2024年高中生物新教材同步选择性必修第一册 第5章 第1节 第2课时　生长素的合成、运输、分布和生理作用

第2课时生长素的合成、运输、分布和生理作用[学习目标]1.概述植物生长素的合成、运输、分布和生理作用，阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观。2.根据生长素的作用及特点，学会分析和解决生活实际问题。一、生长素的合成、运输与分布1．合成(1)主要的合成部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子。(2)来源：由色氨酸经过一系列反应转变而来。2．运输(1)极性运输①运输方向：由形态学上端运输到形态学下端。②运输方式：主动运输。(2)非极性运输：在成熟组织中通过输导组织进行。(3)横向运输：根尖、芽尖等生长素产生部位。3．分布：在植物体各器官中都有分布，但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。判断正误(1)幼芽、幼叶和种子都能大量产生生长素()(2)横向运输发生在尖端，发生效应的部位也在尖端()(3)极性运输不需要能量()答案(1)×(2)×(3)×特别提醒极性运输属于主动运输，需要载体蛋白和能量。任务一：评价生长素的极性运输的实验证据1．上述实验的结果是什么？能否证明生长素的极性运输？为什么？提示实验结果：B处琼脂块中有生长素。结论：A处生长素可以从形态学上端运输到形态学下端。不能证明生长素的极性运输。极性运输是指生长素只能从形态学上端运输到形态学下端而不能反过来运输，所以必须得证明生长素不能从b处运输到a处，才可以证明是极性运输。2．如果要验证生长素的极性运输，应如何改进实验方案？提示再增设一组实验，如下图：实验结果：B处琼脂块中没有生长素。结论：生长素只能从形态学上端运输到形态学下端而不能反过来运输。1．下列与生长素的合成、运输和分布相关的叙述，正确的是()A．生长素只能在芽、幼嫩的叶和发育的种子中产生B．生长素是在核糖体中经氨基酸的脱水缩合形成的C．生长素在植物体内只能进行极性运输D．生长素在植物体各器官中都有分布答案D解析生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，在这些部位，色氨酸经过一系列反应可转变成生长素，A、B错误；在成熟组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运输，C错误；生长素在植物体各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位，D正确。2．下图表示探究生长素运输特点的相关实验，据图分析，下列关于生长素运输的叙述正确的是()注：(1)图甲胚芽鞘形态学上端在上，图乙胚芽鞘形态学上端在下。(2)带阴影的琼脂块含生长素，空白的琼脂块不含生长素。A．生长素只能从上向下运输B．生长素的运输受重力影响C．生长素的运输方式是极性运输D．由图可得出，生长素的运输方式是主动运输答案C解析由图可知，图甲中在形态学下端的琼脂块中检测到了生长素，图乙中在形态学的上端没有检测到生长素，说明生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不是从上到下，A错误；图乙中说明生长素的运输不受重力的影响，B错误；图示无法得出生长素的运输方式，D错误。二、生长素的生理作用1．生长素的作用方式及特点(1)作用方式：不催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。(2)作用①细胞水平上：促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用。②器官水平上：影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。③作用实质：通过诱导特定基因的表达，从而产生效应。(3)作用特点：生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长。2．顶端优势(1)概念：顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。(2)形成原因(3)解除方法：摘除顶芽。(4)应用：棉花打顶，果树剪枝等。判断正误(1)生长素不直接参与细胞代谢，但可以给细胞传达一种调节代谢的信息()(2)生长素能诱导细胞的分化()(3)生长素的作用效果受植物的种类、器官种类和生长素浓度等因素影响()(4)顶芽产生的生长素通过自由扩散的方式运输到侧芽部位()答案(1)√(2)√(3)√(4)×任务二：分析生长素的作用特点1．1934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顶芽的处理，之后放置一段时间，观察其侧芽的生长状况。组别侧芽增加的长度(mm)a.保留顶芽3.4±0.5b.去除顶芽16.0±2.7c.去除顶芽，外施生长素1.8±0.6思考：(1)a、b组处理的结果能否说明生长素抑制了侧芽的生长？并说明理由。提示不能说明，a、b组的自变量是顶芽的有无而不是侧芽生长素浓度，只能说明顶芽的存在抑制了侧芽的生长。(2)b、c组处理的结果说明了什么？提示顶端运输的生长素抑制了侧芽的生长。(3)该实验的结论是什么？提示植物顶芽产生的生长素可抑制侧芽的生长，间接说明了过高浓度的生长素可抑制侧芽的生长。2．如图是科学家研究不同浓度生长素对芽的作用曲线，请思考回答下列问题：(1)描述图中各区段生长素的作用效果：①ac段：随生长素浓度增加，促进生长作用增强。②c点：生长素的促进作用效果最强，该点所对应生长素浓度为最适浓度。③ce段：随生长素浓度增加，促进生长作用减弱，仍表现为促进生长。④e点：既不促进生长，也不抑制生长。⑤ef段：随生长素浓度增高，抑制生长作用增强。(2)据图分析“浓度较低时促进生长，浓度较高时则会抑制生长”中的浓度是指e(填图中字母)点所对应的生长素浓度。(3)综上可知，生长素的作用特点是生长素在浓度较低时促进生长；在浓度过高时则会抑制生长。3．玉米幼苗水平放置一段时间后，地上部分背地生长，地下部分向地生长。请从生长素在根、茎处的分布趋势和器官内部因素两个角度分析，利用所给信息，完善表格。部位根部茎部CDAB生长素浓度低高低高生长速度快慢慢快生长素敏感程度敏感不敏感弯曲方向向地生长背地生长视野拓展生长素促进细胞伸长作用的机理关于生长素的作用机理科学家们提出了“酸生长假说”(细胞壁pH下降，使细胞壁松弛，细胞伸长生长)和“基因活化学说”(IAA与细胞内受体结合促进基因表达)。3．生长素是人们发现和研究较早的植物激素，其作用是促进细胞伸长生长、诱导细胞分化。如图表示某植物地上部分，下列有关生长素调节的叙述，正确的是()A．该植物体地上部分能合成生长素的部位只有①②③④所示结构B．①生长迅速而②生长受抑制是由于②对生长素的敏感性高于①C．②生长受抑制而④生长较快，是由于①合成的生长素无法运输到④部位D．生长素是植物体内的信号分子，必须与靶细胞上的受体结合才能发挥作用答案D解析植物体其他部位如幼叶也能合成生长素，A错误；由于①顶芽合成的生长素向下运输积累在②侧芽部位，导致侧芽处生长素浓度过高，从而抑制了侧芽的生长，B错误；④距离顶芽较远，①合成的生长素运输到④较少，因此④生长较快，C错误；生长素等植物激素必须与靶细胞上的受体结合后才能完成信号传递，从而发挥相应的作用，D正确。4．如图表示植物生长单位长度所需时间与生长素浓度的关系，下列叙述中正确的是()A．在单侧光作用下，若胚芽鞘生长素浓度向光侧为c，则背光侧为dB．将植物体水平放置，若茎部近地侧生长素浓度为a，则远地侧为bC．将植物体水平放置，若根部近地侧生长素浓度为c，则远地侧为dD．若曲线Ⅰ表示生长素对植物芽的作用，则曲线Ⅱ表示对根的作用答案A解析在单侧光作用下，若胚芽鞘生长素浓度向光侧为c，则背光侧生长素浓度要大于c，植物生长单位长度所需时间短于向光侧，即背光侧为d，A正确；将植物体水平放置，由于重力作用，生长素集中分布在近地侧，若茎部近地侧生长素浓度为a，则远地侧生长素浓度应小于a，而不是b，B错误；将植物体水平放置，若根部近地侧生长素浓度为c，则远地侧生长素浓度应小于c，而不是d，C错误；植物不同器官对生长素的敏感程度不同，根比芽敏感，芽比茎敏感，因此若曲线Ⅰ表示生长素对植物芽的作用，则曲线Ⅱ表示对茎的作用，D错误。题后提升下图表示同一器官在不同生长素浓度下的作用。请回答下列问题：(1)若曲线表示生长素浓度与植物幼苗的关系，其出现向光性时，且测得其向光侧生长素浓度为m，则其背光侧生长素浓度范围是大于m小于M。(2)若曲线表示生长素浓度与植物芽的关系，在顶端优势中，测得顶芽生长素浓度为m，则侧芽的生长素浓度范围是大于i。(3)若曲线表示植物的茎，在植物水平放置、表现出茎的背地性时，且测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围是大于0小于m。(4)若曲线表示植物的根，在植物水平放置、表现出根的向地性时，且测得其根的远地侧生长素的浓度为m，则近地侧生长素浓度范围是大于i。题组一生长素的合成、运输和分布1．(2022·甘肃金昌高二期中)下列有关生长素的合成、运输和分布的叙述，正确的是()A．胚芽鞘尖端能够利用色氨酸经过一系列反应大量合成生长素B．生长素合成和分布的主要场所是植物体的未成熟组织C．在植物体的幼嫩部位，生长素不可以逆浓度梯度运输D．呼吸抑制剂可以抑制生长素的极性运输和非极性运输答案B解析生长素在植物体内的含量很少，因此胚芽鞘尖端能够利用色氨酸经过一系列反应转变成生长素，而不是大量合成，A错误；植物体的未成熟组织具有分生能力，是生长素合成和分布的主要场所，B正确；在植物体的幼嫩部位，生长素可以逆浓度梯度进行极性运输，C错误；生长素的极性运输是一种主动运输，所以呼吸抑制剂能影响生长素的极性运输，但不影响非极性运输，D错误。2．下图为研究生长素(IAA)产生部位及运输方向的实验，初始时，琼脂块①～⑥中不含IAA。下列对实验结果的叙述中，正确的是()A．琼脂块①②中都有IAA，①＞②B．琼脂块③④中都有IAA，③≈④C．琼脂块⑤⑥中都有IAA，⑤≈⑥D．琼脂块③④中含有的IAA分别与⑤⑥中的相等答案B解析①②琼脂块中都含有IAA，虽然有单侧光照射，但由于尖端插的云母片阻止生长素的横向运输，故①＝②，A错误；由于琼脂块不能感受光刺激，故③④琼脂块中都含有IAA，③≈④，B正确；由于生长素只能从形态学上端向下端运输，故⑤⑥琼脂块无生长素，C、D错误。3．从如图所示的实验中，可以直接得出的结论是()A．单侧光照引起生长素分布不均匀B．感受光刺激的部位是上胚轴切段的顶端C．生长素只能由形态学上端向形态学下端运输D．生长素能促进上胚轴切段生长答案D解析根据题图所示的实验，自变量是生长素的有无，因变量是上胚轴切段有无直立生长。通过对照实验，可以得出的结论是生长素能促进上胚轴切段生长。题组二生长素的生理作用4．(2022·江苏泰州高二期末)瓜农在收获时发现有一个西瓜一侧充分膨大，另一侧发育不良，剖开果实发现种子分布不均，这种西瓜称为歪瓜(如图)。下列有关该歪瓜的叙述错误的是()A．开花坐果期间受粉不良，使部分卵细胞未能形成受精卵B．未膨大部分种子少，不能产生足够的生长素刺激果实发育C．未膨大部分营养不足，不能提供生长素刺激种子成熟D．未膨大部分生长素少，不能吸引足够的营养物质向其运输答案C解析发育中的种子可以产生生长素，种子成熟不需要果实提供生长素，C错误。5．园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐，需要对绿篱定期修剪、去顶芽，其目的是使侧芽的生长素含量()A．增加，抑制侧芽的生长B．增加，促进侧芽的生长C．减少，抑制侧芽的生长D．减少，促进侧芽的生长答案D解析生长素具有低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特点。顶芽产生的生长素向下运输，长。6．下列关于植物茎的背地性和根的向地性的叙述，正确的是()A．生长素在根部“3→4”的运输中不需消耗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在低浓度时促进生长，高浓度时抑制生长的作用特点答案C解析生长素在根部“3→4”的运输为极性运输，其运输方式属于主动运输，需要消耗ATP，A错误；生长素对2处和6处的作用效果不相同，2处抑制根的生长，6处促进茎的生长，B错误；2处的生长素浓度大于1处，6处的生长素浓度大于5处，但2处生长受到抑制，6处生长受到促进，说明根对生长素的敏感性大于茎，C正确；茎的背地生长只表现了促进作用，没有抑制作用，所以不能体现生长素在低浓度时促进生长，高浓度时抑制生长的作用特点，D错误。题组三生长素作用特点的图形解读7．下图表示生长素对植物某营养器官生长的影响，“低浓度促进生长、高浓度抑制生长”一句中，“高浓度”“低浓度”分别指()A．大于m的浓度、小于m的浓度B．大于n的浓度、小于n的浓度C．大于p的浓度、小于p的浓度D．大于m的浓度、小于p的浓度答案C解析根据题意和图示分析可知，图中m、n对应的浓度都起促进作用，p点时既不促进也不抑制，而大于p点的浓度则起抑制作用，所以高浓度、低浓度分别指大于p的浓度和小于p的浓度。8．如图所示，若茎的a侧生长素浓度在B点以下的浓度范围内，下列对b侧生长素浓度范围的描述较为准确的一项是()A．在BD范围内 B．在OA范围内C．在BC范围内 D．在BA范围内答案A解析由于重力作用，生长素横向运输，导致b侧生长素浓度高于a侧。图中茎的b侧生长确。9．(2022·重庆高二期末)游离的生长素在植物体内可以与肌醇、葡萄糖、氨基酸、甲基多肽和糖蛋白等结合，形成束缚型生长素，失去生理活性和运输极性。束缚型生长素也可以释放出游离的生长素，从而表现出生理活性和运输极性。下列关于束缚型生长素的叙述，错误的是()A．作为储藏形式，以利于随时释放B．避免生长素浓度过高而抑制生长C．使游离生长素维持在适宜的浓度D．束缚型生长素失去活性且不能运输答案D解析束缚型生长素失去活性和极性运输，但还可以非极性运输，D错误。10．(2022·山东潍坊高二期末)为研究植物体内生长素的运输，科学家用燕麦胚芽鞘、琼脂块及14C标记的IAA进行了如图的实验。下列说法正确的是()A．实验前必须对胚芽鞘片段进行充分浸泡，以排除内源性激素干扰B．①③对照，证明生长素在胚芽鞘中的运输不受重力影响C．①②对照，证明生长素在胚芽鞘中进行极性运输D．为排除无关变量干扰，实验必须在黑暗处进行答案C解析本实验运用同位素标记法标记IAA，不需要排除内源性激素干扰，A错误；③中受体块不会出现14C，实验结果可能受重力影响，B错误；据图分析可知，①②的自变量是形态学上下端的位置，两者对照，可证明生长素在胚芽鞘中进行极性运输，C正确；本实验的目的是研究植物体内生长素的运输，生长素的极性运输与光照无关，故本实验无需在黑暗中进行，D错误。11．(2022·山东烟台高二期末)取燕麦胚芽鞘切段若干，随机均分成三组，第1组置于一定浓度的蔗糖(Suc)溶液中(Suc能进入胚芽鞘细胞)，第2组置于适宜浓度的生长素(IAA)溶液中，第3组置于IAA＋Suc溶液中。一定时间内测定胚芽鞘的长度并统计胚芽鞘伸长率，结果发现：3组>2组>1组。用KCl代替Suc进行上述实验可得到相同结果。下列说法不合理的是()A．KCl可提高胚芽鞘细胞的吸水能力B．本实验中Suc是作为能源物质来提高IAA作用效果的C．IAA在胚芽鞘中只能进行极性运输，极性运输是一种主动运输D．IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入Suc或KCl而提高答案B解析KCl溶液中含有钾离子和氯离子，经过主动运输被胚芽鞘细胞所吸收，调节细胞的渗透压，从而提高胚芽鞘细胞的吸水能力，A合理；由题干信息可知，用KCl代替蔗糖可得到相同的实验结果，而KCl不能作为能源物质，因此不能说明蔗糖作为能源物质来提高IAA的作用效果，B不合理；IAA在幼根、芽、胚芽鞘中只能进行极性运输，极性运输是一种主动运输，需要载体且消耗能量，而在成熟组织中，生长素可以通过韧皮部进行非极性运输，C合理；IAA＋Suc组胚芽鞘伸长率明显高于IAA组，而KCl代替Suc也可达到相同结果，因此说明IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入Suc或KCl而提高，D合理。12．(2022·哈尔滨第六中学高二期末)生长素是最早发现的一类促进植物生长的激素。以下为研究人员利用水稻进行有关生长素的实验。图1表示水稻幼苗生长素浓度与其作用的关系，图2表示将水稻的胚芽鞘切除尖端后，在切面一侧放置含不同浓度生长素的琼脂块，并测定各胚芽鞘弯曲生长的角度α。下列说法正确的是()A．AC段促进效果增加，CE段促进效果减弱，图中说明低浓度生长素促进生长，高浓度生长素抑制生长B．若测得表现出向光性的胚芽鞘背光侧生长素浓度为2f，则向光侧浓度<fC．图2中，α会随着图1所示生长素浓度增加而增大D．图2中，若在左侧放置单侧光，胚芽鞘会弯向光源生长答案B解析AC段促进效果增加，CE段促进效果减弱，浓度高于h的生长素才表现为抑制生长，A错误；若测得表现出向光性的胚芽鞘背光侧生长素浓度为2f，则向光侧浓度仍具有促进作用，只不过促进作用小于背光侧，因此向光侧生长素浓度应该<f，B正确；在0～g浓度范围内，图2中α会随着图1所示生长素浓度增加而增大，在g～h时，α会随着图1所示生长素浓度增加而减小，C错误；图2中，由于琼脂块中含有生长素，因此，接触琼脂块的一侧细胞伸长加快，导致向对侧弯曲生长即背光弯曲生长，D错误。13．(2022·江苏镇江高二期末)生长素可促进细胞伸长，其原因之一是它可增加细胞壁的可塑性。有一种学说认为，生长素与细胞膜上的受体结合，促进细胞质中的H＋分泌到细胞壁中使其酸化，从而提高某些降解细胞壁的酶(如果胶酶)的活性，使细胞壁松弛，增加细胞壁的可塑性。依据该学说，下列说法正确的是()A．生长素浓度越高，促进细胞伸长的作用越大B．生长素通过调控降解细胞壁的酶的相关基因表达来影响植物的生理活动C．同一植物根尖细胞和成熟叶肉细胞的细胞膜上与生长素结合的受体数量几乎相等D．弯曲生长的幼苗中，背光侧细胞壁的pH比向光侧更接近果胶酶的最适pH答案D解析生长素浓度过高，会抑制细胞伸长，A错误；生长素是通过增加某些降解细胞壁的酶(如果胶酶)的活性，使细胞壁松弛，从而使细胞伸长，B错误；生长旺盛的部位对生长素比较敏感，该部位细胞膜上能与生长素结合的受体数量较多，成熟部位反之，C错误；在弯曲生长的幼苗中，背光侧细胞比向光侧生长快，可知背光侧细胞壁的pH比向光侧更接近果胶酶的最适pH，D正确。14．(2022·广东佛山高二月考)远在达尔文开始研究植物向光性的原因之前，我国宋代著作《种艺必用》中已经对生长素在促进空中压条生根方面的用途有了明确的记载。生长素的多种生理作用及其机理以及在生产中应用、运输方式等均为后人更好地利用和研究生长素提供了众多探索方向。(1)《种艺必用》中有如下记载“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”。其中蕴含的科学道理是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。从长时间的实践来看，一般浓度的该植物激素对人体正常生命活动并无影响，你认为最可能的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)2005年，《Nature》连续发表了两篇论文，指出TIR1就是人们长期寻找而又一直未果的生长素受体。现有生长素突变超矮生型拟南芥植株，初步确定其产生的原因有两种可能：一是生长素受体异常(不能与生长素结合发挥作用)；二是植株不能产生生长素(或生长素水平低)。请写出实验思路来探究超矮生型拟南芥植株产生的原因属于上述哪一种。(材料：超矮生型拟南芥幼苗若干，适宜浓度生长素溶液等)设计思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。预期结果和结论：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中晒干，黄泥会吸附一定的生长素，生长素能促进枝条生根人体内没有与生长素结合的特异性受体(2)设计思路：随机选取超矮生型拟南芥幼苗若干平均分为两组，一组使用适宜浓度的生长素溶液处理，另一组不作处理，培养一段时间观察测量并比较两组的植株平均高度预期结果和结论：若两组株高一致，则超矮生型拟南芥幼苗是由生长素受体异常引起的；若使用生长素溶