5.3 植物生长调节剂的应用 学案 2023-2024学年高二生物人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 5.3 植物生长调节剂的应用 学案 2023-2024学年高二生物人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 478.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-09 22:25:20 | ||
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文档简介
第3节 植物生长调节剂的应用
【学习目标】
1.通过探究植物生长调节剂在生产中的应用实验,理解植物生长调节剂的特点,并用于指导实际生产和生活实践。(生命观念、科学探究)
2.通过学习植物生长调节剂的应用,了解植物生长调节剂的应用现状,认识植物生长调节剂施用的利与弊,探讨科学、社会、技术与环境之间的相互关系。(科学思维、社会责任)
【自主预习】
一、植物生长调节剂的类型和作用
二、植物生长调节剂的施用
1.施用注意事项
(1)在生产上首先需要根据实际情况,选择恰当的植物生长调节剂。
(2)要综合考虑施用 目的、效果和毒性 ,调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
(3)对于某种植物生长调节剂来说,施用 浓度 、时间、部位以及施用时植物的 生理状态 和气候条件等,都会影响施用效果,施用不当甚至会影响生产。
2.具体生产问题应用
(1)判断下列有关探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验的说法的正误。
①实验中,取材、处理时间、光照、温度、通气状况等都属于无关变量,要遵循等量且适宜原则。 (√)
②用浸泡法处理插条,最好是在光照直射和干燥的地方进行处理。 (×)
【提示】 浸泡法处理插条最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行。
③沾蘸法处理插条所需要的药液浓度低,而浸泡法处理插条所需要的药液浓度高。 (×)
【提示】 沾蘸法处理插条所需要的药液浓度较高,而浸泡法处理插条所需要的药液浓度较低。
④预实验不是正式实验,为了节省时间,可以不必去做。 (×)
【提示】 预实验可以为进一步的实验摸索条件,也可以检测实验设计的科学性和可行性。
(2)利用乙烯利催熟水果
a.原理: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。
b.注意事项:乙烯利对 皮肤、黏膜 有一定的刺激性,操作时需要做好防护措施,并在通风良好的环境进行。乙烯利遇到 明火 可燃烧,需要注意防火。
【合作探究】
任务 植物生长调节剂的应用
活动1 认识植物生长调节剂的类型和作用
1.瓜果蔬菜在种植时因植物生长调节剂使用不当而引起社会的广泛关注,媒体接连曝出“激素黄瓜”“空心草莓”“爆炸西瓜”等。
(1)施用植物生长调节剂的优点有哪些
(2)使用植物生长调节剂会不会影响农产品的品质
【提示】 (1)对于提高作物产量、改善产品品质等起到很好的作用;减轻人工劳动。
(2)植物生长调节剂使用得当,不会影响农产品品质,甚至可以改善品质。例如,适当使用赤霉素类调节剂可以提高葡萄品质。若使用不当或片面追求短期经济效益,则有可能影响农产品品质。
2.为提高植物繁殖效率,某农场购买了一批生根粉准备用于某植物的批量扦插,但是说明书却没有注明该植物适宜的使用浓度。
(1)生根粉是由植物产生的吗 它的作用和哪种激素作用相似
(2)怎样做才能有效地利用这批生根粉
【提示】 (1)不是,生根粉是一种植物生长调节剂;它的作用与生长素类似。
(2)进行探究实验,找到使用生根粉的最适浓度。
认知生成
1.植物激素与植物生长调节剂的比较
项目 植物激素 植物生长调节剂
来源 植物一定部位产生 人工化学合成
生理作用 对植物生长发育进行调节
作用后去向 被相应的酶分解失活 残留在植物体内继续发挥作用
作用效果 短暂,只发挥一次作用 持久稳定
实例 乙烯、生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸等 乙烯利、α-萘乙酸、青鲜素、膨大素等
2.植物激素、植物生长调节剂和生长素类调节剂的图解
例1 (2023·天津联考)植物生长调节剂是人工合成的(或从微生物中提取的天然的),具有和天然植物激素相似的化学性质、对植物生长发育起调节作用的有机化合物。下列相关叙述错误的是( )。
A.植物生长调节剂的优点是容易合成、原料广泛、效果稳定
B.青鲜素主要通过抑制马铃薯发芽从而达到延长储藏期的效果
C.膨大素可以加快水果长势和成熟,可以在果树种植上广泛使用
D.适宜浓度的赤霉素可诱导大麦种子无须发芽即可产生α-淀粉酶
【答案】 C
【解析】 与天然植物激素相比,植物生长调节剂的优点是容易合成、原料广泛、效果稳定等,A正确;青鲜素主要通过抑制马铃薯发芽从而达到延长储藏期的效果,B正确;使用膨大素的水果口感差、汁水少、甜味不足,不宜长时间储存,故不适合在果树种植上广泛使用,C错误;种子萌发过程中适当浓度的赤霉素可诱导α-淀粉酶合成,促进淀粉水解,进而促进种子萌发,D正确。
【易错提醒】 植物生长调节剂的应用举例
1.乙烯利催熟凤梨,做到有计划地上市。
2.芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理,可使芦苇的纤维长度增加50%左右。
3.啤酒生产中用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就产生α-淀粉酶,完成糖化过程,可简化工艺、降低成本。
4.适宜浓度的生长素类调节剂可以促进插条生根。
对点练1 (2023·扬州调研)氯吡苯脲是一种农业生产中广泛使用的植物生长调节剂,具有加速细胞有丝分裂、促进细胞增大和分化、防止花和果实脱落的作用。下列相关分析错误的是( )。
A.氯吡苯脲是人工合成的,具有类似细胞分裂素的功效
B.氯吡苯脲进入植物体后,将很快被降解而丧失其功效
C.用一定浓度的氯吡苯脲涂抹西瓜柄,可促进西瓜膨大,提高产量
D.农业生产中,氯吡苯脲施用不当可能影响作物的产量和品质
【答案】 B
【解析】 氯吡苯脲是一种植物生长调节剂,是人工合成的,具有加速细胞有丝分裂、促进细胞增大和分化、防止花和果实脱落的作用,其功效类似于细胞分裂素,A正确;氯吡苯脲属于植物生长调节剂,进入植物体后由于植物体缺乏分解它的酶,不容易被降解,B错误;由于一定浓度的氯吡苯脲能促进细胞增大和分化、防止花和果实脱落,因此用一定浓度的氯吡苯脲涂抹西瓜柄,可促进西瓜膨大,提高产量,C正确;植物生长调节剂使用过程中,施用的浓度、时间、部位以及施用时植物的生理状态等都会影响施用效果,故施用不当可能会影响作物的产量和品质,D正确。
活动2 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中,设立预实验的目的是什么
【提示】 (1)为进一步的实验摸索条件;(2)检验实验设计的科学性和可行性。
2.本实验的自变量是什么 无关变量有哪些 需要设置对照实验吗
【提示】 本实验的自变量为不同浓度的生长素类调节剂溶液。本实验中,取材、处理时间、蒸馏水、花盆、温度等都属于无关变量,无关变量在实验中要采用等量适宜性原则,如处理时选取相同的材料、用同种的生长素类调节剂、处理时间相同等。实验要设置对照组,预实验时需设置蒸馏水处理组作空白对照。正式实验时,要设置浓度不同的一系列实验组与之进行对比,目的是探索生长素类调节剂(如2,4-D或α-萘乙酸)促进扦插枝条生根的最适浓度。
3.用多种不同浓度的生长素类调节剂浸泡,插条不能生根的原因可能是什么
【提示】 一是枝条所带叶片较多,蒸腾作用过强导致失水过多;二是配制的营养液中营养元素缺乏或缺氧;三是没有分清形态学的上端和下端。
4.在实验中,若两种浓度的生长素类调节剂促进插条生根的效果基本相同,请分析原因。如何进一步确定最适浓度
【提示】 由生长素的作用曲线可知,存在作用效果相同的两种生长素浓度。最适浓度应在两种溶液浓度之间,即在两种浓度之间缩小浓度梯度配制溶液进行实验。
认知生成
生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中应注意:
1.用一定浓度的生长素类调节剂溶液处理扦插枝条的形态学下端,上下不能颠倒。
2.在扦插时,保留有芽和幼叶的插条比较容易生根成活,这是因为芽和幼叶能产生生长素,有利于生根。
3.扦插时常去掉成熟叶片,这与激素作用无关。去掉成熟叶片的目的是降低蒸腾作用,保持植物体内水分的平衡,利于插条成活。
4.实验的观察指标一般是生根的数量或生根的平均长度,当与对照组进行比较时,实验组的生根数量比对照组的多,生根的平均长度比对照组的长,则此浓度下是促进作用,反之则是抑制作用。
5.实验结果处理与异常原因分析
(1)不能生根。主要有以下几种可能:一是枝条所带叶片较多,蒸腾作用过强,失水太多;二是配制的营养液缺乏某种营养元素或缺氧;三是没有分清形态学的上端与下端。
(2)生根过少。配制生长素类调节剂溶液时,浓度梯度要小一些,组别要多一些。浓度梯度过大、组别过少易错过最适浓度范围,导致生根过少。
例2 (2023·成都期末)下图是IAA对月季插条生根影响的实验结果图,下列说法错误的是( )。
A.本实验的无关变量有插条处理时间、插条上芽的数量、插条的生理状况等
B.应在10-9~10-7mol/L设置更小的浓度梯度进行实验探究最适浓度
C.实验用的月季枝条应该选择叶片和芽稍多些的
D.对根的处理可以用较低浓度的IAA溶液进行浸泡
【答案】 C
【解析】 插条处理时间、插条上芽的数量、插条的生理状况等都是该实验的无关变量,而IAA的浓度是自变量,A正确;结合题图可知,为了获得促进月季生根的最适IAA浓度,应在10-9~10-7mol/L设置更小的浓度梯度进行实验探究最适浓度,B正确;为了排除月季枝条自身内源激素的影响,实验用的月季枝条应该选择叶片和芽少些或不带芽的枝条做实验,C错误;由于根对IAA反应更敏感,因此,对根的处理可以用较低浓度的IAA溶液进行浸泡,D正确。
【技巧归纳】 探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中的变量控制
1.设置对照实验
(1)设置空白对照:不添加生长素类调节剂的一组,如蒸馏水组。预实验中必须设置空白对照组,目的是判断生长素类调节剂所起的作用是促进还是抑制。
(2)设置相互对照:含不同浓度生长素类调节剂的组别间相互对照,其目的是判断促进作用或抑制作用程度的大小。
2.遵循单一变量原则:本实验的自变量是生长素类调节剂的浓度。
3.控制好无关变量:为保证实验结果的准确性,还应注意把实验材料放在相同且适宜的环境下培养,如光照不宜过强,温度、湿度等条件相对适宜。
4.在预实验确定的浓度范围内多设置几个浓度梯度进一步实验,但浓度梯度的设置也不是越多越好,原因如下:一是效果不明显;二是会成浪费,人为增加实验的难度。
对点练2 (不定项)研究人员为探究不同浓度2,4-D对月季插条生根的影响,进行实验,实验结果如下图。下列叙述错误的是( )。
A.2,4-D是人工合成的,对植物生长发育有调节作用的植物生长调节剂
B.该实验没有对照组,且不同浓度的2,4-D促进生根的效果可能相同
C.该实验结果反映了低浓度2,4-D促进生根,高浓度2,4-D抑制生根
D.可在10-9~10-7 mol/L设计实验探究2,4-D促进插条生根的最适浓度
【答案】 B
【解析】 由人工合成的,对植物的生长发育有调节作用的化学物质,称为植物生长调节剂。α-萘乙酸、2,4-D都属于植物生长调节剂,A正确。据图可知,该实验不同浓度的2,4-D之间相互对照,因此该实验存在对照,不同浓度的2,4-D促进生根的效果可能相同,如最适2,4-D浓度的两侧,存在两种不同浓度的2,4-D,但作用效果相同,B错误。从图中可看出,当2,4-D浓度超过10-6 mol/L时,生根数量低于清水对照组,说明抑制了生根;2,4-D浓度低于10-6 mol/L时,生根数量高于清水对照组,说明促进了生根,因此该实验结果反映了低浓度2,4-D促进生根,高浓度2,4-D抑制生根,C正确。据图可知,2,4-D促进插条生根的最适浓度在10-8 mol/L左右,因此可在10-9~10-7 mol/L设计实验进一步探究2,4-D促进插条生根的最适浓度,D正确。
素能提升 “五步法”设计和完善植物激素类实验(实验设计能力)
番茄果实发育受多种植物激素影响,市场上销售的植物激素或植物生长调节剂,如生长素类、乙烯利(乙烯类)等物质,如果处理得当,对人体危害并不大。请回答下列问题:
(1)与植物激素相比,植物生长调节剂具有 等优点。在用生长素类调节剂处理插条生根时,如果生长素类调节剂浓度较低,适合采用 法处理插条。
(2)研究者发现未授粉及授粉8天后番茄的子房发育情况差异显著(如图1所示),结合生长素的生理作用推断,授粉后子房发育为果实的原因是 。
(3)检测授粉与未授粉番茄雌蕊产生乙烯的速率,结果如图2所示。结合图1和图2推测乙烯对子房发育具有 作用。在子房发育为果实的过程中,生长素和乙烯的作用效果表现为 关系。
(4)为证实乙烯对子房发育的作用,以野生型番茄为材料进行了下表所示实验,请完善表格中的实验处理。
授粉情况 授粉 未授粉 授粉 未授粉
实验处理 施加清水 施加Ⅰ 施加Ⅱ 施加Ⅲ
子房是否发 育为果实 是 否 否 是
表中Ⅰ~Ⅲ处所需的试剂应分别选用 (填字母),实验结果支持上述推测。
A.清水 B.生长素
C.生长素运输抑制剂 D.乙烯利
E.乙烯受体抑制剂
(5)研究还发现野生型番茄授粉后子房内赤霉素(GA)含量升高。为研究GA和乙烯对果实发育的影响,以野生型番茄和乙烯受体功能丧失的突变体S为材料进行实验,相关处理及结果如图3所示。图中结果表明GA的作用是 。在未授粉情况下,S突变体比野生型体内GA合成相关基因表达量高,由此推测未授粉的S突变体子房可发育为果实的原因是 。
【答案】 (1)容易合成、原料广泛、效果稳定 浸泡 (2)授粉后产生种子,发育中的种子产生生长素促进子房的发育 (3)抑制 相抗衡 (4)ADE (5)促进果实发育 突变体S乙烯受体功能丧失,导致乙烯对GA合成的抑制作用减弱,GA合成量升高,促进果实发育
【解析】 (1)与植物激素相比,植物生长调节剂具有容易合成、原料广泛、效果稳定等优点。用生长素类调节剂处理插条的方法很多,如果生长素类调节剂的浓度较低,可以采用浸泡法;若生长素类调节剂的浓度较高,则可以采用沾蘸法。(2)由于授粉后会形成种子,而发育中的种子会产生生长素,可促进子房的发育,因此图1中未授粉及授粉8天后番茄的子房发育情况差异显著。(3)分析图2可知,未授粉的雌蕊乙烯生成速率基本不变,而授粉的雌蕊乙烯生成速率迅速降低,结合图1中子房大小,可推测乙烯对子房发育具有抑制作用,而生长素能够促进子房发育,因此在子房发育为果实的过程中,生长素和乙烯的作用效果表现为相抗衡关系。(4)为证实乙烯对子房发育的抑制作用,则实验自变量应为乙烯是否能够发挥作用及番茄是否授粉,根据实验的基本原则和表中不同处理组中子房发育情况可知,表中Ⅰ~Ⅲ处所需的试剂应分别选用A清水、D乙烯利(抑制子房发育)、E乙烯受体抑制剂(使未授粉组的乙烯不能抑制子房发育)。(5)由图3柱形图可知,野生型番茄授粉时,外施PAC抑制子房的生长,而外施PAC后加入GA促进子房的生长;乙烯受体功能丧失的突变体S在未授粉时,外施PAC抑制子房的生长,而外施PAC后加入GA促进子房的生长,说明GA可促进果实发育。未授粉的S突变体子房可发育为果实的原因是突变体S体内缺少乙烯受体,不能接受乙烯信号的调控,导致乙烯对GA的抑制作用减弱,使体内GA合成量升高,促进果实发育。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
植物激素和植物生长调节剂在农业生产中应用广泛,判断下列关于植物激素和植物生长调节剂叙述的正误。 (1)幼根中细胞分裂素含量较高,但不含乙烯。 (×) (2)植物生长素促进生长的效应与其浓度及作用部位无关。 (×) (3)播种前用一定浓度的赤霉素溶液浸泡种子,以促进种子的萌发。 (√) (4)油菜开花期如遇阴雨天,错过了最佳传粉时期,可以通过喷洒适宜浓度的2,4-D提高产量。 (×) (5)植物生长调节剂可以起到与植物激素相同的效果,且比天然激素效果稳定。 (√)
2
【学习目标】
1.通过探究植物生长调节剂在生产中的应用实验,理解植物生长调节剂的特点,并用于指导实际生产和生活实践。(生命观念、科学探究)
2.通过学习植物生长调节剂的应用,了解植物生长调节剂的应用现状,认识植物生长调节剂施用的利与弊,探讨科学、社会、技术与环境之间的相互关系。(科学思维、社会责任)
【自主预习】
一、植物生长调节剂的类型和作用
二、植物生长调节剂的施用
1.施用注意事项
(1)在生产上首先需要根据实际情况,选择恰当的植物生长调节剂。
(2)要综合考虑施用 目的、效果和毒性 ,调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
(3)对于某种植物生长调节剂来说,施用 浓度 、时间、部位以及施用时植物的 生理状态 和气候条件等,都会影响施用效果,施用不当甚至会影响生产。
2.具体生产问题应用
(1)判断下列有关探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验的说法的正误。
①实验中,取材、处理时间、光照、温度、通气状况等都属于无关变量,要遵循等量且适宜原则。 (√)
②用浸泡法处理插条,最好是在光照直射和干燥的地方进行处理。 (×)
【提示】 浸泡法处理插条最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行。
③沾蘸法处理插条所需要的药液浓度低,而浸泡法处理插条所需要的药液浓度高。 (×)
【提示】 沾蘸法处理插条所需要的药液浓度较高,而浸泡法处理插条所需要的药液浓度较低。
④预实验不是正式实验,为了节省时间,可以不必去做。 (×)
【提示】 预实验可以为进一步的实验摸索条件,也可以检测实验设计的科学性和可行性。
(2)利用乙烯利催熟水果
a.原理: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。
b.注意事项:乙烯利对 皮肤、黏膜 有一定的刺激性,操作时需要做好防护措施,并在通风良好的环境进行。乙烯利遇到 明火 可燃烧,需要注意防火。
【合作探究】
任务 植物生长调节剂的应用
活动1 认识植物生长调节剂的类型和作用
1.瓜果蔬菜在种植时因植物生长调节剂使用不当而引起社会的广泛关注,媒体接连曝出“激素黄瓜”“空心草莓”“爆炸西瓜”等。
(1)施用植物生长调节剂的优点有哪些
(2)使用植物生长调节剂会不会影响农产品的品质
【提示】 (1)对于提高作物产量、改善产品品质等起到很好的作用;减轻人工劳动。
(2)植物生长调节剂使用得当,不会影响农产品品质,甚至可以改善品质。例如,适当使用赤霉素类调节剂可以提高葡萄品质。若使用不当或片面追求短期经济效益,则有可能影响农产品品质。
2.为提高植物繁殖效率,某农场购买了一批生根粉准备用于某植物的批量扦插,但是说明书却没有注明该植物适宜的使用浓度。
(1)生根粉是由植物产生的吗 它的作用和哪种激素作用相似
(2)怎样做才能有效地利用这批生根粉
【提示】 (1)不是,生根粉是一种植物生长调节剂;它的作用与生长素类似。
(2)进行探究实验,找到使用生根粉的最适浓度。
认知生成
1.植物激素与植物生长调节剂的比较
项目 植物激素 植物生长调节剂
来源 植物一定部位产生 人工化学合成
生理作用 对植物生长发育进行调节
作用后去向 被相应的酶分解失活 残留在植物体内继续发挥作用
作用效果 短暂,只发挥一次作用 持久稳定
实例 乙烯、生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸等 乙烯利、α-萘乙酸、青鲜素、膨大素等
2.植物激素、植物生长调节剂和生长素类调节剂的图解
例1 (2023·天津联考)植物生长调节剂是人工合成的(或从微生物中提取的天然的),具有和天然植物激素相似的化学性质、对植物生长发育起调节作用的有机化合物。下列相关叙述错误的是( )。
A.植物生长调节剂的优点是容易合成、原料广泛、效果稳定
B.青鲜素主要通过抑制马铃薯发芽从而达到延长储藏期的效果
C.膨大素可以加快水果长势和成熟,可以在果树种植上广泛使用
D.适宜浓度的赤霉素可诱导大麦种子无须发芽即可产生α-淀粉酶
【答案】 C
【解析】 与天然植物激素相比,植物生长调节剂的优点是容易合成、原料广泛、效果稳定等,A正确;青鲜素主要通过抑制马铃薯发芽从而达到延长储藏期的效果,B正确;使用膨大素的水果口感差、汁水少、甜味不足,不宜长时间储存,故不适合在果树种植上广泛使用,C错误;种子萌发过程中适当浓度的赤霉素可诱导α-淀粉酶合成,促进淀粉水解,进而促进种子萌发,D正确。
【易错提醒】 植物生长调节剂的应用举例
1.乙烯利催熟凤梨,做到有计划地上市。
2.芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理,可使芦苇的纤维长度增加50%左右。
3.啤酒生产中用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就产生α-淀粉酶,完成糖化过程,可简化工艺、降低成本。
4.适宜浓度的生长素类调节剂可以促进插条生根。
对点练1 (2023·扬州调研)氯吡苯脲是一种农业生产中广泛使用的植物生长调节剂,具有加速细胞有丝分裂、促进细胞增大和分化、防止花和果实脱落的作用。下列相关分析错误的是( )。
A.氯吡苯脲是人工合成的,具有类似细胞分裂素的功效
B.氯吡苯脲进入植物体后,将很快被降解而丧失其功效
C.用一定浓度的氯吡苯脲涂抹西瓜柄,可促进西瓜膨大,提高产量
D.农业生产中,氯吡苯脲施用不当可能影响作物的产量和品质
【答案】 B
【解析】 氯吡苯脲是一种植物生长调节剂,是人工合成的,具有加速细胞有丝分裂、促进细胞增大和分化、防止花和果实脱落的作用,其功效类似于细胞分裂素,A正确;氯吡苯脲属于植物生长调节剂,进入植物体后由于植物体缺乏分解它的酶,不容易被降解,B错误;由于一定浓度的氯吡苯脲能促进细胞增大和分化、防止花和果实脱落,因此用一定浓度的氯吡苯脲涂抹西瓜柄,可促进西瓜膨大,提高产量,C正确;植物生长调节剂使用过程中,施用的浓度、时间、部位以及施用时植物的生理状态等都会影响施用效果,故施用不当可能会影响作物的产量和品质,D正确。
活动2 探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中,设立预实验的目的是什么
【提示】 (1)为进一步的实验摸索条件;(2)检验实验设计的科学性和可行性。
2.本实验的自变量是什么 无关变量有哪些 需要设置对照实验吗
【提示】 本实验的自变量为不同浓度的生长素类调节剂溶液。本实验中,取材、处理时间、蒸馏水、花盆、温度等都属于无关变量,无关变量在实验中要采用等量适宜性原则,如处理时选取相同的材料、用同种的生长素类调节剂、处理时间相同等。实验要设置对照组,预实验时需设置蒸馏水处理组作空白对照。正式实验时,要设置浓度不同的一系列实验组与之进行对比,目的是探索生长素类调节剂(如2,4-D或α-萘乙酸)促进扦插枝条生根的最适浓度。
3.用多种不同浓度的生长素类调节剂浸泡,插条不能生根的原因可能是什么
【提示】 一是枝条所带叶片较多,蒸腾作用过强导致失水过多;二是配制的营养液中营养元素缺乏或缺氧;三是没有分清形态学的上端和下端。
4.在实验中,若两种浓度的生长素类调节剂促进插条生根的效果基本相同,请分析原因。如何进一步确定最适浓度
【提示】 由生长素的作用曲线可知,存在作用效果相同的两种生长素浓度。最适浓度应在两种溶液浓度之间,即在两种浓度之间缩小浓度梯度配制溶液进行实验。
认知生成
生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中应注意:
1.用一定浓度的生长素类调节剂溶液处理扦插枝条的形态学下端,上下不能颠倒。
2.在扦插时,保留有芽和幼叶的插条比较容易生根成活,这是因为芽和幼叶能产生生长素,有利于生根。
3.扦插时常去掉成熟叶片,这与激素作用无关。去掉成熟叶片的目的是降低蒸腾作用,保持植物体内水分的平衡,利于插条成活。
4.实验的观察指标一般是生根的数量或生根的平均长度,当与对照组进行比较时,实验组的生根数量比对照组的多,生根的平均长度比对照组的长,则此浓度下是促进作用,反之则是抑制作用。
5.实验结果处理与异常原因分析
(1)不能生根。主要有以下几种可能:一是枝条所带叶片较多,蒸腾作用过强,失水太多;二是配制的营养液缺乏某种营养元素或缺氧;三是没有分清形态学的上端与下端。
(2)生根过少。配制生长素类调节剂溶液时,浓度梯度要小一些,组别要多一些。浓度梯度过大、组别过少易错过最适浓度范围,导致生根过少。
例2 (2023·成都期末)下图是IAA对月季插条生根影响的实验结果图,下列说法错误的是( )。
A.本实验的无关变量有插条处理时间、插条上芽的数量、插条的生理状况等
B.应在10-9~10-7mol/L设置更小的浓度梯度进行实验探究最适浓度
C.实验用的月季枝条应该选择叶片和芽稍多些的
D.对根的处理可以用较低浓度的IAA溶液进行浸泡
【答案】 C
【解析】 插条处理时间、插条上芽的数量、插条的生理状况等都是该实验的无关变量,而IAA的浓度是自变量,A正确;结合题图可知,为了获得促进月季生根的最适IAA浓度,应在10-9~10-7mol/L设置更小的浓度梯度进行实验探究最适浓度,B正确;为了排除月季枝条自身内源激素的影响,实验用的月季枝条应该选择叶片和芽少些或不带芽的枝条做实验,C错误;由于根对IAA反应更敏感,因此,对根的处理可以用较低浓度的IAA溶液进行浸泡,D正确。
【技巧归纳】 探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中的变量控制
1.设置对照实验
(1)设置空白对照:不添加生长素类调节剂的一组,如蒸馏水组。预实验中必须设置空白对照组,目的是判断生长素类调节剂所起的作用是促进还是抑制。
(2)设置相互对照:含不同浓度生长素类调节剂的组别间相互对照,其目的是判断促进作用或抑制作用程度的大小。
2.遵循单一变量原则:本实验的自变量是生长素类调节剂的浓度。
3.控制好无关变量:为保证实验结果的准确性,还应注意把实验材料放在相同且适宜的环境下培养,如光照不宜过强,温度、湿度等条件相对适宜。
4.在预实验确定的浓度范围内多设置几个浓度梯度进一步实验,但浓度梯度的设置也不是越多越好,原因如下:一是效果不明显;二是会成浪费,人为增加实验的难度。
对点练2 (不定项)研究人员为探究不同浓度2,4-D对月季插条生根的影响,进行实验,实验结果如下图。下列叙述错误的是( )。
A.2,4-D是人工合成的,对植物生长发育有调节作用的植物生长调节剂
B.该实验没有对照组,且不同浓度的2,4-D促进生根的效果可能相同
C.该实验结果反映了低浓度2,4-D促进生根,高浓度2,4-D抑制生根
D.可在10-9~10-7 mol/L设计实验探究2,4-D促进插条生根的最适浓度
【答案】 B
【解析】 由人工合成的,对植物的生长发育有调节作用的化学物质,称为植物生长调节剂。α-萘乙酸、2,4-D都属于植物生长调节剂,A正确。据图可知,该实验不同浓度的2,4-D之间相互对照,因此该实验存在对照,不同浓度的2,4-D促进生根的效果可能相同,如最适2,4-D浓度的两侧,存在两种不同浓度的2,4-D,但作用效果相同,B错误。从图中可看出,当2,4-D浓度超过10-6 mol/L时,生根数量低于清水对照组,说明抑制了生根;2,4-D浓度低于10-6 mol/L时,生根数量高于清水对照组,说明促进了生根,因此该实验结果反映了低浓度2,4-D促进生根,高浓度2,4-D抑制生根,C正确。据图可知,2,4-D促进插条生根的最适浓度在10-8 mol/L左右,因此可在10-9~10-7 mol/L设计实验进一步探究2,4-D促进插条生根的最适浓度,D正确。
素能提升 “五步法”设计和完善植物激素类实验(实验设计能力)
番茄果实发育受多种植物激素影响,市场上销售的植物激素或植物生长调节剂,如生长素类、乙烯利(乙烯类)等物质,如果处理得当,对人体危害并不大。请回答下列问题:
(1)与植物激素相比,植物生长调节剂具有 等优点。在用生长素类调节剂处理插条生根时,如果生长素类调节剂浓度较低,适合采用 法处理插条。
(2)研究者发现未授粉及授粉8天后番茄的子房发育情况差异显著(如图1所示),结合生长素的生理作用推断,授粉后子房发育为果实的原因是 。
(3)检测授粉与未授粉番茄雌蕊产生乙烯的速率,结果如图2所示。结合图1和图2推测乙烯对子房发育具有 作用。在子房发育为果实的过程中,生长素和乙烯的作用效果表现为 关系。
(4)为证实乙烯对子房发育的作用,以野生型番茄为材料进行了下表所示实验,请完善表格中的实验处理。
授粉情况 授粉 未授粉 授粉 未授粉
实验处理 施加清水 施加Ⅰ 施加Ⅱ 施加Ⅲ
子房是否发 育为果实 是 否 否 是
表中Ⅰ~Ⅲ处所需的试剂应分别选用 (填字母),实验结果支持上述推测。
A.清水 B.生长素
C.生长素运输抑制剂 D.乙烯利
E.乙烯受体抑制剂
(5)研究还发现野生型番茄授粉后子房内赤霉素(GA)含量升高。为研究GA和乙烯对果实发育的影响,以野生型番茄和乙烯受体功能丧失的突变体S为材料进行实验,相关处理及结果如图3所示。图中结果表明GA的作用是 。在未授粉情况下,S突变体比野生型体内GA合成相关基因表达量高,由此推测未授粉的S突变体子房可发育为果实的原因是 。
【答案】 (1)容易合成、原料广泛、效果稳定 浸泡 (2)授粉后产生种子,发育中的种子产生生长素促进子房的发育 (3)抑制 相抗衡 (4)ADE (5)促进果实发育 突变体S乙烯受体功能丧失,导致乙烯对GA合成的抑制作用减弱,GA合成量升高,促进果实发育
【解析】 (1)与植物激素相比,植物生长调节剂具有容易合成、原料广泛、效果稳定等优点。用生长素类调节剂处理插条的方法很多,如果生长素类调节剂的浓度较低,可以采用浸泡法;若生长素类调节剂的浓度较高,则可以采用沾蘸法。(2)由于授粉后会形成种子,而发育中的种子会产生生长素,可促进子房的发育,因此图1中未授粉及授粉8天后番茄的子房发育情况差异显著。(3)分析图2可知,未授粉的雌蕊乙烯生成速率基本不变,而授粉的雌蕊乙烯生成速率迅速降低,结合图1中子房大小,可推测乙烯对子房发育具有抑制作用,而生长素能够促进子房发育,因此在子房发育为果实的过程中,生长素和乙烯的作用效果表现为相抗衡关系。(4)为证实乙烯对子房发育的抑制作用,则实验自变量应为乙烯是否能够发挥作用及番茄是否授粉,根据实验的基本原则和表中不同处理组中子房发育情况可知,表中Ⅰ~Ⅲ处所需的试剂应分别选用A清水、D乙烯利(抑制子房发育)、E乙烯受体抑制剂(使未授粉组的乙烯不能抑制子房发育)。(5)由图3柱形图可知,野生型番茄授粉时,外施PAC抑制子房的生长,而外施PAC后加入GA促进子房的生长;乙烯受体功能丧失的突变体S在未授粉时,外施PAC抑制子房的生长,而外施PAC后加入GA促进子房的生长,说明GA可促进果实发育。未授粉的S突变体子房可发育为果实的原因是突变体S体内缺少乙烯受体,不能接受乙烯信号的调控,导致乙烯对GA的抑制作用减弱,使体内GA合成量升高,促进果实发育。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
植物激素和植物生长调节剂在农业生产中应用广泛,判断下列关于植物激素和植物生长调节剂叙述的正误。 (1)幼根中细胞分裂素含量较高,但不含乙烯。 (×) (2)植物生长素促进生长的效应与其浓度及作用部位无关。 (×) (3)播种前用一定浓度的赤霉素溶液浸泡种子,以促进种子的萌发。 (√) (4)油菜开花期如遇阴雨天,错过了最佳传粉时期,可以通过喷洒适宜浓度的2,4-D提高产量。 (×) (5)植物生长调节剂可以起到与植物激素相同的效果,且比天然激素效果稳定。 (√)
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