2022版高中生物第二章生物个体的稳态第四节植物生命活动的调节第1课时学案苏教版必修3

2021版高中生物第二章生物个体的稳态第四节植物生命活动的调节第1课时学案苏教版必修3

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第1课时植物生长素的发现

[学习目标]1.通过分析科学家发现生长素的历程，解释生长素的分布与植物向光性的关系。2.通过教材中的图示分析植物体中生长素的极性运输。

方式一古人有诗：“满园春色关不住，一枝红杏出墙来”。推测植物的这种特性与环境因素光照有关。这说明人们很早就发现了植物有朝向光源生长的特性，经过人们长期的探索与研究，发现植物的这种特性与生长素有关。人们是怎样发现生长素的呢？生长素在植物体内是怎样产生、运输和分布的呢？

方式二向日葵是太阳之花，在希腊神话中，水泽女神爱恋太阳神阿波罗，于是群神将她变成了向日葵，以便终生追随那份永远的阳光。现实生活中的“朵朵葵花向太阳”是怎么回事呢？原来在阳光的照射下，生长素在向日葵的背光一面含量升高，刺激背光面细胞拉长，从而使向日葵的叶子和花盘慢慢地向着太阳转动。那么，什么是生长素？它是怎样被发现的呢？

一、植物生长素的发现

1．植物的向光性

在单侧光的照射下，植物弯向光源生长的现象。

2．生长素的发现过程

(1)达尔文的实验

①1880年，达尔文用金丝雀草的胚芽鞘进行了向光性实验。

②观察下列实验图示，分析达尔文的实验

图1实验分别与图2中A、B、C实验对照，自变量分别是胚芽鞘尖端的有无、胚芽鞘尖端是否有切面、胚芽鞘尖端是否被遮光，因变量是胚芽鞘是否生长与弯曲。实验现象说明胚芽鞘的生长与弯曲都与尖端有关。

③推测：胚芽鞘的尖端不仅具有感光作用，而且可能会产生某种“影响”，这种影响从尖端向下传送，并在单侧光的照射下导致下部伸长区背光一侧比向光一侧生长快，使胚芽鞘弯向光源生长。

(2)詹森的实验

①实验装置如图所示

由图说明胚芽鞘尖端产生的影响可以通过琼脂块，但不能通过云母片。

②1910年，詹森通过实验说明胚芽鞘尖端产生的影响，从尖端向下扩散，刺激胚芽鞘下部的伸长区生长。

(3)拜尔的实验(置于黑暗中)

①实验装置如图所示

该实验的现象：放置尖端的一侧有较多影响，也生长得快，胚芽鞘弯曲。

②实验说明：胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。

(4)温特的实验

a．实验①的实验现象是胚芽鞘向放置琼脂块的对侧弯曲，实验②的实验现象是单侧光使化学物质分布不均匀造成的。

b．结论：该实验进一步证明造成胚芽鞘弯曲的影响确实是一种化学物质，这种物质能从尖端向下运输，促使尖端下面的一段生长和弯曲。并且这种物质的分布受到光的影响。

c．温特将这种化学物质命名为生长素。

(5)1934年，科学家从人的尿液中分离出这种物质，经鉴定，确定为吲哚乙酸(IAA)。

知识整合

1．生长素的发现过程中，针对胚芽鞘的一系列实验的重要结论

(1)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。

(2)发挥作用的部位——胚芽鞘尖端下面的伸长区。

(3)感光部位——胚芽鞘尖端。

(4)生长素的产生是否需要光——不需要。

(5)横向运输的部位——胚芽鞘尖端。

(6)弯曲生长的原因——生长素分布不均匀，导致生长不均匀。

(7)引起生长素分布不均匀的原因——单侧光照、重力等。

2．植物向光性的解释

例1下图是燕麦胚芽鞘尖端在不同的光照条件下，经过一定时间后，定量测定琼脂块中生长素的含量，就测定结果进行分析，正确的是()

A．光照抑制生长素的合成

B．光照引起生长素向下运输

C．单侧光引起生长素向背光侧运输

D．光照促进生长素的合成

答案C

解析比较后两个图片可知，光照条件下和黑暗条件下，胚芽鞘尖端产生和向下运输的生长素含量几乎一样，A、B、D错误；比较前两个图片可知，两组琼脂块中的生长素总含量大体相同，但向光侧比背光侧少，说明单侧光引起生长素向背光侧运输，C正确。

例2对胚芽鞘进行如图所示的①～④实验，其中旋转均为匀速旋转，一段时间后停止旋转时，实验①②装置仍停止在如图位置。则四个胚芽鞘的生长方向依次是()

A．←↑→↑ B．←↑↑→

C．→↑→↑ D．→↑←↑

答案D

解析①中胚芽鞘随盘匀速旋转，则胚芽鞘尖端四周都能接受到光刺激，但是旋转产生的离心力会导致生长素在外侧分布多，因此停留在如图位置时，胚芽鞘向右弯曲生长；②中暗箱不动，有单侧光从左边射入，但是胚芽鞘旋转使胚芽鞘的尖端各部位都能均匀接受单侧光，因此胚芽鞘直立生长；③中由于生长素的运输受重力影响，因此B中的生长素比A中的多，故右侧生长比左侧快，胚芽鞘向左弯曲生长；④中旋转后A、B中生长素一样多，因此左右两侧生长一样快，直立生长。

方法链接用“两看法”判断植物生长弯曲状况

(1)一看胚芽鞘尖端以下的部分能否获得生长素：①若能，则生长；②若不能，则既不生长也不弯曲。

(2)二看胚芽鞘尖端以下部分生长素的分布是否均匀：①若均匀，则直立生长；②若不均匀，则弯曲生长。

二、生长素的合成、分布和运输

1．生长素的合成部位：主要是幼芽、嫩叶和发育中的种子。

2．生长素的分布

(1)生长素在植物体的各个器官中都有分布，只是分布不均匀。

(2)生长素在胚芽鞘、芽与根的顶端分生组织、根与茎的形成层、发育中的果实与种子等生长旺盛的部位分布较多，其他部位相对较少。

3．生长素的运输

(1)极性运输

①生长素只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，而不能逆向运输。

②极性运输是一种主动运输的过程。

(2)非极性运输：生长素可以通过韧皮部进行非极性运输。

点拨生长素极性运输、非极性运输和横向运输的辨析

(1)极性运输是将物质从植物的形态学上端运输到形态学下端，如根尖产生的生长素会向上运输，而茎尖产生的生长素向下运输。这是一种主动运输过程，需要载体蛋白的协助，且消耗能量。

(2)非极性运输是指植物体内物质的运输不受形态学上下端的影响，如生长素可优先供给生长中心。

(3)横向运输是生长素由茎(向光)的一侧移动到另一侧(背光)的运输方式，其方向平行于茎的横切面。

例3(2018·江苏包场高级中学高二月考)用放射性同位素14C标记的吲哚乙酸来处理一段枝条的一端，然后探测另一端是否含有放射性14C标记的吲哚乙酸。枝条及位置如图所示，下列有关处理方法及结果的叙述正确的是()

A．处理甲图中的A端，不可能在甲图中的B端探测到14C的存在

B．处理乙图中的A端，能在乙图中的B端探测到14C的存在

C．处理乙图中的B端，能在乙图中的A端探测到14C的存在

D．处理甲图中的B端，能在甲图中的A端探测到14C的存在

答案C

解析甲图中A为形态学上端，B为形态学下端；乙图中A为形态学下端，B为形态学上端。生长素在植物体内的运输是极性运输，在植物体内只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输。

例4植物茎尖中的生长素可以向浓度比它高的侧芽部位运输，但是在缺氧的条件下会严重阻碍其运输，这说明生长素的运输属于()

A．自由扩散 B．协助扩散

C．主动运输 D．渗透作用

答案C

解析生长素可以从低浓度向高浓度运输，即逆浓度梯度运输，而且在缺氧的条件下会严重阻碍其运输，说明生长素运输过程需要能量，所以生长素的运输方式为主动运输。

1．下列哪项实验能够证明胚芽鞘的弯曲生长是因尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的()

答案C

解析A实验证明胚芽鞘弯曲生长与尖端有关；B实验有两个自变量，设计不合理；C实验能证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的；D中的琼脂块与尖端不存在必然的关系，也没有对照实验，所以不能说明。

2．将燕麦胚芽鞘做如图所示处理，经过几天后的变化情况是()

A．向左弯曲 B．向右弯曲

C．直立生长 D．停止生长

答案A

解析由于左侧切口，生长素在胚芽鞘尖端部位虽能横向运输，但左侧不能向下运输，所以胚芽鞘右侧生长快，使胚芽鞘向左弯曲生长。

3．(2017·河北省正定三中高二上期中)下列有关生长素的叙述，错误的是()

A．生长素主要在幼芽、嫩叶和发育中的种子中产生

B．成熟的叶片和根尖产生的生长素很少

C．极性运输时，生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端

D．生长素只分布在植物生长旺盛的部位

答案D

解析生长素主要在幼芽、嫩叶和发育中的种子中合成，根尖与成熟的叶片中合成的很少；极性运输时，生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端；植物体内生长素主要分布在生长旺盛的部位，在趋向衰老的组织和器官中含量较少，所以选项D错误。

4．侧芽生长素的浓度总是高于顶芽，但是顶芽产生的生长素仍大量积存于侧芽部位，这是因为生长素运输的方式属于()

A．自由扩散 B．非极性运输

C．主动运输 D．渗透作用

答案C

解析由题意知，生长素从低浓度向高浓度运输，属于主动运输。

5．1928年，荷兰科学家温特为了研究植物体的向光性，设计实验如图所示。A琼脂块上放有胚芽鞘尖端，B琼脂块上没有胚芽鞘尖端。①～⑥是在黑暗环境中对切去尖端的胚芽鞘进行的不同处理。请分析回答下列问题：

(1)在温特之前，科学家研究初步认为，胚芽鞘向光生长是由__________部位产生了某种化学物质向下运输引起的，温特推想这种化学物质也可以扩散到琼脂块中。

(2)经过一段时间的培养，②的现象说明A琼脂块中确实含有某种化学物质，且这种化学物质的作用是__________________________________________________。

(3)③和④的现象均表明，胚芽鞘向该化学物质分布________(填“多”或“少”)的一侧弯曲生长；设置⑤和⑥组的目的是排除________对胚芽鞘生长的影响。该实验应在黑暗环境中进行，其原因是该化学物质分布会受________的影响。

(4)自然界中，植物体在单侧光照的条件下，向光弯曲生长，是因为该化学物质在背光侧分布较________。后来研究发现，该物质的化学本质是________，根据其作用取名为________。

答案(1)尖端(2)促进生长(3)少琼脂块光照(4)多吲哚乙酸生长素

解析(1)温特之前，科学家们认为胚芽鞘的向光生长是由尖端产生的某种化学物质分配不均匀所致。(2)②中的琼脂块是经过胚芽鞘尖端处理的，而⑤中的琼脂块是没有经过胚芽鞘尖端处理的，对比可以看出，胚芽鞘尖端产生的化学物质能够促进胚芽鞘尖端以下伸长区的生长。(3)③④中含有胚芽鞘尖端产生的化学物质的琼脂块放在了胚芽鞘的一侧，放琼脂块的一侧生长快；⑤⑥是对照组，排除琼脂块对胚芽鞘生长的影响；生长素的分布受光照的影响，所以在黑暗环境中进行实验。(4)植物的向光性是由于胚芽鞘的尖端中生长素发生了横向运输，使向光一侧生长素移向背光一侧；生长素的化学本质是吲哚乙酸。

[对点训练]

题组一植物生长素的发现

1．胚芽鞘产生生长素的部位、感受单侧光刺激的部位和弯曲生长的部位分别是()

A．尖端、尖端、尖端

B．尖端、尖端、尖端下面的部位

C．尖端、尖端下面的部位、尖端下面的部位

D．尖端、尖端下面的部位、尖端

答案B

解析若除去尖端，在单侧光下植物既不生长也不弯曲，说明尖端是产生生长素的部位，也是感光部位。而生长部位是尖端下面的部位，可通过在去除尖端的胚芽鞘上放含有生长素的琼脂块时，表现出生长现象来证明。

2．在方形暗箱内放一盆幼苗，暗箱的一侧开一小窗，固定光源可从窗口射入。把暗箱放在旋转器上水平旋转，保持每15min匀速转一周的速度。则一星期后幼苗的生长状况将为图中的()

答案B

解析

3．如图表示用云母片(具不透水性)插入燕麦胚芽鞘尖端的不同部位，给予不同方向的光照，培养一段时间后，胚芽鞘的生长情况是()

A．甲向右弯，乙不弯曲，丙不弯曲

B．甲向左弯，乙向右弯，丙不弯曲

C．甲向左弯，乙不弯曲，丙向左弯

D．甲不弯曲，乙不弯曲，丙向右弯

答案D

解析单侧光照会引起生长素在胚芽鞘尖端的横向运输。但甲图中，云母片从胚芽鞘尖端插入后，阻止了生长素从向光侧向背光侧的运输，胚芽鞘两侧生长素分布均匀，直立生长；乙图云母片阻止了生长素从尖端向下运输，胚芽鞘不生长也不弯曲；丙图光照均匀，但云母片阻断了胚芽鞘右侧生长素的向下运输，使胚芽鞘左侧生长素分布多、生长快，向右弯曲生长。

4．下列是关于植物生长素发现过程的一些说法，错误的是()

A．达尔文设计简单而富有创造性的实验来证实人们熟视无睹的现象

B．如果詹森用玻璃片代替琼脂片，胚芽鞘产生的影响也能传递给下部

C．温特用实验证实了植物的向光性确实和某种化学物质的分布不均匀有关，首次将该物质命名为生长素，但并不知道生长素的化学本质

D．首次分离出的生长素不是从植物体内，而是从人的尿液中

答案B

解析胚芽鞘产生的影响不能透过玻璃片，能透过琼脂片。

5．(2017·柳州高二上期末)根据所学知识判断，下列说法错误的是()

A．图中能直立生长的是①、④和⑥

B．若探究植物的向光性，可设置①③进行对照

C．若探究植物胚芽鞘的感光部位，应设置④⑥进行对照

D．图中弯曲生长的是③⑤

答案C

解析根据生长素的有无和分布是否均匀可以判断：①直立生长，②不生长也不弯曲，③向光弯曲生长，④直立生长，⑤向光弯曲生长，⑥直立生长。设计实验时要遵循单一变量原则，若探究植物的向光性，可设置①③进行对照；若探究植物胚芽鞘的感光部位，应设置④⑤进行对照，④⑥不符合要求。

6．图甲是对燕麦胚芽鞘和琼脂块A、B所做的处理，那么一段时间后，将琼脂块A、B放在图乙的①②③图示位置时，相应的切去尖端的胚芽鞘的生长情况依次是()

A．向B弯曲向B弯曲向B弯曲

B．向B弯曲向B弯曲向A弯曲

C．向A弯曲直立生长向B弯曲

D．向B弯曲直立生长向A弯曲

答案A

解析分析图甲可知，在单侧光的照射下，生长素在尖端发生横向运输，使得背光侧生长素分布得多一些，则A的生长素浓度大于B的。图①中由于A琼脂块生长素浓度大于B琼脂块，故A侧生长较B侧快，胚芽鞘向B弯曲生长；图②的胚芽鞘是放在旋转器的中心位置，胚芽鞘向B弯曲生长；图③中由于去掉尖端后单侧光不再影响生长素的分布，故仍向B侧弯曲生长。

题组二生长素的合成、分布和运输

7．科学家做过如下实验：把含有生长素的琼脂块放在一段燕麦胚芽鞘的形态学上端(如图所示)；另一个实验是把一段燕麦胚芽鞘倒转过来，把形态学下端朝上，做同样的实验。请分析，经过一段时间后，接收块甲和接收块乙的成分有何变化()

A．甲含有生长素，乙不含有

B．乙含有生长素，甲不含有

C．甲、乙都含有生长素

D．甲、乙都不含有生长素

答案A

解析分析题图，左边图示是把含有生长素的琼脂块放在燕麦胚芽鞘的形态学上端，因为生长素有极性运输的特点，过一段时间，生长素就被运输到了接收块甲中；右边图示是把这一段胚芽鞘倒转过来，使形态学的下端向上，然后做同样的实验，生长素不能从形态学下端向形态学上端运输，所以接收块乙不含生长素。

8．燕麦胚芽鞘经图一所示的处理，一段时间后，取其甲、乙两块琼脂，置于已切去尖端的胚芽鞘①、②上，①经单侧光照处理，如图二所示。则①、②的弯曲及生长程度为()

A．①＝② B．①＞②

C．①＜② D．不确定

答案C

解析燕麦胚芽鞘的感光部位在尖端，发挥作用的部位是尖端以下的部分。由图一可知，琼脂块中生长素的含量为乙多于甲。由于琼脂块不感光，光的照射不影响生长素在琼脂块内的分布，所以①的弯曲及生长程度小于②。

9．某同学利用发生了向光弯曲的燕麦胚芽鞘，制作成切片并用显微镜观察，他绘制了背光侧和向光侧的细胞形态示意图(如图所示)。结合课本知识可得出的结论是()

选项

生长素促进生长的原理是能促进

胚芽鞘的弯曲部位是

A

细胞分裂

①

B

细胞伸长

②

C

细胞分裂

②

D

细胞伸长

①

答案B

解析植物之所以能够显示出向光性，是因为在单侧光照射下，生长素在背光一侧比向光一侧分布多，这样背光一侧的细胞生长得快，结果使胚芽鞘朝向光源的一侧弯曲生长。由图示可以看出，背光侧细胞长度比向光侧大，故生长素促进生长的原理是能促进细胞伸长；接受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端，向光弯曲的部位是胚芽鞘尖端下面的一段，即图中的部位②。

10．(2018·江苏省射阳中学高二检测)取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组。将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘相同位置分别切取等长的一段，并按图中所示分别接入a、b两组被切除的位置，得到a′、b′两组胚芽鞘。然后用单侧光照射，发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，原因是()

A．c组尖端能合成生长素，d组尖端不能

B．a′组尖端能合成生长素，b′组尖端不能

C．c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素不能

D．a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的生长素不能

答案D

解析根据图示两组的处理可以分析出，c的放置和d的恰好相反，根据极性运输是从形态学的上端运输到形态学的下端这一原理，a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的生长素不能。

11．(2016·全国丙，4)为了探究生长素的作用，将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组，实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块，对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块，两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。两组胚芽鞘在同样条件下，在黑暗中放置一段时间后，对照组胚芽鞘无弯曲生长，实验组胚芽鞘发生弯曲生长，如图所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是()

A．胚芽鞘b侧的IAA含量与b′侧的相等

B．胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧的IAA含量不同

C．胚芽鞘b′侧细胞能运输IAA而c′侧细胞不能

D．琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量

答案D

解析根据题意可知，琼脂块a中不含生长素，所以胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧均不含生长素，故B项错误；琼脂块a′中含有生长素，所以胚芽鞘b′侧含IAA，A项错误；胚芽鞘细胞均能运输IAA，C项错误。

12．为验证单侧光照射会导致燕麦胚芽鞘中生长素分布不均匀这一结论，需要先利用琼脂块收集生长素，之后再测定其含量。假定在单侧光照射下生长素的不均匀分布只与运输有关。下列收集生长素的方法(如图所示)中，正确的是()

答案B

解析A项，胚芽鞘尖端用云母片分隔开，琼脂块未隔开，生长素无法进行横向运输，并且琼脂块中收集的是生长素总量，不能确定单侧光照射下琼脂块两侧的生长素含量；B项，琼脂块用云母片隔开，尖端给予单侧光照射，测定云母片两侧琼脂块中生长素的含量，可确定胚芽鞘中生长素在单侧光照射下分布是否均匀；C项，胚芽鞘尖端未完全分隔开，单侧光照射下，生长素可发生横向运输，琼脂块未分隔开，收集到的是生长素总量，不能确定单侧光照射下琼脂块两侧的生长素含量；D项，在单侧光的照射下，由于云母片插入胚芽鞘尖端和琼脂块，生长素在胚芽鞘尖端不能发生横向运输，云母片两侧琼脂块的生长素含量相等。

[综合强化]

13．根据如图所示实验回答问题：

(1)图甲中，供应块是含有生长素的琼脂块，接受块是不含生长素的琼脂块。实验结果：胚芽鞘C发生的现象是________________________，这一现象说明__________________________

________________________________________________________________________。

(2)图乙中，胚芽鞘D不能发生C发生的现象，这说明___________________________________

________________________________________________________________________。

(3)上述实验说明，生长素在植物体内的运输方向是____________________________________

_______________________________________________________________________________，

运输方式是________________。

答案(1)向左侧弯曲生长生长素可由胚芽鞘形态学上端向形态学下端运输(2)生长素不能由胚芽鞘形态学下端向形态学上端逆向运输(3)由形态学上端向形态学下端运输极性运输

14．如图所示是生长素发现过程示意图，请据图回答：

(1)综合图1和图2可以证明胚芽鞘具有______________________________________________

________________。

(2)综合图2和图3可以证明与生长和弯曲有关的部位是__________________________。

(3)综合图2和图4可以证明感受光刺激的部位是________________________，而仔细观察可以发现发生弯曲的部位是________________________。

(4)综合图6和图7可以证明________________能够产生某种________________的物质并且向下部运输。

(5)经科学家努力，从植物组织中分离出了生长素并鉴定出了它的化学本质是_____________。

答案(1)向光弯曲生长现象(2)胚芽鞘尖端(3)胚芽鞘尖端尖端下面的一段(4)胚芽鞘尖端促进生长(5)吲哚乙酸

解析(1)1、2单一变量为有无单侧光，有光时向光弯曲生长，而无光时直立生长，说明胚芽鞘具有向光弯曲生长的现象。(2)2与3相比单一变量为有无胚芽鞘尖端，3无尖端不生长也不弯曲，