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第5章 第1节
人教版 选择性必修1
植物生长素
1.图中植株的生长方向有什么特点?
【答案】弯向窗外生长。
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意义?
【答案】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。
问题探讨
在单侧光的照射下,植物朝向光源方向生长的现象叫作向光性
PS: 除了向光性、植物还有向水性、向肥性等等。根据外界刺激方向做出了有方向性的反应,称为植物的向性运动
问题探讨
外因是光,那内因?
1. 达尔文的实验
2. 詹森的实验
3. 拜尔的实验
4. 温特的实验
5. 确认本质
一、生长素的发现过程
1.达尔文的实验
(1)发现问题
植物的向光性:在单侧光的照射下,植物朝向光源方向生长的现象。
一、生长素的发现过程
胚芽鞘模式图尖端尖端下部胚芽鞘(coleoptile)为单子叶植物所特有,特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物。胚芽鞘是植物叶片的保护组织;种子萌发时,胚芽鞘顶土能力强,首先钻出地面,出土后还能进行光合作用。一、生长素的发现过程
1.达尔文的实验
(2)进行试验
A组
B组
锡箔罩在尖端
C组
D组
不做处理
去掉尖端
锡箔罩在尖端下方
生长素的发现历程
分组处理现象A单侧光照射弯向光源生长B去掉胚芽鞘的尖端不生长 不弯曲C用锡箔罩子把胚芽鞘尖端罩住只生长 不弯曲D用锡箔罩住胚芽鞘尖端下面一段弯向光源生长实验分析组别自变量比较说明实验A和B尖端的有无植物的向光性与尖端有关实验C和D感光部位在尖端发生弯曲的部位在尖端下部1.达尔文的实验(3)实验结论胚芽鞘弯曲生长的部位是尖端下部,感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端。遮光部位是否在尖端感光部位是否在尖端一、生长素的发现过程
▌小结:
①植物的弯曲和生长都和 有关。
②感受光的部位在 。
③弯曲生长部位在 ;
~尖端
~尖端下部
~尖端
单侧光
感光部位在尖端
弯曲生长的部位是尖端下部伸长区
疑问:为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢?
推测:可能是尖端受到单侧光刺激后,传递了某种“影响”给下部
一、生长素的发现过程
《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
生长快
生长慢
但是这种”影响”是?
化学物质还是物理刺激(如电信号)?
一、生长素的发现过程
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,由韵母族矿物质切制而成。因其材料为天然矿制品,具有无污染、绝缘、不透化学物质的特点。
一、生长素的发现过程
2.鲍森·詹森的实验
(1)实验处理及现象
(2)实验结论
胚芽鞘尖端产生的'影响'可透过琼脂片传递给下部
初步证明'影响'可能是一种化学物质
琼脂片
云母片
云母片
不生长也不弯曲
一、生长素的发现过程
3.拜尔的实验
黑暗环境
排除光的影响,控制变量
(1)实验处理及现象
一、生长素的发现过程
黑暗环境
结果?
尖端放置的位置。
尖端下部弯曲生长的方向。
自变量:
因变量:
3.拜尔的实验
(1)实验处理及现象
一、生长素的发现过程
黑暗环境
胚芽鞘朝对侧弯曲生长
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
(2)实验结论:
现象:
3.拜尔的实验
(1)实验处理及现象
一、生长素的发现过程
4.温特的实验
(1)实验处理及现象
琼脂块是否接触过尖端
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
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。
自变量:
因变量:
(2)结论:
设置对照组的目的是:
排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响
一、生长素的发现过程
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”
这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
达尔文的推想
鲍森·詹森实验结论:尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部
拜尔实验结论:弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀
温特实验: 胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的,这可能是一种和动物激素类似的物质,并把它命名为生长素。
1934年,科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质—吲哚乙酸(IAA)
进一步研究发现生长素还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)
——达尔文、鲍森.詹森、拜尔
一、生长素的发现过程
1.生长素的化学本质——吲哚乙酸
植物体内与IAA具有相同效应的物质还有吲哚丁酸、苯乙酸等,它们都属于生长素。
吲哚乙酸(IAA)化学结构式
1931年,科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质 吲哚乙酸(IAA)
二.生长素的化学本质及概念
已知的植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。
2.植物激素的概念:
植物激素作为信息分子,几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。
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。
产生部位
生理作用
化学实质
二.生长素的化学本质及概念
思考·讨论
教材P93
动物激素 植物激素
分泌器官
化学本质
作用部位
运输方式
相同点 ①由自身产生;②从产生部位运到作用部位
③起调节作用;④微量高效
无特定分泌器官
有特定内分泌腺或细胞
一般是小分子物质
蛋白质,氨基酸衍生物、固醇等
无特定靶器官
靶器官、靶细胞
多样、复杂
随体液运输
动物激素VS植物激素
生长素的发现使人们认识到,植物的向光性是由生长素分布不均匀造成的:单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀,从而造成向光弯曲。
植物向光性的解释
教材P92
三、植物向光生长的原因
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
三、植物向光生长的原因
尖端
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
三、植物向光生长的原因
尖端
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
三、植物向光生长的原因
生长素
较少
尖端
下段
尖端
下段
生长素
较多
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
尖端下方生长
变现为向光性:弯向光源生长
(1)外因:
(2)内因:
单侧光照射
生长素的分布不均匀
生长慢
生长快
三、植物向光生长的原因
尖端
下段
尖端
下段
单侧光
向光侧
背光侧
抑制性物质多
抑制性物质少
生长慢
生长快
教材P92
三、植物向光生长的原因
主要结论:
生长素的产生部位:
生长素发挥作用的部位:
感光部位:
生长素的产生是否需要光:
横向运输的部位:
弯曲生长的原因:
生长不均匀的原因:
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端下面一段
胚芽鞘尖端
不需要
胚芽鞘尖端
生长素分布不均匀
单侧光照 地心引力等
小结
以下是关于胚芽鞘的A、B、C、D、E五组实验,请据图思考下列问题:
素养提升
(1)A组中的胚芽鞘如何生长?得出什么结论?
①直立生长,②向光弯曲生长;
说明胚芽鞘的尖端是感光部位。
素养提升
(2)B组中的胚芽鞘如何生长?得出什么结论?
①直立生长,②向光(小孔)弯曲生长;
说明向光性的产生需要单侧光照射。
素养提升
素养提升
(3)C组中的胚芽鞘①②③如何生长?④能向光弯曲生长说明了什么?
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;说明生长素能透过琼脂块。
素养提升
(4)D组中的胚芽鞘①②如何生长?a、b、c琼脂块中的生长素浓度是什么关系?
①直立生长,②向左弯曲生长;IAA的浓度:a>b>c。
素养提升
(5)E组中的胚芽鞘如何生长?
①直立生长;②向光弯曲生长;③向小孔弯曲生长。
(1)生长素主要的合成部位: 。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
(2)生长素由 经过一系列反应转变而来。
色氨酸
转变
色氨酸
吲哚乙酸
1.生长素的合成
该过程
不需要光
芽
幼嫩的叶
发育中的种子
一、生长素的合成、运输与分布
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: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)
生长素合成部位主要在
芽、幼叶等
植物全身
一、生长素的合成、运输与分布
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
一、生长素的合成、运输与分布
① 生长素的横向运输(单侧光、重力等影响)
在尖端的生长素(向光侧→背光侧;近地端→远地端)
② 生长素的纵向运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
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
生长素的极性运输发生在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中
熟悉生长素运输方式后,你能完善植物向光性的过程吗?
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
胚芽鞘尖端产生生长素
单侧光
向光侧
背光侧
植物向光性的解释
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
横向运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
横向运输
极性运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
向光侧
背光侧
生长素
背光侧生长素多于向光侧
单侧光
向光侧
背光侧
尖端下方生长
(1)外因:
(2)内因:
单侧光照射
生长素的分布不均匀
生长慢
生长快
横向运输
极性运输
极性运输
3.生长素的运输
一、生长素的合成、运输与分布
P95 思维训练:
形态学上端
形态学下端
仅能证明生长素能从形态学上端运输到形态学下端,但不能证明反过来不能运输。
改进:再加一组实验b。
材料:幼苗(切除尖端),琼脂块(若干),生长素
仅设计a组实验可以吗,原因?
若不可以,如何改进实验方案?
a组
形态学上端
形态学下端
b组
验证生长素极性运输(形态学上端→下端)
思考:生长素除了能发生极性运输,还能发生横向运输,回答以下问题:
横向运输方向与外界刺激方向一致。
训练:
给细胞传达信息,起着调节细胞生命活动的作用。
1.作用方式
2.作用机制
生长素
生长素受体
特异性结合
细胞内一系列信号转导
特定基因表达
产生
效应
诱导
生长素
受体
特定基因表达
细胞
伸长分化
器官
生长发育
基因表达
二、生长素的生理作用
(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的发生 影响花、叶和果实发育的。
二、生长素的生理作用
3.生理作用
具有两重性,生长素在浓度较低时促进生长 浓度较高时会抑制生长。
4.作用特点
不同浓度生长素对植物根的作用
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强
促进根生长的最适浓度
生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱
①曲线AB段表示:
②B点表示的生长素浓度是:
③BC段表示:
既不促进也不抑制
④C点表示的生长素浓度对根的生长作用是
⑤CD段表示:
随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强
教材P94
二、生长素的生理作用
生长素生理作用曲线分析(不同浓度生长素对同一器官的影响)
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
根
F`
F
⑥从图中的F、F`点你可以得出什么结论?
最适浓度点左右两侧有一大一小两个浓度点,起促进作用效果相同
⑦以上曲线说明了什么
生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时抑制生长
小于C的算低浓度
大于C的算高浓度
不同浓度生长素对植物根的作用
二、生长素的生理作用
生长素生理作用曲线分析(不同浓度生长素对同一器官的影响)
幼嫩细胞>衰老细胞
侧芽>顶芽
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。
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。
下图是科学家研究不同浓度生长素对某一器官的作用得到的曲线,请思考回答下列问题:
促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组对比得到的?
对于同一器官来说,生长素的作用与浓度有什么关系?
促进生长
抑制生长
生长素浓度
a
b
c
d
e
f
4.生长素的作用特点
二、生长素的生理作用
①从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是?
10-10 10-8 10-4
②三种器官对生长素的敏感性大小依次是:
根 >芽 >茎
生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系示意图
生长素对不同器官的作用
二、生长素的生理作用
双子叶植物比单子叶植物敏感,利用适当浓度的生长素类似物作除草剂,可除去单子叶植物中的双子叶杂草。
生长素对不同植物的作用
二、生长素的生理作用
双子叶植物>单子叶植物
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”
的特点可以解释植物“根的向地性和茎的背地性”。
低浓度,促进生长
高浓度,抑制生长
低浓度,促进生长
高浓度,促进生长
二、生长素的生理作用
植物的顶芽优先生长,而侧芽受到抑制的现象。
原因:顶芽产生的生长素逐渐向下运输,枝条上部的侧芽生长素浓度较高。由于侧芽对生长素比较敏感,因此它的发育受到抑制,植株因而表现出顶端优势。
两重性的具体体现——顶端优势
二、生长素的生理作用
两重性的实例:顶端优势
植物的顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象。
(1)原因:顶芽产生的生长素逐渐向下运输,枝条上部的侧芽生长素浓度较高。由于侧芽对生长素比较敏感,因此它的发育受到抑制,植株因而表现出顶端优势。
(2)解除方法:摘除顶芽,使侧芽处生长素浓度降低,侧芽萌动、加快生长
(3)应用:农民会适时摘除棉花的顶芽以促进侧芽的发育,使它多开花、多结果;园艺师会适时修剪景观树木,让树木发出更多的侧枝,使树形圆润、丰满。
二、生长素的生理作用