生物人教版（2019）选择性必修1 5.1植物生长素（共61张ppt）

(共61张PPT)
第5章 植物生命的调节
第1节 植物生长素
右图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。
讨论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？
问题探讨
弯向光源生长
长时间的单侧光照射；有利于进行光合作用。
幼嫩部分
讨论1：图中植株的生长方向有什么特点？
讨论2：可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变？植物对这种刺激的反应有什么适应意义？
一、生长素的发现过程
1. 向光性：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
向水性
向重力性
向肥性
正是对这些现象的研究，引导着人们揭示植物生命活动调节的奥秘。
向性运动：植物受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动。
2. 达尔文父子的实验（19世纪末）
（1）实验材料：金丝雀虉（yì）草的胚芽鞘
胚芽鞘
第一片叶
种子
尖端
尖端下部
单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物，它能保护生长中的胚芽。种子萌发时，胚芽鞘首先钻出地面，出土后还能进行光合作用。
实验①
实验③
实验④
实验②
单侧光照射
去掉胚芽鞘尖端
锡箔罩在尖端
锡箔罩在尖端下部
向光弯曲生长
不生长不弯曲
直立生长
向光弯曲生长
（2）实验过程与现象
实验①
实验③
实验④
实验②
（3）实验分析
该实验的对照组为_____，实验组为________；
①②对照，自变量为 ，说明胚芽鞘的向光弯曲生长与 有关；
①③对照，自变量为 ，说明胚芽鞘的弯曲生长与 有关；
③④对照，自变量为 ；
①③④对照，说明胚芽鞘的感光部位在 ；
①
②③④
有无尖端
尖端
尖端有无遮光
尖端感受单侧光
遮光部位
尖端
（4）实验推论：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？
现象：发生弯曲生长的 部位是尖端下部伸长区
胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
胚芽鞘的感光部位在尖端
①尖端产生了某种“影响”，传到下部
②下部弯曲生长是因为背光侧生长的快（尖端产生的“影响”在下部分布不均）
推测
这种“影响”究竟是什么呢？
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。
3. 鲍森·詹森的实验（1913年）
琼脂片
（2）实验结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”,可以透过琼脂片传递给下部。
3. 鲍森·詹森的实验（1913年）
（1）实验处理及现象：
实验改进：
琼脂片
不生长
不弯曲
实验不足：没有形成单一变量，无法排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的结论
问题：詹森的实验严谨吗？如果不严谨，该如何改进？
琼脂片
向光弯曲生长
尖端产生的“影响”能传到下部，为什么能使伸长区两侧生长不均匀呢？
4. 拜尔的实验（1918年）
黑暗条件
①把切下的胚芽鞘尖端移至左侧＋黑暗→向右弯曲生长；
②把切下的胚芽鞘尖端移至右侧＋黑暗→向左弯曲生长。
（1）实验处理及现象：
黑暗条件
尖端放置的位置
尖端下部弯曲生长的方向
4. 拜尔的实验（1918年）
【思考】
自变量：
因变量：
黑暗环境
右侧
左侧
【思考】
拜尔为什么要选择黑暗的环境？
排除光的影响，控制变量
4. 拜尔的实验（1918年）
【思考】
没有了光的刺激，为什么胚芽鞘 还会发生弯曲？
说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而“影响”的分布不均匀才是根本原因。
黑暗 条件
（2）实验结论：
胚芽鞘弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
4. 拜尔的实验（1918年）
《植物的运动力》
推测1：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长区传递某种“影响”
推测2：这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
詹森的实验验证
拜尔的实验验证
这些实验初步证明：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分分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
究竟是不是化学物质呢？如何证明？如果是，是哪种化学物质？
5. 温特的实验（1926年）
（1）实验处理及现象
①接触过尖端的琼脂快放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，胚芽鞘朝对侧弯曲生长；
②未接触过尖端的琼脂快放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，则既不生长也不弯曲。
琼脂块是否接触过尖端
自变量：
因变量：
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
（2）实验结论：胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质，这种化学物质在尖端下部分布不均，导致弯曲生长。温特将其命名为生长素。
5. 温特的实验（1926年）
实验组
对照组
思考：温特的实验巧妙在哪里？
用琼脂块收集该物质，排除了胚芽鞘尖端的影响，直接观察该物质的影响，证明了造成胚芽鞘向光弯曲生长的是尖端产生的某种物质而不是尖端本身。
5. 温特的实验（1926年）
四个“部位”：
生长素的产生部位、作用部位、感光部位、生长和弯曲部位。
产生部位：
作用部位：
感光部位：
生长和弯曲的部位：
胚芽鞘的尖端
胚芽鞘的尖端
尖端以下的部位（伸长区）
尖端以下的部位（伸长区）
生长素发现过程的总结
注意：光只影响生长素的分布，不影响产生。
（1）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 ）。
（2）由于生长素在植物体内含量极少，直到1946年，人们才从高等植物中分离出了生长素，并确认它也是IAA。
（3）进一步研究发现，除IAA外，还有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸 （IBA）等，它们都属于生长素。
吲哚乙酸（IAA）化学结构式
6. 生长素的化学本质
吲哚乙酸（IAA）
【思考】为何人尿中能分离出吲哚乙酸？是不是人也可以合成生长素？
人体内的生长素来自食物，人所食用水果蔬菜中含有生长素。
由于人体缺乏相应的分解生长素的酶，所以人体无法分解生长素，随尿液排出体外。
（1）外因： 照射。
（2）内因：生长素在 含量多于 。
（3）结果：两侧生长不均匀， 光侧生长快， 光侧生长慢，
从而造成向光弯曲。
单侧光
背光一侧
向光一侧
背
向
7. 植物向光性的原因
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（3）作用：作为信息分子，几乎参与调节植物生长发育过程中的所有生命活动。
（1）概念：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
（2）种类：生长素，赤霉素，细胞分裂素，脱落酸，乙烯等。
8. 植物激素
二、生长素的合成、运输与分布
（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。
转变
色氨酸
1. 生长素的合成
注意：生长素的合成不需要光，有无光均产生。
吲哚乙酸
注意：植物没有专门的内分泌腺器官。
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。
2. 生长素的分布
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
3. 生长素的运输
生长素主要在芽、幼叶等
植物全身？
（1）极性运输：胚芽鞘、芽、幼叶、幼根（幼嫩组织）中，生长素只能从形态学上端向形态学下端运输，是一种主动运输。
形态学上端与形态学下端的判断
图示 部位 形态学上端的判断标准
地上 部分 相对下面，层次越高的枝条
以树干中轴为基准，同一枝条离中轴越远
地下 部分 以地面为基准，距地面越深的根
以主根中轴为基准，同一侧根离中轴越远
（2）非极性运输：在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
3. 生长素的运输
（3）横向运输：由于单侧光、重力等外界因素影响，在根尖、茎尖等生长素产生的部位，生长素可以横向运输，导致分布不均匀。
单侧光：向光侧→背光侧运输
重力：背地侧→近地侧运输
3. 生长素的运输
（1）极性运输不会随植物形态学上端与形态学下端空间位置的改变而改变。
（2）极性运输为主动运输，需要消耗能量，需要载体蛋白。
（3）极性运输在太空中依然存在，不受重力等因素的影响。
（4）生长素的横向运输只发生在根尖、芽尖等产生生长素的部位，且发生在有单侧光或重力等刺激时。尖端在均匀光照或黑暗处时，不发生生长素的横向运输。
（5）失重状态下，由于没有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生长素的水平分布是均匀的，植物会水平生长。
※ 生长素运输的几点注意
背光侧
向光侧
生长素多
生长素少
生长慢
生长快
结果：向光弯曲生长
生长素横向运输
4. 植物向光性原因的解释
（1）外因：单侧光照射
（2）内因：生长素分布不均匀
4. 植物向光性原因的解释
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，下端放一块不含生长素的琼脂（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。
根据实验设计及结果，此人得出以下结论：
（1）下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；
（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。
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
含IAA的琼脂块（a）
思维训练 · 评价实验设计和结论（P95）
实验前
实验后
形态学上端
形态学下端
含IAA琼脂块
空白琼脂块（a）
讨论3：如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
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。
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。
空白琼脂块（b）
形态学下端
形态学上端
含IAA琼脂块
实验前
实验后
思维训练 · 评价实验设计和结论（P95）
讨论1：这个实验的设计是否严密？为什么？
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？
三、生长素的生理作用
1. 生长素的作用方式
生长素在植物体内不像酶那样催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传递信息，起着调节细胞生命活动的作用。
2. 生长素的作用机理
生长素
生长素受体
特异性结合
引发
细胞内一系列信号转导
特定基因表达
产生效应
诱导
2. 生长素的作用机理
3. 生长素的生理作用
细胞
器官
生长素
伸长分化
生长发育
受体
基因表达
（2）在器官水平上，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。
（1）在细胞水平上，促进细胞伸长生长、诱导细胞分化。
例如：用一定浓度的生长素浸泡枝条的下端，可促进其生根，提高成活率；
自然状态下，果实中的种子，可以产生生长素促进果实的发育。
生长素促进细胞伸长的作用机理
拓展延伸
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）。
①FA段：___________________________________________。
②A点：_________________________。
③AC段：______________________________________________。
随生长素浓度升高，对生长的促进作用逐渐增强
促进生长的最适浓度
随生长素浓度升高，对生长的促进作用逐渐减弱
思考讨论：如图是不同浓度生长素对根的作用曲线，请回答下列问题：
4. 生长素的作用特点
④C点：___________________________ 。
⑤E、B两点：_____________________________________________ 。
⑥CD段：_________。
⑦根据曲线，说明生长素作用的特点。
既不促进生长，也不抑制生长
生长素浓度不同，但促进效果相同（最适浓度点左右两侧）
抑制生长
抑制生长≠不生长
（1）一般情况下，生长素浓度较低时促进生长，浓度过高时则会抑制生长。
4. 生长素的作用特点
低促高抑
（2）不同器官对生长素的敏感度不同：根 ＞芽 ＞茎
①根、芽、茎生长的最适浓度分别是
10-10 、10-8 、10-4mol/L
②生长素浓度为10-6mol/L：
对根的生长效应是：
对芽的生长效应是：
对茎的生长效应是：
抑制生长
不促进不抑制
促进生长
③三种器官对生长素的敏感性大小依次是：
根 ＞芽 ＞茎
4. 生长素的作用特点
应用：农业生产中利用适宜浓度的生长素类似物作为除草剂，来杀死单子叶农田里的双子叶杂草，同时促进单子叶植物的生长。
4. 生长素的作用特点
（4）植物细胞成熟程度不同生长素敏感度不同：幼嫩细胞>衰老细胞
（3）不同种类植物对同一浓度的生长素敏感度不同：双子叶植物＞单子叶植物
5. 生长素作用的实例分析
（1）顶端优势
①概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。
②原因：顶芽产生的生长素向下运输，使得侧芽附近的生长素浓度较高，抑制了侧芽的生长。
b. 解除顶端优势
a. 保留顶端优势
5. 生长素作用的实例分析
保留顶芽
去除顶芽
③解除方法：摘除顶芽。
④应用：棉花打顶，果树剪枝等。
（2）根的向地性和茎的背地性
5. 生长素作用的实例分析
原理：根对生长素敏感，茎对生长素不敏感。
A
B
C
D
远地侧
近地侧
远地侧
近地侧
重力
重力
(促进)
(促进)
(促进)
(抑制)
思考：为什么植物根向地生长，茎背地生长呢？
根的向地性：
①生长素浓度：A < B
②生长速度：A > B
③生长素的效应：
A促进、 B抑制
茎的背地性：
①生长素浓度：C < D
②生长速度：C < D
③生长素的效应：
C促进弱、D促进强
（2）根的向地性和茎的背地性
（2）根的向地性和茎的背地性
①在重力作用下，生长素横向运输，导致分布不均匀；
②根对生长素敏感，茎对生长素不敏感。
注意：只有根的向地性体现了低浓度促进高浓度抑制，而茎的背地性没有体现。
四、不同处理植物向性运动的判断
1. 判断植物“长不长、弯不弯”的方法
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：是一种矿物质，具有无污染、绝缘的特点，常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。
类别 处理条件 实验结果
暗箱类 ①直立生长；
②向光（小孔）弯曲生长
遮盖类 ①直立生长；
②向光弯曲生长
2. 不同处理植物向性运动的判断
类别 处理条件 实验结果
插入类 ①向右弯曲生长；
②直立生长；
③向光弯曲生长；
④向光弯曲生长
移植类 ①直立生长；
②向左弯曲生长；
③④中IAA的含量a>b>c
类别 处理条件 实验结果
旋转类 ①直立生长；
②向光弯曲生长；
③向小孔弯曲生长；
④茎向心生长，根离心生长
横置类 ①a＝b，c＝d，水平生长；
②a归纳总结：植物激素与动物激素的异同（P93“思考 · 讨论”）
项目 动物激素 植物激素
分泌器官 有特定的内分泌腺或细胞 无特定的分泌器官
化学本质 蛋白质、氨基酸衍生物、固醇等 一般是小分子物质
作用部位 靶器官、靶细胞 无特定靶器官
运输方式 随体液运输 极性运输、非极性运输、横向运输
相同点 ①由自身产生；②从产生部位运送到作用部位； ③起调节作用；④微量、高效 本节结束！