植物生长素修改

第1节植物生长素第5章植物生命活动的调节图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。3.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？弯向窗外生长。向着光源生长的植物

是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外有阳光处生长。这样，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。幼嫩部位讨论：1.图中植株的生长方向有什么特点？2.可能是哪种环境因素刺激引发了这株植物的形态改变？植株对这种刺激的反应有什么适应的意义？向光性：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。

19世纪末，达尔文（C.R.Darwin,1809-1882）和他的儿子，设计了实验来探讨植物向光性的原因。1.达尔文向光性实验：

金丝雀虉（yì）草一、生长素的发现过程达尔文金丝雀虉草胚芽鞘胚芽鞘：单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物，是一个鞘状结构。它能保护生长的胚芽。在种子萌发时，胚芽鞘首先穿出地面。含叶绿体，出土后即能进行光合作用。弯向光源生长单侧光去掉尖端不发生弯曲尖端罩上锡箔罩子不发生弯曲尖端下面一段罩上锡箔罩子弯向光源生长结论1：弯曲生长与尖端有关尖端是感受光刺激的部位结论2：达尔文向光性实验过程：

胚芽鞘弯曲生长的部位在哪里？012345678●胚芽鞘生长并弯曲的部位是尖端以下，弯曲生长是由于生长不均造成的背光面比向光面生长快，因而出现向光性生长快生长慢背光面和向光面生长快慢的比较

（91页）遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？感受单侧光刺激的又是哪一部分？你怎样解释这一结果？

这说明，是胚芽鞘顶端接受单侧光照射后，产生某种影响传递到下面，引起下面一段弯曲生长。

分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段，是采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时的反应，从而确定是哪一部分在起作用。

胚芽鞘弯曲生长的是顶端下面的伸长区一段，感受光刺激的是顶端。

达尔文根据实验提出：胚芽鞘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，因而出现向光性弯曲。

这种“影响”究竟是什么呢？2.1913年鲍森·詹森（P.Boysen-Jensen）实验

胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。结论：琼脂片琼脂：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：常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。3.1918年拜尔（A.Paal）实验

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。结论：黑暗

顶端产生的“影响”能传到下部，那么它为什么能使得伸长区两侧生长不均匀呢？

因为该影响在向光一侧和背光一侧分布不均匀（浓度存在差异），因而引起两侧的生长不均匀。

初步证明：胚芽鞘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。4.1926年荷兰科学家温特实验琼脂胚芽鞘尖端中的物质可转移到琼脂快中空白琼脂块对照实验几小时后朝对侧弯曲生长结论：

胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并把它命名为生长素。

温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样作出这一推测的？

没有。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。要得出这样的结论，既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理，还需要一定的想象力。5.生长素的分离HCHCHCCHCCCCHNHCH2COOH

1934年，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，人们才从高等植物中将其分离出来，并确认它也是IAA。进一步研究发现，植物体内具与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等，它们都属于生长素。小结：生长素的发现过程达尔文詹森拜尔温特尖端产生某种影响影响可以向下传递影响在下部分布不均匀，造成弯曲生长影响是一种促进生长的物质，命名为生长素分离并鉴定生长素为IAA进一步发现PAA和IBA化学本质6.植物向光性的原因单侧光导致胚芽鞘向光弯曲生长的作用机理：（1）生长素是由胚芽鞘尖端产生的。（2）在单侧光照射下,生长素在胚芽鞘尖端中横向运输到背光侧。（3）生长素由胚芽鞘尖端向下运输。（4）胚芽鞘尖端下部背光侧生长素含量多，向光侧生长素含量少，这样，胚芽鞘尖端下部背光侧细胞纵向伸长生长快，而向光侧细胞纵向伸长生长慢，结果，胚芽鞘向光弯曲生长。背光侧向光侧相关信息

关于植物向光性生长的原因，目前还有争议。有学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀而造成的。1.植物激素与动物激素都称作“激素”，二者有哪些相似之处？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？植物激素与动物激素的异同

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。类别分泌器官化学本质作用部位运输方式植物激素无特定的分泌器官一般是小分子物质无明显的靶细胞多样、复杂动物激素有特定的内分泌腺蛋白质、类固醇等靶器官、靶细胞随着体液运输二、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可由色氨酸经过一系列反应转变为生长素色氨酸吲哚乙酸2.生长素的运输生长素的运输方式在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中在成熟植物组织中极性运输非极性运输仅限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间的短距离单方向运输。逆浓度运输。和其他光合产物一样，通过韧皮部的长距离运输。极性运输形态学上端与形态学上端形态学上端形态学下端形态学上端abcdefb相对于a为形态学下端，相对于c为形态学上端。e相对于d为形态学上端，相对于f为形态学下端。在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从_____________运输到_____________，而不能倒过来运输，也就是只能单方向运输，称为_______运输。这种运输方式是一种______运输。形态学上端形态学下端极性主动极性运输a.内容生长素b.实验验证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(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。实验前实验后根据实验设计及结果，此人得出以下结论：①下端琼脂块的生长素来自上端的琼脂块②生长素的胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学的下端。讨论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。实验前实验后讨论2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？实验前实验后结论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。讨论3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？实验前实验后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。思考·讨论如何检测下端的琼脂块中是否接收到生长素？方案1：将A琼脂块中的生长素用放射性同位素标记。一段时间后检测下端的琼脂块中是否含有放射性。实验前实验后方案2：将下端的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。在_______组织中，生长素可以通过___________进行非极性运输。②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。成熟3.生长素的分布生长素在植物各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位，如：_________、_____和______的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。胚芽鞘芽根尖输导组织三、生长素的生理作用1.生长素的作用方式生长素不起催化作用，不为细胞提供能量，而是给细胞传递信息，起调节作用。基因表达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。2.生长素的促进作用①细胞水平促进细胞伸长向光侧背光侧生长素诱导细胞分化②器官水平影响器官的生长和发育促进侧根和不定根的发生影响花、叶和果实发育思考·讨论:植物生长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得到的结果讨论：1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的？“促进”或“抑制”，是相对于生长素处于最低浓度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。讨论：2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。讨论：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？对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。3.影响植物生长素的作用因素生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟程度情况和器官的种类不同而有较大的差异。①浓度

低浓度(促进)：________，高浓度(抑制)：________。0~D大于D两方面作用:促进和抑制①浓度0~B表示：_________________________________________，B~D表示：___________________________________________大于D表示：________________________________________。随着生长素浓度增大，促进作用逐渐增大随着生长素浓度增大，促进作用逐渐减弱随着生长素浓度增大，抑制作用逐渐增大②器官的种类根的低浓度芽的低浓度茎的低浓度对生长素敏感程度：根＞芽＞茎③植物细胞的成熟程度情况④不同种类的植物对生长素的敏感程度：双子叶植物＞单子叶植物双子叶植物单子叶植物双子叶植物单子叶植物应用：用一定浓度的生长素类似物作为除草剂。小麦、玉米、水稻是单子叶植物，而其中的杂草往往是双子叶植物。除草剂浓度范围①浓度③植物细胞的成熟程度情况对生长素的敏感程度：幼嫩细胞＞成熟细胞小结：影响植物生长素的作用因素②器官的种类对生长素敏感程度：根＞芽＞茎④不同种类的植物对生长素的敏感程度：双子叶植物＞单子叶植物顶端优势顶芽优先生长，而侧芽受到抑制的现象。保留顶芽去掉顶芽去掉顶芽后放置含生长素的羊毛脂原理：侧芽对生长素浓度敏感顶芽(生长素）→少→促进侧芽(生长素)极性运输

→

多→

抑制顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。顶端优势a.解除顶端优势：可以增产，调节植株形态等棉花摘心、黄瓜(烟草)打顶果树整枝、园艺修剪、移栽促进根系发育。去掉顶芽后，侧芽附近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。顶端优势应用b.维持顶端优势：侧芽生长素浓度自然界的植株呈宝塔形，可以充分利用阳光。高低生长快慢慢快离顶芽越近的侧芽，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。顶端优势应用向重力性(根的向地性、茎的背地性)原理：根对生长素敏感AB←生长素少←生长素多←生长较快←生长较慢远地侧近地侧向地生长重力向重力性(根的向地性、茎的背地性)原理：茎对生长素不敏感背地生长远地侧近地侧→→生长素少→生长较慢生长素多→生长较快重力CD茎(或胚芽鞘)向光性尖端①②③④生长素较多尖端下段(向光侧)生长较快生长素较少生长较慢极性运输尖端下段(背光侧)向光生长原理：茎对生长素不敏感填表(总结)部位生长素浓度(高/低)生长快慢表现两重性(是/否)单侧光→茎背光侧向光生长向光侧重力→根向地侧向地生长背地侧重力→茎向地侧背地生长背地侧顶芽→侧芽顶芽顶端优势侧芽高低快慢高高低低低高快慢快慢慢快否否是是（1）若植物幼苗出现向光，且测得其向光一侧生长素浓度为m，则其背光侧生长素浓度范围应为：_____。据图回答m~2m（2）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2m，茎的远地侧生长素浓度范围为：______。（3）若某植物顶芽的生长素浓度为g，产生顶端优势现象的侧芽生长素浓度范围为：________。0~m大于i从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽)。自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后，观察到半边茎向外弯曲生长，如图所示。若上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的，放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象，推测出现该现象的两种可能原因。综合分析半边茎原因1：内侧细胞中的生长素浓度比外侧高，所以内侧细胞生长较快。原因2：内外两侧细胞中的生长素浓度相同，但内外侧细胞对生长素敏感性不同，该浓度的生长素更有利于内侧细胞的生长锡箔纸(不透光)①②①直立生长②向光弯曲生长植物向性运动的分析①琼脂云母片(物质不能透过)②③④①向光弯曲生长②向右弯曲生长③直立生长④向光弯曲生长①琼脂琼脂②①直立生长②向右弯曲生长①②③失重状态下的生长情况有重力时的生长情况茎向光生长根背光生长茎弯向中心生长茎弯向中心生长直立生长向光弯曲生长向孔弯曲生长向左弯曲生长直立生长