端运输到形态学上端。3.3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验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。生长素的合成、运输与分布设计实验，验证生长素的极性运输。1.实验思路如图所示A A琼脂块琼脂块(
7、供应块供应块)为含有生长素的琼脂块。为含有生长素的琼脂块。B B琼脂块琼脂块(接受块接受块)为不含有生长素的琼脂块。为不含有生长素的琼脂块。2.预测实验结果与结论预期实验结果：预期实验结果：第第1 1组实验中的组实验中的B B琼脂块可以接收到生长素。琼脂块可以接收到生长素。第第2 2组实验中的组实验中的B B琼脂块接收不到生长素。琼脂块接收不到生长素。第1组第2组实验结论：生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，不能倒过来运输。思考讨论 如何检测B琼脂块中是否接收到生长素？方案方案1 1：将将A A琼脂块中的生长素用放射性同位素琼脂块中的生长素用放射性同位素标记。一段时间后检测标记。一段时间后
8、检测B B琼脂块中是否含有放琼脂块中是否含有放射性。射性。方案方案2 2：将将B B琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧，琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧，一段时间后观察胚芽鞘是否向对侧弯曲。一段时间后观察胚芽鞘是否向对侧弯曲。生长素的合成、运输与分布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。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。不会随植物不会随植物形态学上端与形态学下端形态学上端与形态学下端空间位置的改变而改变。空间位置的改变而改变。思考思考思考思考.有人提出有人提出“生长素的极性运输与重力无关生长素的极性运输与重力无关”的观点。的观点。如何证明？如何证明？生长素的合成、
9、运输与分布生长素的合成、运输与分布非极性运输非极性运输3.3.生长素的生长素的运输运输指植物体中存在被动的、在韧皮部(输导组织)中无极性的生长素运输现象，成熟叶子合成的生长素可能就是通过韧皮部进行非极性的被动运输。在叶面施加外源性的生长素，在根的基部能够检测得到；在根部施用外源性的生长素，在叶子上能够检测得到。分析下了不同情况下，胚芽鞘的生长状况分析下了不同情况下，胚芽鞘的生长状况类别类别处理条件处理条件实验结果实验结果遮盖类遮盖类暗箱类暗箱类直立生长直立生长向光弯曲生长向光弯曲生长直立生长直立生长向光向光(小孔小孔)弯曲生长弯曲生长课堂检测插入类插入类移植类移植类向右弯曲生长向右弯曲生长直立
10、生长直立生长向光弯曲生长向光弯曲生长向光弯曲生长向光弯曲生长直立生长直立生长向左弯曲生长向左弯曲生长中中IAAIAA的含量：的含量：a ab bc c，bcbc向右弯曲生长向右弯曲生长分析下了不同情况下，胚芽鞘的生长状况分析下了不同情况下，胚芽鞘的生长状况课堂检测课堂检测旋转类旋转类直立生长直立生长向光弯曲生长向光弯曲生长向小孔弯曲生长向小孔弯曲生长向心生长向心生长分析下了不同情况下，胚芽鞘的生长状况分析下了不同情况下，胚芽鞘的生长状况生长素的生理作用(作 用 方 式作 用 方 式;作 用 机 制作 用 机 制;生 理 作 用生 理 作 用)1.1.作用方式：作用方式：2.2.作用机制：作用机
11、制：生长素首先与细胞内某种蛋白质生长素首先与细胞内某种蛋白质生长素受体生长素受体特特异性结合，引发细胞内一系列异性结合，引发细胞内一系列信号转导信号转导过程，进而过程，进而诱导特诱导特定基因的表达定基因的表达，从而产生效应，从而产生效应3.3.生理作用生理作用细胞细胞水平水平器官器官水平水平起着促进细胞起着促进细胞 、诱导、诱导 等作用；等作用；影响器官的影响器官的 、，如促进如促进侧根侧根和和不定根不定根发生，影响花、叶和发生，影响花、叶和果实果实发育等发育等伸长生长伸长生长细胞分化细胞分化生长生长发育发育不构成细胞结构、不提供能量、不起催化作用不构成细胞结构、不提供能量、不起催化作用给细胞
12、给细胞传达传达信息信息，起着，起着调节调节细胞生命活动细胞生命活动的作用。的作用。生长素细胞内的受体信号转导调控基因表达产生效应生长素（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.A.生长素与细胞膜受体结合可通过Ca2+引发H+以被动运输的方式向外运输B.B.酸性条件下细胞壁的纤维素微丝伸长使细胞壁对细胞的压力减小，引起细胞横向生长C.C.活化因子与生长素结合使相关基因在细胞核内表达，合成mRNA和蛋白质D.D.生长素的调节作用依赖于细胞内的信息传递，体现了细胞结构和功能
13、的联系 mRNACaCa2+2+ADP+PiATP膨胀H+内质网生长素生长素活化因子细胞膜细胞壁细胞核液泡D D课堂检测生长素的生理作用 作 用 特 点作 用 特 点思考思考:生长素的生理作用是不是只有生长素的生理作用是不是只有“促进促进”呢？呢？如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：生长素浓度升高生长素浓度升高，对对根生长的促进作用根生长的促进作用加强。加强。曲线曲线ABAB段表示段表示:促进根生长的最适浓度。促进根生长的最适浓度。BB点表示的生长素浓度是：点表示的生长素浓度是：生长素浓度升高，生长素浓度升高，对根生长的促进作用减
14、弱。对根生长的促进作用减弱。BCBC段表示：段表示：4.4.作用特点作用特点生长素的生理作用 作 用 特 点作 用 特 点4.4.作用特点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：如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：既不促进也不抑制。既不促进也不抑制。CC点表示的生长素浓度对根的生长作用是点表示的生长素浓度对根的生长作用是：CDCD段表示：段表示：随生长素浓度升高随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。对根生长的抑制作用增强。从图中的从图中的E E、F F点你可以得出什么结论？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，最适浓度点左右两侧有一大
15、一小两个浓度点，起相同效果的促进作用。起相同效果的促进作用。生长素的生理作用 作 用 特 点作 用 特 点4.4.作用特点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：如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：以上曲线说明了什么以上曲线说明了什么?生长素作用的两重性生长素作用的两重性:低浓度促进生长，高浓度抑制生长低浓度促进生长，高浓度抑制生长生长素的生理作用 作 用 特 点作 用 特 点4.4.作用特点作用特点图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的？抑制作用是不生长还是减缓生长？抑制作用是不生长还是减缓生长？是相对于生长素处于最低
16、浓度时根的生长速度是相对于生长素处于最低浓度时根的生长速度为对照。为对照。抑制说明在该浓度下生长缓慢甚至停止。抑制说明在该浓度下生长缓慢甚至停止。如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析：思考讨论1.从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是？2.三种器官对生长素的敏感性大小依次是：10-10 10-8 10-4根根 芽芽 茎茎生长素的生理作用（1 1）浓度浓度:一般情况下，低浓度时促进生长，浓度过高时抑制生长。长。（3 3）成熟程度成熟程度：幼嫩细胞衰老细胞（4 4）植物种类植物种类：双子叶植物单子叶植物（2 2）器官器官:不
17、同器官对生长素的反应敏感程度不同，如根芽茎。生长素的生理作用 作 用 特 点作 用 特 点4.4.作用特点作用特点思考思考.据图分析，可选择浓度在什么范围的生长素作为除草剂？小麦、玉米、水稻是小麦、玉米、水稻是单子叶植物单子叶植物，而其中的杂草往往，而其中的杂草往往是是双子叶植物双子叶植物。而双子叶植物对生长素的敏感程度大于。而双子叶植物对生长素的敏感程度大于单子叶植物。单子叶植物。生长素的生理作用 实 例实 例顶端优势指顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象。指顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象。顶芽顶芽产生的生长素，逐渐向下运产生的生长素，逐渐向下运输，导致侧芽处生长素浓度较高，输，导致侧
18、芽处生长素浓度较高，从而抑制侧芽的生长。从而抑制侧芽的生长。由于侧芽对由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制。育受到抑制。解除方法：去除顶芽5.5.实例实例离顶芽越近的侧芽，生长素浓度越高，生长越慢；离顶芽越近的侧芽，生长素浓度越高，生长越慢；离顶芽越远的侧芽，生长素浓度越低，生长越快。离顶芽越远的侧芽，生长素浓度越低，生长越快。生长素的生理作用 实 例实 例5.5.实例实例顶端优势思考思考:请设计实验验证：顶芽产生的生长素抑制了侧芽发育成枝条。生长素的生理作用 实 例实 例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
19、顶芽的处理，之后放置一段时间，观察其侧芽的生长状况。1.保留顶芽2.去除顶芽3.去除顶芽外施生长素组别侧芽增加的长度(mm)1.保留顶芽3.40.52.去除顶芽16.02.73.去除顶芽，外施生长素1.80.6组别侧芽增加的长度(mm)1.保留顶芽3.40.52.去除顶芽16.02.73.去除顶芽，外施生长素1.80.6思考第1、2组处理的结果能否说明生长素抑制了侧芽的生长？第2、3组处理的结果说明了什么？该实验的结论是什么？不能不能生长素抑制了侧芽的生长生长素抑制了侧芽的生长顶芽产生的生长素进行极性运输，大量积累在侧芽，顶芽产生的生长素进行极性运输，大量积累在侧芽，侧芽侧芽生长素浓度过高，由
20、于侧芽对生长素敏感，发育受到限制。生长素浓度过高，由于侧芽对生长素敏感，发育受到限制。思考思考:请设计实验验证：顶芽产生的生长素抑制了侧芽发育成枝条。生长素的生理作用 实 例实 例与社会的联系与社会的联系 顶端优势原理在农业生产和园艺上得到广泛利用。例如，农民会适顶端优势原理在农业生产和园艺上得到广泛利用。例如，农民会适时摘除棉花的顶芽以促进侧芽的发育，从而使得它多开花，多结果。又如，园艺师会时摘除棉花的顶芽以促进侧芽的发育，从而使得它多开花，多结果。又如，园艺师会适时修剪景观树木，让树木发出更多的侧枝，使树型圆润、丰满。适时修剪景观树木，让树木发出更多的侧枝，使树型圆润、丰满。不要长高、需要
21、侧不要长高、需要侧枝较多的植物：枝较多的植物：去去掉顶芽，解除顶端掉顶芽，解除顶端优势。优势。需要长高的植物需要长高的植物(如木材如木材)：保留顶保留顶端优势端优势a.a.解除顶端优势解除顶端优势b.b.维持顶端优势维持顶端优势生长素的生理作用 实 例实 例根的向地性、茎的背地性根的向地性、茎的背地性 将将植物幼苗横放，生长一段时间后，植物幼苗横放，生长一段时间后，发现发现根向地生长根向地生长，茎茎背地生长背地生长，试分析，试分析原因原因生长素的生理作用 实 例实 例5.5.实例实例原理：原理：根对生长素敏感，茎对生长素不敏感。根对生长素敏感，茎对生长素不敏感。C D根根：生长速度：生长速度：
22、生长素浓度生长素浓度：C D 生长速度：生长速度：茎茎：生长素浓度生长素浓度：A B A B 促进促进促进促进促进促进促进促进促进促进促进促进抑制抑制抑制抑制1在重力作用下生长素分布不均匀在重力作用下生长素分布不均匀2根茎对生长素的敏感程度不同根茎对生长素的敏感程度不同生长素的生理作用 实 例实 例5.5.实例实例根的向地性根的向地性 茎的背地性茎的背地性部位部位生长素浓度生长素浓度(高高/低低)生长生长快慢快慢表现表现两重性两重性(是是/否否)单侧光单侧光茎茎背光侧背光侧向光向光生长生长向光侧向光侧重力重力根根向地侧向地侧向地向地生长生长背地侧背地侧重力重力茎茎向地侧向地侧背地背地生长生长背
23、地侧背地侧顶芽顶芽侧芽侧芽顶芽顶芽顶端顶端优势优势侧芽侧芽高高低低快快慢慢高高高高低低低低低低高高快快慢慢快快慢慢慢慢快快否否否否是是是是生长素的生理作用（1 1）若植物幼苗出现向光，且测得其向光一侧）若植物幼苗出现向光，且测得其向光一侧生长素浓度为生长素浓度为m m，则其背光侧生长素浓度范围应，则其背光侧生长素浓度范围应为：为：_。（2 2）若植物水平放置，表现出茎背地生长，）若植物水平放置，表现出茎背地生长，且测得茎的近地侧生长素浓度为且测得茎的近地侧生长素浓度为2m2m，茎的远，茎的远地侧生长素浓度范围为：地侧生长素浓度范围为：_。（3 3）若某植物顶芽的生长素浓度为）若某植物顶芽的生长
24、素浓度为g g，产生，产生顶端优势现象的侧芽生长素浓度范围为：顶端优势现象的侧芽生长素浓度范围为：_。据图回答据图回答m2mm2m0m0m大于大于i i课堂检测1.下列关于植物茎的负向重力性和根的向重力性的叙述，正确的是（）CA.在根部“34”的运输不需要消耗ATPB.生长素对2处和6处的作用相同C.两种现象说明根对生长素的敏感性高于茎D.两种现象均能体现生长素作用的两重性1 12 24 43 35 58 86 67 7课堂检测2.图1表示某植物各部分名称；图2表示植物某种器官或结构的生长素(IAA)浓度随时间变化曲线，其中虚线表示对植物生长既不促进也不抑制的IAA浓度。下列叙述正确的是()B
25、C.去掉会对的生长产生影响，但去掉不会对的生长产生影响D.将图1所示植物水平放置，图2曲线可表示远地侧生长素浓度的变化A.图1植物体中生长素都是由、所示结构合成B.若曲线表示去掉后的IAA浓度变化，则a时IAA既来自顶芽也来自侧芽课堂检测3.3.如图是不同浓度生长素对根和芽生长的生理作用，下列说法正确的是如图是不同浓度生长素对根和芽生长的生理作用，下列说法正确的是()()B BA A.图中图中代表的是芽，代表的是芽，代表的是根代表的是根B B.图中体现了生长素生理作用的两重性图中体现了生长素生理作用的两重性C C.c cd d段表示生长素对段表示生长素对的促进作用在增强的促进作用在增强D D.图中图中c c点对应的浓度是点对应的浓度是生长的最适浓度生长的最适浓度课堂检测课堂检测4 4.我国宋代著作种艺必用中，记载了一种促进空中压条生根的方法：“凡嫁接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干,筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝则根生。”请你运用已学过的知识，分析其中的科学道理。因为人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中再晒干，黄泥就会吸附一定的生长素。用这样的黄泥封裹枝条，就能利用其中的生长素促进枝条生根。