(共40张PPT)
第3节 植物生长调节剂的应用
第五章 植物生命活动的调节
在玫瑰葡萄种植过程中,合理施用人工合成的赤霉素、细胞分裂素类物质,可以提高葡萄结果率和单果质量,提高果实无核化程度。但如果施用不合理,可能会造成果实空心等问题。
思考:葡萄植株里有自身合成的植物激素,为什么还要施用人工合成的植物激素类物质呢?
仅靠葡萄植株自身合成的植物激素来调节,不能满足人们对葡萄产量或品质的需要;适当施用人工合成的植物激素类物质,可以提高作物产量或提升产品品质。
问题探讨
植物体内的植物激素含量非常少,提取困难。
人们在多年的研究和实践中发现,一些人工合成的化学物质具有与植物激素相似的化学性质。
植物生长调节剂:由 的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
一、植物生长调节剂的类型和作用
人工合成
优点:
1、原料广泛
2、容易合成
3、效果稳定
植物体内没有相应分解植物生长调节剂的酶,因而其可以持续作用较长时间
为什么效果比植物激素稳定?
一
植物生长调节剂的类型和作用
3.种类:
一类:结构和生理效应都与植物激素类似,如吲哚丁酸;
另一类:结构与植物激素不同,生理效应与植物激素类似,如NAA、矮壮素。
分子结构
植物生长调节剂
吲哚丙酸
植物激素
吲哚乙酸(IAA)
分子结构相似
植物生长调节剂
萘乙酸(NAA)
分子结构不相似
Q1:阅读102页,植物生长调节剂具体应用有哪些?
内源激素
乙烯催熟
事例1.用传统的方法生产啤酒时,大麦芽是不可缺少的原材料。利用大麦芽,实质是利用其中的α-淀粉酶。有人用赤霉素处理大麦,可以使大麦种子
无须发芽就可以产生α-淀粉酶,这样就可以简化工艺、降低成本。
酵母菌
发酵
淀粉
葡萄
糖
酒精
α-淀粉酶
大麦芽
麦芽糖
事例2.对西瓜、草莓、葡萄等使用一定浓度的膨大剂(也叫膨大素),会使水果长势加快、个头变大,加快水果成熟,使其提前上市。但使用膨大剂的水果与正常水果相比,口感较差,汁水较少,甜味不足,而且不宜长时间储存。
施用膨大剂的时间和剂量需合适。
乙烯利催熟
可有计划上市
用生长素类调节剂促进插条生根
用生长素类调节剂
促进果实发育,
获得无子果实
二、植物生长调节剂的应用
番茄、茄子在开花结果期必须用2,4-D或防落素等植物激素,西瓜在开花时必喷膨大素(吡效隆),否则无法保住果。
沙糖桔挂果后,有2-3次生理落果期,落果期内都要喷两三次902(赤霉素)等植物生长调节剂。
植物生长调节剂无处不在
提高产量、改善品质;减少修剪等人工劳动
事例3.在蔬菜水果上残留的一些植物生长调节剂会损害人体健康。例如,可以延长马铃薯、大蒜、洋葱贮藏期的青鲜素(抑制发芽)可能有副作用。
中国科学院植物生理研究所用荔枝为原料,研究表明残留期为1~2个月,
青鲜素残留毒性可能会使原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞生长和分裂失控而变成癌细胞。植物生长调节剂有利有弊
禁用的植物生长调节剂
植物生长调节剂必须经国家指定单位检验并进行正规田间试验,充分证明其效益,无毒、无害方可批准登记;
在销售中禁止夸大植物生长调节剂的功能;
禁止在肥料中添加植物生长调节剂,等等。
我国禁止销售、使用未经国家有关部门批准的植物生长调节剂。这是为什么?
有些植物生长调节剂是人工生产的化学药剂,可能有一定的毒性,因此上市之前需要经过国家有关部门的检测、评估。
2017年,欧盟委员会发布(EU)2017/1777号法规,规定樱桃中乙烯利的最大残留限量为5 mg/kg,葡萄中乙烯利的最大残留限量为1 mg/kg,苹果中乙烯利的最大残留限量为0.8 mg/kg,梨、杏、桃子、草莓、芒果和香蕉中乙烯利的最大残留限量为0.05 mg/kg。
应理性分析和评估植物生长调节剂的利与弊
科学合理地适当施用不会危害健康
3、应用价值
(1)提高作物产量、改善产品品质
(2)减轻人工劳动
4、负面影响
(1)使用不当,影响作物产量和产品品质
(2)过量使用,对人体健康和环境带来不利影响
请结合以上资料分析,归纳植物生长调节剂的
应用价值和负面影响:
二、植物生长调节剂的施用
【概念检测】1. 种植葡萄时,在扦插繁殖、控制枝条生长、提高果实品质等方面都可以使用植物生长调节剂。判断下列有关表述是否正确。
(1) 施用的植物生长调节剂就是植物激素。( )
(2) 施用植物生长调节剂就一定能提高葡萄的产量和品质。 ( )
练习与应用
教材P104
×
×
研究人员为探究定期喷施一定浓度的赤霉素和(或)2,4-D对即将成熟的柑橘体内脱落酸含量的影响,进行了一项科学实验,实验结果如下图所示。下列说法错误的是( )
A. 喷施赤霉素和2,4-D能延缓柑橘果实的成熟和脱落
B. 赤霉素比2,4-D更能抑制柑橘内源脱落酸的合成
C. 赤霉素和2,4-D都能抑制柑橘内源脱落酸的合成
D. 赤霉素、2,4-D与脱落酸对柑橘脱落的作用相反
B
(2020·浙江)胎萌是指种子未脱离母体即发芽。下列关于种子胎萌和萌发的叙述,错误的是( )
A.外施赤霉素合成抑制剂,种子萌发会受到抑制
B.抑制与脱落酸合成相关酶的基因表达,会引起胎萌
C.外施脱落酸,可抑制脱落酸受体缺失突变体发生胎萌
D.离体的水稻成熟胚,可在无激素的培养基上萌发
答案:C
(2023·海南)禾谷类种子萌发过程中,糊粉层细胞合成蛋白酶以降解其自身贮藏蛋白质,为幼苗生长提供营养。为探究赤霉素在某种禾谷类种子萌发过程中的作用,某团队设计并实施了A、B、C三组实验,结果如图。下列有关叙述正确的是( )
答案:D
A.本实验中只有A组是对照组
B.赤霉素导致糊粉层细胞中贮藏蛋白质的降解速率下降
C.赤霉素合成抑制剂具有促进种子萌发的作用
D.三组实验中,蛋白酶活性由高到低依次为B组、A组、C组
(2021·山东)实验发现,物质甲可促进愈伤组织分化出丛芽;乙可解除种子休眠;丙浓度低时促进植株生长,浓度过高时抑制植株生长;丁可促进叶片衰老。上述物质分别是生长素、脱落酸、细胞分裂素和赤霉素四种中的一种。下列说法正确的是( )
A.甲的合成部位是根冠、萎蔫的叶片
B.乙可通过发酵获得
C.成熟的果实中丙的作用增强
D.夏季炎热条件下,丁可促进小麦种子发芽
答案:B
(2022·北京)干旱可诱导植物体内脱落酸(ABA)增加,以减少失水,但干旱促进ABA合成的机制尚不明确。研究者发现一种分泌型短肽(C)在此过程中起重要作用。
(1)分别用微量(0.1μmol·L-1)的C或ABA处理拟南芥根部后,检测叶片气孔开度,结果如图1。据图1可知,C和ABA均能够 ,从而减少失水。
(2)已知N是催化ABA生物合成的关键酶。研究表明C可能通过促进N基因表达,进而促进ABA合成。图2中支持这一结论的证据是,经干旱处理后 。
降低气孔开度
C基因缺失突变体中的N基因表达量和ABA含量均显著低于野生型
影响
1
施用浓度
2
施用时间
4
施用时植物的生理状态
3
施用部位
5
气候条件
施用效果
根据矮壮素的使用说明,使用植物生长调节剂时候要注意哪些事项?
学以致用:分析某植物生长调节剂使用说明书,说明植物生长调节剂施用时,有哪些注意事项?
如何确定怎么施用才能达到最佳效果呢?
二、植物生长调节剂的施用
科学方法——预实验
在进行科学研究时,有时需要在正式实验前先做一个预实验。
预实验的目的
①为进一步的实验探索条件,也可以检验实验设计的可行性和科学性。
②例如,在探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度时,通过预实验确定有效浓度的大致范围,可为确定最适浓度打下基础。
③预实验也必须像正式实验一样认真进行才有意义。
探究实验:探索植物生长调节剂的应用
(一)、探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
1. 实验原理
生长素类调节剂的生理作用与其浓度具有很大关系。适当浓度的2,4-二氯苯氧乙酸(简称2,4-D)可以促进插条生根,浓度过高时会抑制生根,高浓度的2,4-D甚至会杀死双子叶植物。
2. 实验目的
寻找所选定的生长素类调节剂促进某种植物插条生根的最适浓度
促进
抑制
O
A
2,4-D浓度
当地主要绿化树种或花卉生长旺盛的一年生枝条
蒸馏水,花盆,细沙;
常用的生长素类调节剂:NAA、2,4-D,吲哚丙酸,IBA等
3. 材料用具
4. 实验设计
① 处理插条的方法
②溶液浓度小,处理时间长。且最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理。
浸泡法
沾蘸法
①把插条的基部浸泡在配制好的溶液中,深约3cm,处理几小时至一天。
把插条基部在浓度较高的药液中沾蘸一下(约5s),深约1.5cm即可。
4. 实验设计
② 先设计一组梯度比较大的预实验进行摸索,再在预实验的基础上设计更合理的浓度梯度进行实验。
① 处理插条的方法
(可先配制母液再逐级稀释)
4. 实验设计
② 先设计一组梯度比较大的预实验进行摸索,再在预实验的基础上设计更合理的浓度梯度进行实验。
④ 变量分析
③ 设计几组重复实验
① 处理插条的方法
自变量
一系列不同浓度的2,4-D溶液(单一变量)。
因变量
平均生根数量,平均生根长度(观测指标)。
无关变量
植物材料,插条的生理状况、插条处理的时间长短、培养温度等。
(要相同且适宜)
① 选用生长旺盛的一年生枝条(容易生根)。
② 去掉成熟叶片,降低蒸腾作用;枝条上保留少量的幼叶和芽。
③ 插条的形态学下端要削成斜面。
5. 进行实验
问题1、为什么实验中插条上带有一定数量的幼芽?
插条上一定数量的幼芽可以产生生长素,促进生根。
问题2、为什么插条的形态学下端应削成斜面?
插条的形态学下端削成斜面,可以增加对水的吸收,增加与生长素类调节剂的接触面积,有利于生长素调节剂发挥作用。
制备插条
分组处理插条
进行实验观察
记录实验结果
配制一系列浓度梯度的生长素类似物溶液
处理生长状况相同插条的形态学下端
观察插条生根状况
重复前三步(缩小生长素类似物浓度梯度)
正式实验
不需要空白对照
预实验
5. 进行实验
探究实验:探索植物生长调节剂的应用
制备插条
分组处理插条
进行实验观察
记录实验结果
2,4-D mol/L 生根数目 第8天根长/mm 平均根长/mm
第4天 第5天 第6天 第7天 第8天 0
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
观察记录,并统计各组插条生根数目、测量根的长度。
5. 进行实验
6. 结果分析
以生长素类调节剂的浓度为横坐标,以根的数目(每组平均值)为纵坐标,绘制曲线图,并确定插条生根的最适浓度。
2,4-D浓度10-6g/L
2,4-D浓度10-6g/L
问题3,由表可知,生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度是多少?
问题4:为准确地获得生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度,可怎样改进措施?
要准确地获得生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度,可在10-12~10-6 mol/L之间设置更小的浓度梯度,确定生根数量最多时的生长素类调节剂浓度即为最适浓度。
组别 A B C D
浓度/(mol/L) 10-12 10-9 10-6 0
生根数量/条 5 9 4 2
位于10-12~10-6 mol/L之间
探究实验:探索植物生长调节剂的应用
(二)、尝试利用乙烯利催熟水果
1. 实验原理
乙烯利
pH=3.5
加水,pH升高
乙烯
催熟水果
果实产生乙烯
诱导
乙烯利是一种植物生长调节剂,工业品为液体。当溶液pH<3.5时,它比较稳定;但随着溶液pH升高,它会分解释放出乙烯。乙烯对水果有催熟作用,还可以进一步诱导水果自身产生乙烯,加速水果成熟。
3.为探究两种生长素类调节剂甲、乙对红薯幼茎插条生根的影响,某兴趣小组开展了如下实验:选取生长良好、生理状态相似的红薯苗若干株,将其幼茎切成5 cm的插条,将插条在清水中浸泡一段时间后,均匀分组,在不同浓度的甲、乙两种生长素类调节剂溶液中沾蘸5 s,再接种到基本培养基中,在适宜且相同的条件下培养10 d后统计插条的生根数,实验结果如图所示。请分析回答下列相关问题:
(1)幼茎插条在分组处理前先在清水中浸泡一段时间是为了 。
除去插条中的内源性激素
(2)据图分析,用0.5 μmol/L的生长素类调节剂乙溶液处理幼茎插条,对其生根的作用效果 。如果用100 μmol/L的生长素类调节剂甲溶液处理红薯幼茎,会 其生长。(均填“促进”“抑制”或“无法确定”)
(3)根据图中信息 (填“能”或“不能”)说明生长素类调节剂甲具有“低浓度促进生根,高浓度抑制生根”的特点。若需确定生长素类调节剂甲促进红薯插条生根的最适浓度,应在 μmol/L范围内设置更小的浓度梯度进一步进行实验。
无法确定
促进
不能
10~100