植物生命活动的调节-专题突破

专题植物生命活动的调节一、考纲要求〔1〕植物生长素的发现和作用Ⅱ〔2〕其他植物激素Ⅰ〔3〕植物激素的应用Ⅱ二、考点剖析考点1：胚芽鞘生长弯曲规律总结与植物向光的原因探寻【真题导航】例1、〔2012新课标卷〕5．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除等长的一段，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′胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，原因是〔〕A．c组尖端能产生生长素，d组尖端不能B．a′胚芽尖端能合成生长素，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′胚芽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【解析】：该题通过实验装置图中信息的提取和处理，侧重考查了植物生长素的产生部位及极性运输的特点。知识考点主要见于《稳态与环境》模块第3章第1节。从图中可知c组尖端和d组尖端都能产生生长素，c组和d组的区别是d组胚芽鞘是倒置的。由于生长素在胚芽鞘中的运输只能从形态学上端运输到形态学下端，因此据图中的实验处理结果，a′胚芽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向胚芽鞘基部运输。【答案】D例2、〔2010年高考·重庆卷4〕将一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在温、湿度适宜且底部有一透光孔的暗室内．从题4图所示状态开始，光源随暗室同步缓慢匀速旋转，几天后停止于起始位置．此时，幼苗的生长情况是A．根水平生长，茎向上弯曲B．根水平生长，茎向下弯曲C．根向下弯曲，茎向上弯曲D．根向下弯曲，茎向下弯曲【解析】结合文字和图形可知，玉米幼苗固定在支架上，而光源随暗室同步缓慢匀速旋转，外表上是均匀光照而实际光源随暗室同步缓慢匀速旋转，因此实际上是单侧光；外表上植物的茎在上、下方要受重力影响有差异，而实际上因缓慢匀速旋转，各方向受重力影响相同，所以植物的茎只受单侧光的影响而不受重力影响，生长素向背光侧横向运输而多于向光侧，此时两侧的生长素的浓度都是促进生长的，背光侧的生长素浓度更有利于植物细胞的纵向伸长，故茎向光(下方)弯曲生长。同理植物的根不受重力的影响而水平生长。【答案】B【聚焦题点】本专题考查的一个重点就是实验设计和实验分析能力。单一变量的控制，无关变量的排除、对照组的设置、因变量的观察与测量，以及描述语言的准确性是影响这类题目的得分的关键，复习中应特别注意标准性训练，并认真对照答案体会这类题目的解答技巧。【载体透析】1.研究生长素的常见实验方法〔1〕锡箔遮盖类：A组中幼苗弯向光源生长，B组中右侧幼苗直立生长，每组左侧的幼苗起对照作用。(2)暗盒开孔类：(3)切割移植类：如图(三)胚芽鞘D向左弯曲生长，胚根E向右弯曲生长。(4)云母片插入类：弯向光源生长的有①③⑤⑦；直立生长的有⑥⑧；不生长的有②。(5)匀速旋转类(分析离心力与向心力，及放置的位置中心还是边缘)：如下图，如果旋转速度较快，那么茎向内侧生长，根向外侧生长。如下图，切掉尖端胚芽鞘G直立生长。(6)幼苗横放和失重类：水平放置的幼苗一段时间后。生长素浓度：a＜b，c＜d。失重后，仍保存向光性，但失去了根的向重力性和茎的负向重力性。2．燕麦胚芽鞘系列实验归纳小结：针对燕麦胚芽鞘的系列实验应明确以下结论：a．生长素的产生部位——胚芽鞘尖端b．发挥作用的部位——尖端下面一段c．感光部位——胚芽鞘尖端d．生长素作用——促进生长e．弯曲原因——生长素分布不均匀，导致生长不均匀f．引起生长素分布不均匀的原因——单侧光照、地心引力等3.向光性的原因分析单侧光照射胚芽鞘尖端(或植物茎尖)，导致生长素横向运输(向光侧→背光侧)而分布不均匀。向光性产生的内部因素是生长素分布不均匀，外部因素是单侧光的照射。4.生长素的极性运输.极性运输(纵向运输)：由形态学的上端向下端运输，不受重力影响。非极性运输(横向运输)：是受重力、单侧光等引起的生长素通过韧皮部进行的，与植物形态学方向无明显关系的运输方式。生长素的极性运输是内因——植物的遗传特性决定的；而横向运输那么是外因——单侧光、离心力、重力等因素引起的。【针对集训】1、为了验证“植物主茎顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长”，某同学进行了以下实验：①选取健壮、生长状态一致的幼小植株，分为甲、乙、丙、丁4组，甲组植株不做任何处理，其他三组植株均切除顶芽。然后乙组植株切口不做处理；丙组植株切口处放置不含生长素的琼脂块；丁组植株切口处放置含有适宜浓度生长素的琼脂块。②将上述4组植株置于相同的适宜条件下培养。答复以下问题：(1)各组植株侧芽的预期生长情况分别为：甲组___________；乙组_____；丙组_____；丁组__________。(2)比拟甲组与乙组的预期结果，能够说明______________________________。(3)比拟乙组和丙组的预期结果，能够说明_______________________。(4)比拟丙组和丁组的预期结果，能够说明______________________________。(5)顶芽产生的生长素抑制侧芽生长的原因是_______________________________。【解析】甲组植株不做任何处理，顶芽产生的生长素逐渐向下运输，故侧芽的生长受抑制。乙、丙、丁组中植物均切除顶芽，不能产生生长素积累至侧芽，乙组和丙组都没有外源生长素，侧芽生长，丁组琼脂块中适宜浓度生长素从形态学的上端向形态学的下端运输，故侧芽的生长受抑制。甲组和乙组相比，甲组有顶芽，侧芽表现为生长抑制，乙组无顶芽，表现为侧芽生长。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，侧芽对生长素浓度比拟敏感，其生长发育受到抑制。【答案】(1)生长受抑制生长生长生长受抑制(2)顶芽的存在抑制侧芽的生长(3)琼脂块对侧芽生长没有影响(4)对侧芽生长起抑制作用的是生长素(5)顶芽产生的生长素向下运输，在侧芽处积累较多，侧芽对生长素浓度比拟敏感，其生长受到抑制考点2：生长素的生理作用特点及其应用【真题导航】例2、(2011年江苏卷)人工合成的植物激素类似物常用于生产实践。某课题组研究了激素类似物甲和激素类似物乙对微型月季生根和侧芽生长的影响，请答复以下问题：由图1得出的初步结论是：甲和乙对微型月季插条生根的影响分别是_________、_________。(2)由图1的结果＿＿＿(填“能”或“不能”)判断0.5μmol/L的激素类似物乙对生根的影响。为探究3μmol/L的激素类似物甲和0.5μmol/L的激素类似物乙对微型月季插条生根的的复合影响，应设计＿＿种培养基。甲为生长素类似物，图2为其X、Y和Z三种浓度下对微型月季茎段侧芽生长的影响，那么：①X浓度的甲对微型月季茎段侧芽生长具有＿＿＿作用。②X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【解析】(1)由图1可知，随着激素类似物乙浓度的升高，月季插条生根数量逐渐减少，而在一定范围内，随激素类似物甲浓度升高，月季插条生根数量增加，因此激素类似物甲作用效果为促进，乙作用效果为抑制。(2)由图1可知当激素类似物乙的浓度大于或等于1μmol/L时对生根有抑制作用，但无从得知当激素类似物乙的浓度在0～1μmol/L之间时的作用效果如何。要想探究3μmol/L的激素类似物甲和0.5μmol/L的激素类似物乙对月季插条生根的复合影响，应设计四组培养基，即：3μmol/L甲＋0μmol/L乙、0μmol/L甲＋0.5μmol/L乙、3μmol/L甲＋0.5μmol/L乙、0μmol/L甲＋0μmol/L乙。(3)生长素浓度变化对植物芽的生长的影响可用以下图曲线表示，即：所以结合题目中的坐标曲线可知三种生长素类似物的浓度关系为X>Y，X>Z，Y与Z之间的大小关系不能确定。【答案】(1)促进生根、抑制生根(2)不能、4(3)抑制、X>Y，X>Z，Y与Z之间的大小关系不确定【聚焦题点】从考查内容看生长素的生理作用特点及其应用是高考考查的重点，常以非选择题形式出现，主要考查学生实验设计能力、实验分析能力以及生长素类似物在生产实践中的应用。【载体透析】1.生长素的化学本质：吲哚乙酸。2.生长素的生理作用：(1)促进生长：向光性的产生就是由于生长素促进了背光侧的生长之故。(2)促进果实发育：发育着的种子合成生长素，促进了子房发育成果实。如用一定浓度的生长素涂未受精的柱头，就能使之发育成为无子果实。(3)促进扦插枝条生根：进行扦插繁殖时，对不易生根的枝条用人工合成的生长素类似物配成一定浓度的溶液后浸泡下端，不久这下端就能生出大量的根。3．生长素的作用机理通过促进细胞纵向伸长而促进植物生长。4．生长素的作用特点两重性：既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。生长素的作用曲线分析：〔1〕植物同一器官对不同浓度生长素的反响不同①生长素作用的双重性。如顶端优势中的顶芽和侧芽，平放植物的根、茎的近地侧或远地侧生长速度的不同。都表达了因浓度不同生长速度不一，表达出生长素既有促进作用，也有抑制作用。②图1中A、B、C、D四点各点意义不同。意识浓度最低点〔A点〕，此点为表现促进作用的最低浓度，低于此浓度时，植物处于休眠状态，种子不能萌发，发育中的种子或果实因无法正常发育而脱落。二是最适点〔B点〕，最是浓度时，促进作用最强。三是促抑转换点〔C点〕。C点浓度不促不抑，低于转换点浓度〔AC〕起促进作用，高于此点〔CD〕起抑制作用。四是致死浓度〔D点〕。生长素到达致死浓度以后，植物将死亡。例如，用2,4—D除去双子叶植物杂草。③“低浓度”、“高浓度”不是具体值，而是浓度范围，参照点不同意义又不同，教材中一般来说，“低浓度的生长素可以促进植物生长，而高浓度的生长素那么抑制植物生长”中的“低浓度”、“高浓度”因参照点不同有两种理解：一是相对于最适浓度，低于最适浓度，随浓度升高促进作用加强〔即AB〕，高于最适浓度随浓度升高促进作用逐渐减弱〔即BC〕，抑制作用逐渐增强〔即CD〕；二是相对于促抑转换点，低于转换点浓度起促进作用〔即AC〕，高于此点浓度起抑制作用〔即CD〕。(2)同一株植物的不同器官对不同浓度生长素浓度的反响不同①同一株植物的不同器官对生长素浓度的反响不一样。根、芽、茎对生长素敏感性依次减弱，根的最适浓度是10-10mol/L左右，芽的最适浓度是10-8mol/L左右，茎的最适浓度是10-4mol/L左右。②不同器官可以找到生长素作用相同的浓度点，即不同器官生长素作用曲线的交点。据此，可以找到对不同器官均具有促进作用的浓度，例如图中“茎的促进作用最低点根的最适点”〔3〕不同植物对不同浓度生长素的反响不同分析图3可知，不同植物对生长素的反响不同，利用相同浓度生长素对不同植物作用效果不同，生长素类似物可用作除草剂。图3中两虚线之间的浓度为除草剂作用有效浓度，如利用2,4—D除去禾本科作物中的双子叶杂草的浓度范围。6．生长素发挥生理作用的影响因素(1)生长素浓度与器官种类从曲线图可看出：①不同浓度的生长素作用于同一器官上，引起的生理成效不同(促进效果不同或抑制效果不同)。②同一浓度的生长素作用于不同器官上，引起的生理成效也不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感性不同(敏感性大小：根>芽>茎)，也说明不同器官正常生长要求的生长素浓度也不同。③曲线在A′、B′、C′点以上的局部表达了不同浓度生长素不同的促进效果，而且A、B、C三点代表最正确促进效果点，AA′、BB′、CC′段表示促进作用逐渐减弱；A′、B′、C′点对应的生长素浓度对相应的器官无影响，超过A′、B′、C′点的浓度，相应器官的生长将被抑制。切记：不能把AA′、BB′、CC′段当作抑制作用区段。(2)细胞成熟程度：幼嫩的细胞对生长素敏感，老细胞那么比拟迟钝。(3)植物种类：一般双子叶植物比单子叶植物对生长素敏感。7．表达生长素作用特点的实例(顶端优势)(1)产生原因：顶芽产生的生长素向侧芽部位运输，导致靠近顶芽部位的侧芽生长素浓度过高。(2)解除方法：摘掉顶芽。【针对集训】2、(2010年新课标全国卷)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)，将茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后，浸没在不同浓度的生长素溶液中，一段时间后，茎段的半边茎会向切面侧弯曲生长形成弯曲角度(α)如图甲，α与生长素浓度的关系如图乙。请答复：(1)从图乙可知，在两个不同浓度的生长素溶液中，茎段半边茎生长产生的弯曲角度可以相同，请根据生长素作用的特性，解释产生这种结果的原因，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中，测得其半边茎的弯曲角度α1，从图乙中可查到与α1对应的两个生长素浓度，即低浓度(A)和高浓度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度，有人将待测溶液稀释至原浓度的80%，另取切割后的茎段浸没在其中，一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到α2。请预测α2与α1相比拟的可能结果，并得出相应的结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿【解析】此题考查了有关植物激素的相关知识及识图能力。从图中曲线可知去顶芽切口涂抹生长素的侧芽生长最短，所以顶芽对侧芽的生长有抑制作用，其他激素是促进的，起主要作用的激素是生长素，从图中可以看出保存顶芽涂细胞分裂素时，侧芽生长明显，所以细胞分裂素能解除生长素的抑制作用；还可以采用与生长素作用相反的物质即对抗生长素的化合物；比拟曲线4与5。可知赤霉素能明显促进侧芽的伸长。一般生长素、赤霉素和细胞分裂素产生于分生组织细胞。推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内不同植物激素浓度或比例的改变。植物生长素的两重性曲线为钟形曲线，顶点为生长素最适浓度，高于或低于最适浓度时，生长素的促进生长效果都会降低。生长素的两重性是复习生长素时要掌握的一个要点，学生应该掌握如何分析实验的能力，这样这道题才能答复得比拟完整。【答案】〔1〕生长素的生理作用具有两重性，最适生长素浓度产生最大α值，高于最适浓度时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长，从而产生相同的α值.〔2〕假设α2小于α1，那么该溶液的生长素浓度为A；假设α2大于α1，那么该溶液的生长素浓度为B。考点3：其他植物激素及植物激素的应用【真题导航】例3、〔2011浙江卷〕研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果见以下图。请答复：〔1〕比拟曲线1.2.3.与4.可知______对侧芽的生长有抑制作用，其中起作用的主要激素是______，而且_________能解除这种激素的抑制作用。在保存顶芽的情况下，除了3所采用的措施外，还可通过喷施____________的化合物促进侧芽生长。〔2〕比拟曲线4与5。可知赤霉素能明显促进_____________而在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于______组织。〔3〕分析上图，推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内______浓度或比例的改变。【解析】此题主要考查有关植物激素之间的相互作用以及相关的实验分析能力。通过多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验结果曲线的比照分析，找出实验的自变量，明确实验变量与因变量的因果关系，便可得出相关的结论。〔1〕通过比拟曲线1、2、3与4，再结合实验设计的单一变量和对照原那么，可知1和4；2和4；1和3各形成一组对照实验。在1和4这组对照实验中，实验变量为顶芽的有无，实验结果是去掉顶芽后的豌豆植株侧芽的平均长度长，说明顶芽对侧芽的生长有抑制作用。在2和4这组对照实验中，实验变量去顶芽的切口是否涂抹生长素，实验结果是切口涂抹生长素后侧芽的生长受到抑制，进一步说明对侧芽生长起抑制作用的是生长素。在1和3这组对照实验中，实验变量保存顶芽的情况下是否在侧芽上涂抹细胞分裂素，实验结果是涂抹细胞分裂素后的豌豆植株侧芽的平均长度比不涂抹长，侧芽生长明显，说明细胞分裂素可以解除生长素对侧芽生长抑制的作用。由于生长素对侧芽生长起抑制作用，在保存顶芽的情况下，可以喷施对抗生长素的化合物来解除这种抑制促进侧芽的生长。〔2〕通过比拟曲线4与5，可知在这组对照实验中，实验变量是赤霉素的有无，因变量是侧芽的生长状况，其观测指标是侧芽的平均长度，结果是去顶芽切口涂抹赤霉素后侧芽生长的平均长度大于没有涂抹赤霉素的一组，由此说明赤霉素能明显促进侧芽的伸长。在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于顶芽的分生组织细胞。〔3〕综合以上实验可知侧芽的生长，同时受到生长素、赤霉素和细胞分裂素等的影响，由此推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内不同植物激素浓度或比例的改变。【答案】〔1〕顶芽生长素细胞分裂素对抗生长素(2)侧芽的伸长分生(3)植物激素【聚焦题点】从近三年高考试题看，该局部对知识点的考查侧重于各种植物激素的生理作用，对能力的考查侧重于利用植物激素的生理作用解决农业生产中的实际问题，以及与植物激素有关的实验设计能力。该局部主要以非选择题形式出现，主要考查与植物激素有关的实验设计能力。解答本类题目，要特别注意这些激素之间，有的是相互促进，有的相互拮抗，正是各种激素的共同作用，使植物正常生长发育并适应各种变化环境。【载体透析】1.其他植物激素的种类比拟植物激素产生部位主要生理作用应用生长素(IAA)幼嫩的芽、叶和发育中的种子促进生长；促进子房的发育；促进不定根和侧根的形成；抑制花、果实和幼叶的脱落(注：生长素的生理作用具有两重性，浓度过高那么作用相反)促进扦插枝条生根；促进果实发育，防止落花落果；农业除草剂赤霉素(GA)主要是未成熟的种子、幼根和幼芽促进细胞伸长，从而引起植株增高，促进种子萌发和果实成熟促进矮生性植物长高；解除种子休眠细胞分裂素主要是根尖促进细胞分裂(延缓叶片衰老)保持蔬菜鲜绿，延长贮藏时间脱落酸根冠、萎蔫的叶片等抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落使棉叶在棉铃成熟前脱落乙烯各个部位促进果实成熟增加瓜类雌花形成率，增产；催熟2.植物激素的应用(1)生长素及其类似物：可促进扦插的枝条生根；可培育无子番茄等无子果实；可作为除草剂除去单子叶农作物田里的双子叶杂草；烟草“打顶”后于伤口施用生长素类似物，以保证烟草的产量和品质。(2)赤霉素及其类似物：使芦苇、莴苣等植株增高，产量增加；促进种子、马铃薯块茎等的萌发。(3)细胞分裂素及其类似物：瓜果、蔬菜和鲜花的保鲜；促进种子的萌发。(4)脱落酸及其类似物：水稻种子置于流动的河流或溪水中浸泡一段时间，脱落酸随水流走而含量减少，可使水稻种子早发芽。(5)乙烯及其类似物：可用于瓜果的催熟。(6)在植物组织培养中，培养基中需要参加一定量的生长素和细胞分裂素，以调节细胞的脱分化和再分化。细胞分裂素与生长素之间的浓度比，可以调控芽的分化和根的形成，这说明植物的生长发育是受多种激素相互协调、共同调节的。3．生长素、赤霉素、细胞分裂素在细胞分裂时的作用顺序生长素、细胞分裂素和赤霉素对植物的生长、发育有促进作用，称为植物生长促进剂；脱落酸和乙烯对植物的生长、发育有抑制作用，称为植物生长抑制剂。植物激素与细胞分裂有密切关系，生长素、赤霉素和细胞分裂素等都可以影响细胞分裂，因为它们对DNA、RNA和蛋白质的形成都是有影响的。它们对细胞分裂影响的顺序，目前一般认为是：赤霉素→细胞分裂素→生长素。当将烟草茎的髓进行组织培养时，细胞分裂的本来抑制作用便被解除，也即是说，本来不能进行细胞分裂的髓细胞，切下后，就有分裂的可能性。赤霉素可以加速这种解除作用同时还促进DNA合成；细胞分裂素也促进DNA的合成；生长素在较晚的时候才起作用，它促进RNA的形成。4．生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯等五种激素之间的关系(1)相互促进作用①促进植物生长：生长素、细胞分裂素。②延缓叶片衰老：生长素、细胞分裂素。③诱导愈伤组织分化成根或芽：生长素、细胞分裂素。④促进果实成熟：脱落酸、乙烯。⑤调节种子发芽：赤霉素、脱落酸。⑥促进果实坐果和生长：生长素、细胞分裂素、赤霉素。(2)相互拮抗作用①顶端优势：生长素促进顶芽生长抑制侧芽生长，细胞分裂素和赤霉素那么消除顶端优势促进侧芽生长。②调节器官脱落：生长素抑制花朵脱落，脱落酸促进叶、花、果的脱落。③两性花的分化：生长素使雌花增加，赤霉素使雄花形成。④调节气孔的开闭：细胞分裂素促进气孔张开，脱落酸促进气孔关闭。5．生长素与植物组织培养在植物组织培养过程中，培养基中需要参加一定量的生长素和细胞分裂素，以调节细胞的脱分化和再分化。细胞分裂素与生长素之间的浓度比，可以调控芽的分化和根的形成，这说明植物的生长发育是受多种激素相互协调、共同调节。6．区别生长素和生长激素激素化学本质产生部位作用影响因素生长素植物激素吲哚乙酸由植物生长旺盛的部位产生能促进植物的伸长生长分布易受光照和重力等因素的影响生长激素动物激素蛋白质由动物的内分泌腺垂体产生能促进动物的骨骼生长，和蛋白质的代谢也有一定的关系其量受体液反响调节机制的影响【针对集训】3、桃果实成熟后，如果软化快，耐贮运性就会差。以下图表示常温下