第44讲 植物生长素
(时间:30分钟 满分:38分)
基础强化练
选择题:1~6题,每题2分。
1.(生长素的生理作用|2024·成都联考)生长素是最早被人类发现的植物激素。下列叙述正确的是( )
[A] 温特通过实验证明了“影响”是一种化学物质并提取出了该物质
[B] 生长素是在幼嫩的芽、叶及发育中的种子细胞中的核糖体上合成的
[C] 茎的向光性、根的向地性均不能体现生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用
[D] 在植物的开花期喷施一定浓度的生长素可防止落花
2.(植物生长素|2024·黄石一模)下列有关生长素的合成、分布、运输及生理作用的叙述,正确的是( )
[A] 生长素从形态学上端向形态学下端的极性运输过程中会消耗能量
[B] 单侧光会刺激胚芽鞘尖端产生生长素,并引起生长素分布不均匀
[C] 生长素只分布在生长旺盛的部分,如芽和根尖的分生组织等处
[D] 某浓度的生长素对茎起抑制作用,则该浓度的生长素对芽起促进作用
3.(生长素的运输|2024·德阳模拟)神舟十三号航天员在轨驻留六个月,开展了多项空间科学实验。若在中国空间站天和核心舱内进行植物生长素相关的实验,下列对实验结果的预测和分析,正确的是( )
[A] 不同浓度的生长素促进插条生根的数目不同
[B] 生长素能够进行极性运输和横向运输
[C] 顶芽的发育与侧芽产生的生长素有关
[D] 胚芽鞘不会发生向光弯曲生长的现象
4.(胚芽鞘的弯曲生长|2024·三门峡模拟)某兴趣小组的同学利用玉米胚芽鞘进行实验,将含有不同浓度生长素的琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘的一侧,一段时间后测量胚芽鞘弯曲的角度。下列叙述正确的是( )
[A] 需设置单侧光照射下没有去掉尖端的胚芽鞘作为对照组
[B] 随着琼脂块中生长素浓度的不断增大,α值逐渐变大
[C] 在微重力条件下完成该实验,胚芽鞘将直立生长不弯曲
[D] 分别在黑暗和左侧单侧光条件下进行该实验的结果基本相同
5.(生长素调节机理|2024·吕梁二模)生长素对植物生长发育的调节过程与跨膜激酶蛋白(TMK)密切相关。AHA蛋白是植物细胞膜上的一种质子泵,具有ATP水解酶的活性。研究发现,生长素可以诱导TMK蛋白和AHA蛋白在细胞膜上特异性结合形成复合体,激活AHA蛋白的活性,导致细胞内大量质子外流,从而引起细胞壁酸性化和细胞伸长。下列叙述错误的是( )
[A] 在芽、幼嫩的叶和发育中的种子中,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素
[B] 在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输
[C] 当下调伸长区细胞的TMK蛋白表达水平时,会增强生长素促进细胞伸长的作用
[D] 生长素导致细胞内大量质子外流的运输方式属于主动运输
6.(顶端优势的应用|2024·辽宁二模)我国早在公元13世纪末的《农桑辑要》中已有棉花打顶和打旁心的记载;在1765年的《御题棉花图》中描绘有“摘尖”专题的图示,此后逐步发展为成套的棉花整枝技术。下列相关叙述错误的是( )
[A] “打顶”的原理是去除棉花的顶端优势,提高其结果数
[B] “打旁心”摘除侧枝顶部的芽,不利于侧枝上的分枝生长
[C] 顶端优势体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长
[D] 棉花整枝可抑制营养器官过度生长,有利于提高棉花产量
能力提升练
选择题:7~9题,每题4分。
7.(向日葵的向日性假说|2024·郑州模拟)未成熟的向日葵花序会随着太阳的移动,发生从早上向东到下午向西的变化,这一过程称为向日性。关于向日性的机理曾有两种假说:①生长素分布不均匀,茎尖向光侧生长素浓度低;②生长抑制物质黄质醛分布不均匀。下列叙述错误的是( )
[A] 基于假说①,向日葵向日性的发生不能体现生长素的作用特点
[B] 基于假说①,早晨向日葵向东弯曲是由于夜间茎尖中生长素在东侧重新积累
[C] 基于假说②,向日葵花序的茎尖背光侧黄质醛分布较少,细胞伸长较快
[D] 向日性的发生是环境因素与向日葵的基因表达产物共同控制的结果
8.(植物的向性生长|2024·西安二模)图1表示将培养在琼脂培养基内的蚕豆幼苗,分别放入四个暗箱中的情况,其中②、④两个暗箱分别在顶部和右侧开孔,使光线射入;图2表示不同浓度生长素与植物生长的关系。下列叙述错误的是( )
[A] 图1装置②中蚕豆幼苗的弯曲生长受单侧光和重力的影响,其弯曲角度比装置④中的蚕豆幼苗大
[B] 图1装置①根的生长情况是向地生长,若将装置④植株与暗箱一起匀速旋转,茎尖生长情况是弯向开孔方向生长
[C] 若图2曲线表示生长素浓度与植物幼苗的关系,当其出现向光性时,测得其背光侧的生长素浓度为2m,则其向光侧的生长素浓度范围是大于0,小于2m
[D] 若图2曲线表示生长素浓度与植物芽的关系,在顶端优势中,测得顶芽生长素浓度为m,则侧芽的生长素浓度范围是大于c
9.(生长素的运输|2025·汕头期中)PIN基因家族表达产生的PIN蛋白家族是生长素进行极性运输的质膜输出载体。图a为拟南芥PIN蛋白转运IAA的机制示意图,图b为测得的不同类型的拟南芥对IAA或NPA(一种常见除草剂)的亲和力(Kd越小,亲和力越强),下列相关叙述错误的是( )
[A] IAA主要通过促进拟南芥细胞的伸长实现生长
[B] PIN在运输生长素时其空间构象会发生改变
[C] IAA的运输与PIN上的第145位氨基酸密切相关
[D] NPA可能与IAA竞争性结合PIN而促进植物生长
10.(14分)(探究生长素的作用机理|2024·潮州模拟)酸生长假说的核心观点是植物细胞通过细胞膜上的质子泵(H+ATP酶)将质子(H+)泵入细胞壁,使细胞壁周围的环境酸化。酸化后的环境激活了细胞壁中的酶,从而导致细胞壁松弛,使细胞能够伸长。为探究生长素激活细胞膜上H+ATP酶的机制,研究者利用基因敲除技术获得K蛋白基因敲除型(K-)和F蛋白基因敲除型(F-)拟南芥植株,研究下胚轴细胞壁pH和生长速率的关系,结果如图。回答下列问题。
(1)在茎尖中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端称为 运输,生长素等植物激素作为 ,会影响 ,从而表现出生物学效应。
(2)K蛋白能 (填“促进”或“抑制”)H+ATP酶的活性,判断依据是
。
(3)据图分析,完善图示生长素作用机制模型。
(4)依据“酸生长假说”,酸性溶液也能影响植物生长速率。以拟南芥的茎尖为实验对象,对实验组和对照组的实验处理分别是
。
第44讲 植物生长素
1.D 温特的实验证明了“影响”是一种化学物质,但并未提取出该物质;生长素的化学本质不是蛋白质,不在核糖体上合成;根的向地性可体现生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用特点;生长素可防止落花落果,即在植物的开花期喷施一定浓度的生长素可防止落花。
2.A 生长素从形态学上端向形态学下端的极性运输过程属于主动运输,因此会消耗能量;胚芽鞘尖端产生生长素与光照无关,单侧光会影响其分布;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;芽对生长素的敏感性高于茎,某浓度的生长素对茎起抑制作用,则该浓度的生长素对芽也起抑制作用。
3.B 用不同浓度的生长素促进插条生根时,枝条上的生根数可能相同;在单侧光照的刺激下,生长素能够发生横向运输,生长素可发生从形态学上端向形态学下端的极性运输;在芽处生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,不能反过来运输,因此顶芽的发育与侧芽产生的生长素无关;若用单侧光刺激胚芽鞘尖端,单侧光会引起生长素分布不均匀,从而引起胚芽鞘向光弯曲生长。
4.D 本实验的自变量为生长素的浓度,因此无须设置单侧光照射下没有去掉尖端的胚芽鞘作为对照组;随着琼脂块中生长素浓度不断增大,α值先增大后减小;琼脂块中的生长素通过扩散进入胚芽鞘,在微重力条件下,胚芽鞘两侧的生长素浓度依然不一致,胚芽鞘还会弯曲生长;单侧光不影响琼脂块中的生长素分布,所以在黑暗和左侧单侧光条件下进行该实验,结果基本相同。
5.C 在芽、幼嫩的叶和发育中的种子中的色氨酸经过一系列的反应可转变成生长素;在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输;由题意可知,当下调伸长区细胞的TMK蛋白表达水平时,TMK蛋白和AHA蛋白在细胞膜上特异性结合减少,导致AHA蛋白的活性降低,细胞内质子无法大量外流,细胞壁酸性化和细胞伸长减弱;AHA蛋白具有ATP水解酶的活性,催化ATP的水解释放能量,说明质子外流是一个消耗能量的过程,因此细胞内大量质子外流的运输方式属于主动运输。
6.B 顶端优势是顶芽优先生长,侧芽生长受到抑制,所以“打顶”的原理是去除棉花的顶端优势,提高其结果数;“打旁心”摘除侧枝顶部的芽,可以解除侧枝顶部的芽对侧枝上的分枝生长的抑制作用,所以“打旁心”摘除侧枝顶部的芽,利于侧枝上的分枝生长;顶端优势体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长;棉花整枝可抑制营养器官过度生长,合理分配营养,有利于提高棉花产量。
7.B 假说①认为向日葵向日性的发生是因为茎尖向光侧生长素浓度低,推测背光侧生长素浓度高,且背光侧比向光侧生长快,因此不能体现生长素的作用特点;基于假说①,早晨向日葵花序向东弯曲,推测早晨受东向光照影响,茎尖生长素发生横向运输,导致西侧生长素浓度高,生长快;假说②认为生长抑制物质黄质醛分布不均匀导致花序向光弯曲,则基于假说②,向日葵花序的茎尖背光侧黄质醛分布较少,细胞伸长较快,所以产生向日性;向日性的发生是周期性的光照改变(环境因素)与向日葵的基因表达产物共同控制的结果。
8.C 重力和单侧光均可影响生长素的分布,由图可知,装置②蚕豆幼苗的弯曲生长同时受单侧光和重力的影响,装置④蚕豆幼苗的弯曲生长只受单侧光的影响,所以装置②蚕豆幼苗的弯曲角度比装置④大;由于重力的影响,近地侧的生长素浓度高于远地侧,由于根对生长素敏感,所以近地侧生长受抑制,导致装置①根的生长情况是向地生长;若将装置④植株与暗箱一起转动,则茎尖生长情况是弯向开孔方向生长;当植物幼苗表现向光性时,背光侧生长素浓度高于向光侧,且生长效应强于向光侧,若背光侧的生长素浓度为2m,则其向光侧的生长素浓度范围应大于0,小于m;在顶端优势中,顶芽产生的生长素向下运输会积累在侧芽部位,使侧芽部位的生长素浓度过高而抑制其生长,所以侧芽的生长素浓度范围是大于c。
9.D IAA通过促进细胞伸长来促进拟南芥的生长;PIN是一种载体蛋白,运输物质时会发生构象改变;根据图b可知,当PIN第145位的氨基酸发生替换后,拟南芥对IAA的亲和力降低,说明IAA的运输与PIN上的第145位氨基酸密切相关;图b比较第一组和第三组实验结果可知,野生型PIN对NPA的亲和力高于对IAA,推测NPA可能与IAA竞争性结合PIN,抑制PIN对IAA的转运,从而抑制植物生长。
10.【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)极性(1分) 信息分子(1分) 基因表达(1分)
(2)促进(1分) K-拟南芥的细胞壁pH相对值高于野生型,生长速率相对值低于野生型
(3)①F蛋白基因表达 ②K蛋白基因表达 ③促进H+外流
(4)对照组用蒸馏水处理,实验组用适宜的酸性溶液处理
【解析】 (1)生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,称为极性运输。植物激素是调节生命活动的信息分子,通过影响基因的表达,从而表现出生物学效应。(2)据图所示,K-拟南芥的细胞壁pH相对值高于野生型,生长速率相对值低于野生型,推测K蛋白能促进H+ATP酶的活性,从而促进H+外流。(3)由题(2)分析可知,K蛋白能促进H+ATP酶的活性,进而促进H+外流,使细胞壁pH下降,促进植物生长,说明生长素通过“K蛋白基因表达→直接激活H+ATP酶→促进H+外流”途径影响细胞壁pH,进而调节植物生长;与野生型相比,F-拟南芥植株细胞壁pH相对值降低,生长速率相对值升高,推测F蛋白抑制H+外流,进而抑制植物生长,说明生长素通过“F蛋白基因表达→抑制H+外流”途径影响细胞壁pH,进而调节植物生长。(4)为验证“酸生长假说”,自变量为酸性溶液的有无,因此对照组用蒸馏水处理,实验组用适宜的酸性溶液处理。第44讲 植物生长素
[课标要求]
概述科学家经过不断的探索,发现了植物生长素,并揭示了它在调节植物生长时表现出两重性,既能促进生长,也能抑制生长。
考点一 生长素的发现过程和生长素的合成、运输与分布
1.生长素的发现经典实验分析
(1)达尔文实验。
(2)鲍森·詹森实验。
(3)拜尔的实验。
[思考] 该实验在黑暗中进行的目的是什么
(4)温特的实验。
2.对植物向光性的解释
3.植物激素的概念
4.生长素的合成、运输与分布
1.判断正误
(1)(选择性必修1 P91正文)达尔文实验只证明了生长素会造成胚芽鞘向光弯曲生长。( )
(2)(选择性必修1 P91正文)温特首次证明胚芽鞘弯曲生长是由尖端产生的“影响”在胚芽鞘尖端以下部位分布不均匀造成的。( )
(3)(选择性必修1 P92正文)温特的实验中,生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输,分离并鉴定出生长素的化学本质为吲哚乙酸。( )
(4)(选择性必修1 P92正文)生长素的产生需要光照,其化学本质是蛋白质。( )
(5)(选择性必修1 P92~93正文)幼芽、幼叶和种子都能产生大量生长素。( )
(6)(选择性必修1 P93思考·讨论)植物体内没有分泌激素的腺体,说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显的不同。( )
(7)(选择性必修1 P93正文拓展)生长素在根部的极性运输方向为“根尖端”→“根近茎端”。( )
(8)(选择性必修1 P93正文)生长素的极性运输需要能量,在缺氧条件下生长素的极性运输会受到影响。( )
2.规范表达
(1)(选择性必修1 P91~92正文拓展)若已确定胚芽鞘尖端可以产生生长素,根据胚芽鞘的向光性实
验和拜尔实验的比较,能对胚芽鞘的向光性提出哪些可能的解释
(2)(选择性必修1 P93思考·讨论)植物激素与动物激素都称作“激素”,二者有什么相同点
(3)(选择性必修1 P95思维训练)为证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,某人设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素。
本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论 为什么 欲得出上述结论应怎样改进才能使实验更具说服力
能力1 结合植物生长素的发现历程,考查科学思维能力
1.(2024·重庆期末)下列有关生长素发现历程的说法正确的是( )
[A] 达尔文实验证明了单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种化学物质,这种化学物质传递到下部的伸长区时,会造成向光面比背光面生长慢,因而出现向光性弯曲
[B] 鲍森·詹森的实验证明了胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部
[C] 拜尔的实验必须在单侧光下进行,否则不能得出支持达尔文假说的结论
[D] 温特将胚芽鞘尖端切下置于琼脂块上,通过物质的转移进一步证明了胚芽鞘弯曲生长与化学物质吲哚乙酸有关,并将其命名为生长素
2.(2024·广东茂名三模)在生长素的发现过程中,包括鲍森·詹森和温特在内的很多科学家进行了大量的实验探究。下列叙述正确的是( )
鲍森·詹森 实验 组1
实验 组2
实验 组3
温 特 实验组
对照组
[A] 鲍森·詹森的实验中,实验组1的胚芽鞘不生长,实验组2、3的胚芽鞘向光弯曲生长
[B] 鲍森·詹森的实验能够说明,生长素分布不均是导致胚芽鞘弯曲生长的原因
[C] 温特的实验中设置对照组是为了排除琼脂对去尖端胚芽鞘生长的影响
[D] 若对温特实验组中的胚芽鞘给予单侧光照射,则胚芽鞘向光弯曲生长
从胚芽鞘系列实验可以得出的结论
(1)胚芽鞘感光的部位:胚芽鞘尖端。
(2)胚芽鞘弯曲生长的部位:尖端以下的部位。
(3)生长素产生的部位:胚芽鞘的尖端。
(4)生长素横向运输的部位:胚芽鞘的尖端。
(5)胚芽鞘弯曲生长的原因:尖端下部生长素分布不均匀。
能力2 结合生长素的合成、运输与分布,考查生命观念
3.(2023·全国甲卷,2)植物激素是一类由植物体产生的,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,下列关于植物激素的叙述,错误的是( )
[A] 在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素
[B] 生长素可以从产生部位运输到其他部位发挥作用
[C] 生长素和乙烯可通过相互作用共同调节植物的生长发育
[D] 植物体内生长素可以作为催化剂直接参与细胞代谢过程
考点二 生长素的生理作用及特点
1.生长素的生理作用
2.影响生长素生理作用的因素
(1)影响因素。
①浓度:一般情况下,生长素在 时促进生长,浓度 时则会抑制生长。
②细胞的成熟程度: 的细胞对生长素敏感, 细胞比较迟钝。
③器官的种类:不同器官对生长素的敏感程度不同,一般为根>芽>茎。
④植物的种类:不同种类植物对生长素的敏感程度不同,如双子叶植物对生长素的敏感度大于单子叶植物。
(2)典型实例:顶端优势。
①形成原因。
②解除方法: 。
③应用:果树适时修剪、茶树摘心、棉花打顶等,以增加分枝,提高产量。
1.判断正误
(1)(选择性必修1 P94思考·讨论)对于不同的器官来说,生长素促进生长的最适浓度相同。( )
(2)(选择性必修1 P94正文)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。( )
(3)(选择性必修1 P94正文)只有顶芽能够产生生长素,所以顶芽能优先生长而侧芽生长受抑制,此现象称为顶端优势。( )
(4)(选择性必修1 P94正文拓展)顶端优势、根的向地生长、茎的背地生长都说明了生长素在浓度较低时促进生长、浓度过高时抑制生长。( )
(5)(选择性必修1 P94与社会的联系拓展)自然生长的雪松树冠呈塔形与激素的作用有关。( )
(6)(选择性必修1 P94与社会的联系拓展)用适宜浓度的生长素处理未传粉的番茄雌蕊,可得到大量番茄种子。( )
2.规范表达
(1)(选择性必修1 P94思考·讨论)不同浓度的生长素对茎生长的促进作用一定不同吗
(2)(选择性必修1 P94与社会的联系拓展)为了避免路边的行道树长得太高,园艺工人可以采取什么措施解除顶端优势现象
1.生长素生理作用曲线分析
(1)生长素浓度与所起作用的曲线分析。
(2)同一植物不同器官对生长素敏感程度曲线分析。
(3)不同植物对生长素的敏感程度曲线分析。
2.茎背地生长与根向地生长的表现与原因分析
(1)表现。
(2)原因分析。
能力3 围绕生长素的生理作用及曲线模型分析,考查科学思维能力
4.(2024·北京期中)生长素具有促进植物生长等多种生理功能。下列与生长素有关的叙述,错误的是( )
[A] 植物生长的“顶端优势”现象可以通过去除顶芽而解除
[B] 顶芽产生的生长素可以运到侧芽附近从而抑制侧芽生长
[C] 生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长
[D] 在促进根、茎两种器官生长时,茎是对生长素更敏感的器官
5.(2024·安徽合肥模拟)为探究生长素对某植物芽生长的影响,以清水为对照,用不同浓度的生长素溶液对该植物进行喷施处理,获得芽生长1 cm所需时间,结果如图所示。下列分析正确的是( )
[A] 生长素可作为催化剂直接参与代谢过程
[B] e点浓度下的生长素对芽的抑制作用最强
[C] c点浓度下的生长素对芽的促进作用最强
[D] b和d点浓度下的生长素对芽生长的抑制作用一致
考向一 从科学探究的角度,考查植物的向光性
1.(2023·山东卷,10)拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,以其幼苗为实验材料进行向光性实验,处理方式及处理后4组幼苗的生长、向光弯曲情况如图表所示。由该实验结果不能得出的是( )
分组 处理 生长 情况 弯曲 情况
甲 不切断 正常 弯曲
乙 在①处 切断 慢 弯曲
丙 在②处 切断 不生长 不弯曲
丁 在③处 切断 不生长 不弯曲
[A] 结构Ⅰ中有产生生长素的部位
[B] ①②之间有感受单侧光刺激的部位
[C] 甲组的①②之间有生长素分布不均的部位
[D] ②③之间无感受单侧光刺激的部位
考向二 从科学思维和科学探究的角度,考查生长素的生理作用及特点
2.(2024·河北卷,9)水稻在苗期会表现出顶端优势,其分蘖相当于侧枝。AUX1是参与水稻生长素极性运输的载体蛋白之一。下列分析错误的是( )
[A] AUX1缺失突变体的分蘖可能增多
[B] 分蘖发生部位生长素浓度越高越有利于分蘖增多
[C] 在水稻的成熟组织中,生长素可进行非极性运输
[D] 同一浓度的生长素可能会促进分蘖的生长,却抑制根的生长
3.(2021·福建卷,14)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时打顶(摘去顶部花蕾)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如图所示。
下列分析错误的是( )
[A] 打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输
[B] 打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运
[C] 打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发
[D] 打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率
4.(2021·重庆卷,18)新中国成立初期,我国学者巧妙地运用长瘤的番茄幼苗研究了生长素的分布及锌对生长素的影响,取样部位及结果见表。据此分析,下列叙述错误的是( )
取样部位 生长素含量/(μg·kg-1)
对照组 低锌组
①茎尖 12.5 3.3
②茎的上部 3.7 2.5
③瘤上方的茎部 4.8 2.9
④长瘤的茎部 7.9 3.7
⑤瘤 26.5 5.3
[A] 部位①与部位②的生长素运输方向有差异
[B] 部位③含量较高的生长素会促进该部位侧芽生长
[C] 因部位⑤的存在,部位④生长素含量高于部位③
[D] 对照组生长素含量明显高于低锌组,表明锌有利于生长素合成
第44讲 植物生长素
考点一 生长素的发现过程和
生长素的合成、运输与分布
必备知识·梳理
1.(1)尖端 尖端 伸长区 (3)不均匀
[思考] 排除光照可能对实验结果造成的影响。
(4)对照 琼脂块 化学物质 生长素
2.单侧光照射 背光 向光
3.产生部位 作用部位 生长发育 有机物
4.芽 发育中的种子 胚芽鞘 上端 下端 主动运输 输导组织 生长旺盛
深挖教材
1.(1)× 达尔文通过设计对照实验证明了植物的向光性与尖端传递的某种“影响”有关,但在当时他不知道这种“影响”是生长素。
(2)× 拜尔首次证明胚芽鞘弯曲生长是尖端产生的“影响”在胚芽鞘尖端以下部位分布不均匀造成的。
(3)× 温特的实验中,生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是扩散,温特只是命名了生长素,并没有分离和鉴定出其化学本质。
(4)× 生长素的产生不需要光照,其化学本质是吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等,是一种有机物,但不是蛋白质。
(5)× 植物体内激素的含量很少。
(6)√ (7)√ (8)√
2.(1)单侧光使生长素从向光侧横向运输到背光侧,或单侧光使向光侧的生长素被分解,或两种原因都有。
(2)二者都是调节生命活动的化学物质;二者都具有微量高效的特点;都能从产生部位运输到作用部位发挥作用。
(3)不能。因为该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下、形态学下端朝上的实验,以研究生长素能否从形态学下端运输到形态学上端。
关键能力·提升
能力1
1.B 达尔文提出单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种影响,这种影响传递到下部的伸长区时,会造成背光面比向光面生长快,因而出现向光性弯曲;鲍森·詹森的实验证明了胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部;拜尔的实验证明了胚芽鞘弯曲生长的原因跟尖端产生的“影响”在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均匀有关,该实验需要在黑暗条件下进行;温特将胚芽鞘尖端切下置于琼脂块上,通过物质的转移进一步证明了胚芽鞘的弯曲生长与一种化学物质有关,并将其命名为生长素,此时并未得知生长素为吲哚乙酸。
2.C 由图可知,鲍森·詹森的实验中,实验组1、3的胚芽鞘均无尖端,胚芽鞘不生长,实验组2的胚芽鞘向光弯曲生长;鲍森·詹森的实验说明,胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片向下传递,并不能得出“生长素分布不均是导致胚芽鞘弯曲生长的原因”的结论;温特的实验中设置对照组是为了排除琼脂对去尖端胚芽鞘生长的影响;温特的实验中,胚芽鞘无尖端,无法感受光刺激,即使给予单侧光照射,胚芽鞘也不会向光弯曲生长,但由于实验组琼脂块中含生长素,所以胚芽鞘会朝向放置琼脂块的对侧弯曲生长,可能会出现胚芽鞘向光弯曲生长的假象。
能力2
3.D 生长素主要的合成部位是植物幼嫩的芽、叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素;植物激素都能由产生部位运输到作用部位;生长素浓度升高到一定值时,会促进乙烯的合成,而乙烯含量的增高,又会抑制生长素促进细胞伸长的作用,两者之间相互协调、互相配合,共同调节植物生长发育;生长素能给细胞传递调节信息,但不直接参与细胞代谢,不是催化剂,催化是酶的作用。
考点二 生长素的生理作用及特点
必备知识·梳理
1.传达信息 伸长生长 细胞分化 受体 特定基因
2.(1)①浓度较低 过高 ②幼嫩 衰老 (2)①促进 抑制
②去除顶芽
深挖教材
1.(1)× 不同器官对生长素的敏感程度不同,因此生长素促进生长的最适浓度不相同。
(2)× 幼嫩细胞对生长素的敏感性大于成熟细胞。
(3)× 顶芽和侧芽都可以产生生长素,顶芽产生的生长素逐渐向下运输,导致侧芽处生长素浓度较高,发育受到抑制,因而表现出顶端优势。
(4)× 茎的背地生长不能说明生长素在浓度较高时抑制生长。
(5)√
(6)× 生长素促进果实的发育,用适宜浓度的生长素处理未传粉番茄雌蕊,可得到无子番茄。
2.(1)不一定,在最适浓度的两侧,会有两种不同浓度的生长素对茎产生相同的促进效果。
(2)对行道树采取去顶修剪措施,抑制顶芽的发育,促进侧芽的发育。
关键能力·提升
能力3
4.D 顶端优势产生的原因是顶芽产生的生长素向下运输,枝条的侧芽部位生长素浓度较高,因而使侧芽的发育受到抑制,可以通过摘除顶芽的方式解除植株顶端优势;生长素能引起生物性状的改变,是通过调控某些基因的表达来影响植物生长的;根、茎两种器官对生长素的反应敏感程度有明显差异,其中根对生长素更敏感。
5.C 生长素是植物激素,属于信息分子,给细胞传达信息,不是催化剂;e点时,芽生长1 cm所需时间等于a点,这说明e点浓度下的生长素对芽的生长既不促进也不抑制;c点时,芽生长1 cm所需时间最少,说明c点浓度下的生长素对芽的促进作用最强;b、d点时,芽生长
1 cm所需时间相同且小于a点,这说明b、d点浓度下的生长素对芽生长的促进作用一致。
研练真题·感悟高考
考向一
1.D 据表格和题图可知,不切断任何部位,该幼苗正常弯曲生长,但在①处切断,即去除结构Ⅰ,生长变慢,推测结构Ⅰ中有产生生长素的部位;据表格可知,在①处切断,该幼苗缓慢生长且弯曲,而在②处切断后,该幼苗不能生长,推测①②之间含有生长素,且具有感受单侧光刺激的部位;受到单侧光照射后,甲组的①②之间生长素分布不均,最终导致生长不均匀,出现弯曲生长;在②处切断和在③处切断,两组实验结果相同:幼苗都不生长、不弯曲,说明②③之间不能产生生长素,但无法得出②③之间无感受单侧光刺激的部位。
考向二
2.B AUX1缺失突变体导致生长素不能正常运输,顶端优势消失,分蘖可能增多;分蘖发生部位生长素浓度过高时会对分蘖产生抑制,导致分蘖减少;在水稻成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输;根对生长素的敏感程度高于芽,同一浓度的生长素可能会促进分蘖的生长,却抑制根的生长。
3.B 生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输;由题意可知,打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施利于营养物质向上部叶片转运;由题意可知,打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发;由题意和图示可知,打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率。
4.B 部位①的生长素可以进行横向运输,而部位②的则不能;生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用特点,部位③含量较高的生长素会抑制该部位侧芽生长;分析表中数据,部位④生长素含量高于部位③,部位④与部位⑤(瘤)的距离较近,推测部位④生长素含量高于③是因为部位⑤的存在;由表格分析可知,对照组生长素含量明显高于低锌组,表明锌有利于生长素合成。(共85张PPT)
第44讲
植物生长素
[课标要求]
概述科学家经过不断的探索,发现了植物生长素,并揭示了它在调节植物生长时表现出两重性,既能促进生长,也能抑制生长。
生长素的发现过程和生长素的合成、运输与分布
考点一
1.生长素的发现经典实验分析
(1)达尔文实验。
尖端
尖端
伸长区
(2)鲍森·詹森实验。
(3)拜尔的实验。
不均匀
[思考] 该实验在黑暗中进行的目的是什么
【提示】 排除光照可能对实验结果造成的影响。
(4)温特的实验。
对照
琼脂块
化学物
质
生长素
2.对植物向光性的解释
单侧光照射
背光
向光
3.植物激素的概念
产生部位
作用部位
生长发育
有机物
4.生长素的合成、运输与分布
芽
发育中的种子
胚芽鞘
上端
下端
主动运输
输导组织
生长旺盛
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修1 P91正文)达尔文实验只证明了生长素会造成胚芽鞘向光弯曲生长。( )
×
【提示】 达尔文通过设计对照实验证明了植物的向光性与尖端传递的某种“影响”有关,但在当时他不知道这种“影响”是生长素。
(2)(选择性必修1 P91正文)温特首次证明胚芽鞘弯曲生长是由尖端产生的
“影响”在胚芽鞘尖端以下部位分布不均匀造成的。( )
×
【提示】 拜尔首次证明胚芽鞘弯曲生长是尖端产生的“影响”在胚芽鞘尖端以下部位分布不均匀造成的。
(3)(选择性必修1 P92正文)温特的实验中,生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输,分离并鉴定出生长素的化学本质为吲哚乙酸。( )
×
【提示】 温特的实验中,生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是扩散,温特只是命名了生长素,并没有分离和鉴定出其化学本质。
(4)(选择性必修1 P92正文)生长素的产生需要光照,其化学本质是蛋白质。
( )
×
【提示】 生长素的产生不需要光照,其化学本质是吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等,是一种有机物,但不是蛋白质。
(5)(选择性必修1 P92～93正文)幼芽、幼叶和种子都能产生大量生长素。
( )
×
【提示】 植物体内激素的含量很少。
(6)(选择性必修1 P93思考·讨论)植物体内没有分泌激素的腺体,说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显的不同。( )
√
(7)(选择性必修1 P93正文拓展)生长素在根部的极性运输方向为“根尖端”→
“根近茎端”。( )
(8)(选择性必修1 P93正文)生长素的极性运输需要能量,在缺氧条件下生长素的极性运输会受到影响。( )
√
√
2.规范表达
(1)(选择性必修1 P91～92正文拓展)若已确定胚芽鞘尖端可以产生生长素,根据胚芽鞘的向光性实验和拜尔实验的比较,能对胚芽鞘的向光性提出哪些可能的解释
【提示】 单侧光使生长素从向光侧横向运输到背光侧,或单侧光使向光侧的生长素被分解,或两种原因都有。
(2)(选择性必修1 P93思考·讨论)植物激素与动物激素都称作“激素”,二者有什么相同点
【提示】 二者都是调节生命活动的化学物质;二者都具有微量高效的特点;都能从产生部位运输到作用部位发挥作用。
(3)(选择性必修1 P95思维训练)为证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,某人设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素。
本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论 为什么 欲得出上述结论应怎样改进才能使实验更具说服力
【提示】 不能。因为该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下、形态学下端朝上的实验,以研究生长素能否从形态学下端运输到形态学上端。
能力1 结合植物生长素的发现历程,考查科学思维能力
1.(2024·重庆期末)下列有关生长素发现历程的说法正确的是( )
[A] 达尔文实验证明了单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种化学物质,这种化学物质传递到下部的伸长区时,会造成向光面比背光面生长慢,因而出现向光性弯曲
[B] 鲍森·詹森的实验证明了胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部
[C] 拜尔的实验必须在单侧光下进行,否则不能得出支持达尔文假说的结论
[D] 温特将胚芽鞘尖端切下置于琼脂块上,通过物质的转移进一步证明了胚芽鞘弯曲生长与化学物质吲哚乙酸有关,并将其命名为生长素
B
【解析】 达尔文提出单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种影响,这种影响传递到下部的伸长区时,会造成背光面比向光面生长快,因而出现向光性弯曲;鲍森·詹森的实验证明了胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部;拜尔的实验证明了胚芽鞘弯曲生长的原因跟尖端产生的“影响”在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均匀有关,该实验需要在黑暗条件下进行;温特将胚芽鞘尖端切下置于琼脂块上,通过物质的转移进一步证明了胚芽鞘的弯曲生长与一种化学物质有关,并将其命名为生长素,此时并未得知生长素为吲哚乙酸。
2.(2024·广东茂名三模)在生长素的发现过程中,包括鲍森·詹森和温特在内的很多科学家进行了大量的实验探究。
鲍森·詹森 实验组1
实验组2
实验组3
温特 实验组
对照组
下列叙述正确的是( )
[A] 鲍森·詹森的实验中,实验组1的胚芽鞘不生长,实验组2、3的胚芽鞘向光弯曲生长
[B] 鲍森·詹森的实验能够说明,生长素分布不均是导致胚芽鞘弯曲生长的原因
[C] 温特的实验中设置对照组是为了排除琼脂对去尖端胚芽鞘生长的影响
[D] 若对温特实验组中的胚芽鞘给予单侧光照射,则胚芽鞘向光弯曲生长
C
【解析】 由图可知,鲍森·詹森的实验中,实验组1、3的胚芽鞘均无尖端,胚芽鞘不生长,实验组2的胚芽鞘向光弯曲生长;鲍森·詹森的实验说明,胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片向下传递,并不能得出“生长素分布不均是导致胚芽鞘弯曲生长的原因”的结论;温特的实验中设置对照组是为了排除琼脂对去尖端胚芽鞘生长的影响;温特的实验中,胚芽鞘无尖端,无法感受光刺激,即使给予单侧光照射,胚芽鞘也不会向光弯曲生长,但由于实验组琼脂块中含生长素,所以胚芽鞘会朝向放置琼脂块的对侧弯曲生长,可能会出现胚芽鞘向光弯曲生长的假象。
归纳总结
从胚芽鞘系列实验可以得出的结论
(1)胚芽鞘感光的部位:胚芽鞘尖端。
(2)胚芽鞘弯曲生长的部位:尖端以下的部位。
(3)生长素产生的部位:胚芽鞘的尖端。
(4)生长素横向运输的部位:胚芽鞘的尖端。
(5)胚芽鞘弯曲生长的原因:尖端下部生长素分布不均匀。
能力2 结合生长素的合成、运输与分布,考查生命观念
3.(2023·全国甲卷,2)植物激素是一类由植物体产生的,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,下列关于植物激素的叙述,错误的是( )
[A] 在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素
[B] 生长素可以从产生部位运输到其他部位发挥作用
[C] 生长素和乙烯可通过相互作用共同调节植物的生长发育
[D] 植物体内生长素可以作为催化剂直接参与细胞代谢过程
D
【解析】 生长素主要的合成部位是植物幼嫩的芽、叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素;植物激素都能由产生部位运输到作用部位;生长素浓度升高到一定值时,会促进乙烯的合成,而乙烯含量的增高,又会抑制生长素促进细胞伸长的作用,两者之间相互协调、互相配合,共同调节植物生长发育;生长素能给细胞传递调节信息,但不直接参与细胞代谢,不是催化剂,催化是酶的作用。
考点二
生长素的生理作用及特点
1.生长素的生理作用
传达信息
伸长生长
细胞分化
受体
特定基因
2.影响生长素生理作用的因素
(1)影响因素。
①浓度:一般情况下,生长素在 时促进生长,浓度 时则会抑制生长。
②细胞的成熟程度: 的细胞对生长素敏感, 细胞比较迟钝。
③器官的种类:不同器官对生长素的敏感程度不同,一般为根>芽>茎。
④植物的种类:不同种类植物对生长素的敏感程度不同,如双子叶植物对生长素的敏感度大于单子叶植物。
浓度较低
过高
幼嫩
衰老
(2)典型实例:顶端优势。
①形成原因。
促进
②解除方法: 。
③应用:果树适时修剪、茶树摘心、棉花打顶等,以增加分枝,提高产量。
去除顶芽
抑制
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修1 P94思考·讨论)对于不同的器官来说,生长素促进生长的最适浓度相同。( )
×
【提示】 不同器官对生长素的敏感程度不同,因此生长素促进生长的最适浓度不相同。
(2)(选择性必修1 P94正文)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。
( )
×
【提示】 幼嫩细胞对生长素的敏感性大于成熟细胞。
(3)(选择性必修1 P94正文)只有顶芽能够产生生长素,所以顶芽能优先生长而侧芽生长受抑制,此现象称为顶端优势。( )
×
【提示】 顶芽和侧芽都可以产生生长素,顶芽产生的生长素逐渐向下运输,导致侧芽处生长素浓度较高,发育受到抑制,因而表现出顶端优势。
(4)(选择性必修1 P94正文拓展)顶端优势、根的向地生长、茎的背地生长都说明了生长素在浓度较低时促进生长、浓度过高时抑制生长。( )
×
【提示】 茎的背地生长不能说明生长素在浓度较高时抑制生长。
(5)(选择性必修1 P94与社会的联系拓展)自然生长的雪松树冠呈塔形与激素的作用有关。( )
√
(6)(选择性必修1 P94与社会的联系拓展)用适宜浓度的生长素处理未传粉的番茄雌蕊,可得到大量番茄种子。( )
×
【提示】 生长素促进果实的发育,用适宜浓度的生长素处理未传粉番茄雌蕊,可得到无子番茄。
2.规范表达
(1)(选择性必修1 P94思考·讨论)不同浓度的生长素对茎生长的促进作用一定不同吗
【提示】 不一定,在最适浓度的两侧,会有两种不同浓度的生长素对茎产生相同的促进效果。
(2)(选择性必修1 P94与社会的联系拓展)为了避免路边的行道树长得太高,园艺工人可以采取什么措施解除顶端优势现象
【提示】 对行道树采取去顶修剪措施,抑制顶芽的发育,促进侧芽的发育。
1.生长素生理作用曲线分析
(1)生长素浓度与所起作用的曲线分析。
(2)同一植物不同器官对生长素敏感程度曲线分析。
(3)不同植物对生长素的敏感程度曲线分析。
2.茎背地生长与根向地生长的表现与原因分析
(1)表现。
(2)原因分析。
能力3 围绕生长素的生理作用及曲线模型分析,考查科学思维能力
4.(2024·北京期中)生长素具有促进植物生长等多种生理功能。下列与生长素有关的叙述,错误的是( )
[A] 植物生长的“顶端优势”现象可以通过去除顶芽而解除
[B] 顶芽产生的生长素可以运到侧芽附近从而抑制侧芽生长
[C] 生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长
[D] 在促进根、茎两种器官生长时,茎是对生长素更敏感的器官
D
【解析】 顶端优势产生的原因是顶芽产生的生长素向下运输,枝条的侧芽部位生长素浓度较高,因而使侧芽的发育受到抑制,可以通过摘除顶芽的方式解除植株顶端优势;生长素能引起生物性状的改变,是通过调控某些基因的表达来影响植物生长的;根、茎两种器官对生长素的反应敏感程度有明显差异,其中根对生长素更敏感。
5.(2024·安徽合肥模拟)为探究生长素对某植物芽生长的影响,以清水为对照,用不同浓度的生长素溶液对该植物进行喷施处理,获得芽生长1 cm所需时间,结果如图所示。下列分析正确的是( )
[A] 生长素可作为催化剂直接参与代谢过程
[B] e点浓度下的生长素对芽的抑制作用最强
[C] c点浓度下的生长素对芽的促进作用最强
[D] b和d点浓度下的生长素对芽生长的抑制作用一致
C
【解析】 生长素是植物激素,属于信息分子,给细胞传达信息,不是催化剂;
e点时,芽生长1 cm所需时间等于a点,这说明e点浓度下的生长素对芽的生长既不促进也不抑制;c点时,芽生长1 cm所需时间最少,说明c点浓度下的生长素对芽的促进作用最强;b、d点时,芽生长1 cm所需时间相同且小于a点,这说明b、d点浓度下的生长素对芽生长的促进作用一致。
考向一 从科学探究的角度,考查植物的向光性
1.(2023·山东卷,10)拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,以其幼苗为实验材料进行向光性实验,处理方式及处理后4组幼苗的生长、向光弯曲情况如图表所示。
研练真题·感悟高考
分组 处理 生长情况 弯曲情况
甲 不切断 正常 弯曲
乙 在①处切断 慢 弯曲
丙 在②处切断 不生长 不弯曲
丁 在③处切断 不生长 不弯曲
由该实验结果不能得出的是( )
[A] 结构Ⅰ中有产生生长素的部位
[B] ①②之间有感受单侧光刺激的部位
[C] 甲组的①②之间有生长素分布不均的部位
[D] ②③之间无感受单侧光刺激的部位
D
【解析】 据表格和题图可知,不切断任何部位,该幼苗正常弯曲生长,但在①处切断,即去除结构Ⅰ,生长变慢,推测结构Ⅰ中有产生生长素的部位;据表格可知,在①处切断,该幼苗缓慢生长且弯曲,而在②处切断后,该幼苗不能生长,推测①②之间含有生长素,且具有感受单侧光刺激的部位;受到单侧光照射后,甲组的①②之间生长素分布不均,最终导致生长不均匀,出现弯曲生长;在②处切断和在③处切断,两组实验结果相同:幼苗都不生长、不弯曲,说明②③之间不能产生生长素,但无法得出②③之间无感受单侧光刺激的部位。
考向二 从科学思维和科学探究的角度,考查生长素的生理作用及特点
2.(2024·河北卷,9)水稻在苗期会表现出顶端优势,其分蘖相当于侧枝。AUX1是参与水稻生长素极性运输的载体蛋白之一。下列分析错误的是( )
[A] AUX1缺失突变体的分蘖可能增多
[B] 分蘖发生部位生长素浓度越高越有利于分蘖增多
[C] 在水稻的成熟组织中,生长素可进行非极性运输
[D] 同一浓度的生长素可能会促进分蘖的生长,却抑制根的生长
B
【解析】 AUX1缺失突变体导致生长素不能正常运输,顶端优势消失,分蘖可能增多;分蘖发生部位生长素浓度过高时会对分蘖产生抑制,导致分蘖减少;在水稻成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输;根对生长素的敏感程度高于芽,同一浓度的生长素可能会促进分蘖的生长,却抑制根的生长。
3.(2021·福建卷,14)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时打顶(摘去顶部花蕾)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如图所示。
下列分析错误的是( )
[A] 打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输
[B] 打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运
[C] 打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发
[D] 打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率
B
【解析】 生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输;由题意可知,打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施利于营养物质向上部叶片转运;由题意可知,打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发;由题意和图示可知,打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率。
4.(2021·重庆卷,18)新中国成立初期,我国学者巧妙地运用长瘤的番茄幼苗研究了生长素的分布及锌对生长素的影响,取样部位及结果见表。
取样部位 生长素含量/(μg·kg-1)
对照组 低锌组
①茎尖 12.5 3.3
②茎的上部 3.7 2.5
③瘤上方的茎部 4.8 2.9
④长瘤的茎部 7.9 3.7
⑤瘤 26.5 5.3
据此分析,下列叙述错误的是( )
[A] 部位①与部位②的生长素运输方向有差异
[B] 部位③含量较高的生长素会促进该部位侧芽生长
[C] 因部位⑤的存在,部位④生长素含量高于部位③
[D] 对照组生长素含量明显高于低锌组,表明锌有利于生长素合成
B
【解析】 部位①的生长素可以进行横向运输,而部位②的则不能;生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用特点,部位③含量较高的生长素会抑制该部位侧芽生长;分析表中数据,部位④生长素含量高于部位③,部位④与部位⑤(瘤)的距离较近,推测部位④生长素含量高于③是因为部位⑤的存在;由表格分析可知,对照组生长素含量明显高于低锌组,表明锌有利于生长素合成。
(时间:30分钟 满分:38分)
基础强化练
选择题:1～6题,每题2分。
1.(生长素的生理作用|2024·成都联考)生长素是最早被人类发现的植物激素。下列叙述正确的是( )
[A] 温特通过实验证明了“影响”是一种化学物质并提取出了该物质
[B] 生长素是在幼嫩的芽、叶及发育中的种子细胞中的核糖体上合成的
[C] 茎的向光性、根的向地性均不能体现生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用
[D] 在植物的开花期喷施一定浓度的生长素可防止落花
D
【解析】 温特的实验证明了“影响”是一种化学物质,但并未提取出该物质;生长素的化学本质不是蛋白质,不在核糖体上合成;根的向地性可体现生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用特点;生长素可防止落花落果,即在植物的开花期喷施一定浓度的生长素可防止落花。
2.(植物生长素|2024·黄石一模)下列有关生长素的合成、分布、运输及生理作用的叙述,正确的是( )
[A] 生长素从形态学上端向形态学下端的极性运输过程中会消耗能量
[B] 单侧光会刺激胚芽鞘尖端产生生长素,并引起生长素分布不均匀
[C] 生长素只分布在生长旺盛的部分,如芽和根尖的分生组织等处
[D] 某浓度的生长素对茎起抑制作用,则该浓度的生长素对芽起促进作用
A
【解析】 生长素从形态学上端向形态学下端的极性运输过程属于主动运输,因此会消耗能量;胚芽鞘尖端产生生长素与光照无关,单侧光会影响其分布;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;芽对生长素的敏感性高于茎,某浓度的生长素对茎起抑制作用,则该浓度的生长素对芽也起抑制作用。
3.(生长素的运输|2024·德阳模拟)神舟十三号航天员在轨驻留六个月,开展了多项空间科学实验。若在中国空间站天和核心舱内进行植物生长素相关的实验,下列对实验结果的预测和分析,正确的是( )
[A] 不同浓度的生长素促进插条生根的数目不同
[B] 生长素能够进行极性运输和横向运输
[C] 顶芽的发育与侧芽产生的生长素有关
[D] 胚芽鞘不会发生向光弯曲生长的现象
B
【解析】 用不同浓度的生长素促进插条生根时,枝条上的生根数可能相同;在单侧光照的刺激下,生长素能够发生横向运输,生长素可发生从形态学上端向形态学下端的极性运输;在芽处生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,不能反过来运输,因此顶芽的发育与侧芽产生的生长素无关;若用单侧光刺激胚芽鞘尖端,单侧光会引起生长素分布不均匀,从而引起胚芽鞘向光弯曲生长。
4.(胚芽鞘的弯曲生长|2024·三门峡模拟)某兴趣小组的同学利用玉米胚芽鞘进行实验,将含有不同浓度生长素的琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘的一侧,一段时间后测量胚芽鞘弯曲的角度。下列叙述正确的是( )
[A] 需设置单侧光照射下没有去掉尖端的胚芽鞘作为对照组
[B] 随着琼脂块中生长素浓度的不断增大,α值逐渐变大
[C] 在微重力条件下完成该实验,胚芽鞘将直立生长不弯曲
[D] 分别在黑暗和左侧单侧光条件下进行该实验的结果基本相同
D
【解析】 本实验的自变量为生长素的浓度,因此无须设置单侧光照射下没有去掉尖端的胚芽鞘作为对照组;随着琼脂块中生长素浓度不断增大,α值先增大后减小;琼脂块中的生长素通过扩散进入胚芽鞘,在微重力条件下,胚芽鞘两侧的生长素浓度依然不一致,胚芽鞘还会弯曲生长;单侧光不影响琼脂块中的生长素分布,所以在黑暗和左侧单侧光条件下进行该实验,结果基本相同。
5.(生长素调节机理|2024·吕梁二模)生长素对植物生长发育的调节过程与跨膜激酶蛋白(TMK)密切相关。AHA蛋白是植物细胞膜上的一种质子泵,具有ATP水解酶的活性。研究发现,生长素可以诱导TMK蛋白和AHA蛋白在细胞膜上特异性结合形成复合体,激活AHA蛋白的活性,导致细胞内大量质子外流,从而引起细胞壁酸性化和细胞伸长。下列叙述错误的是( )
[A] 在芽、幼嫩的叶和发育中的种子中,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素
[B] 在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输
[C] 当下调伸长区细胞的TMK蛋白表达水平时,会增强生长素促进细胞伸长的作用
[D] 生长素导致细胞内大量质子外流的运输方式属于主动运输
C
【解析】 在芽、幼嫩的叶和发育中的种子中的色氨酸经过一系列的反应可转变成生长素;在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输;由题意可知,当下调伸长区细胞的TMK蛋白表达水平时,TMK蛋白和AHA蛋白在细胞膜上特异性结合减少,导致AHA蛋白的活性降低,细胞内质子无法大量外流,细胞壁酸性化和细胞伸长减弱;AHA蛋白具有ATP水解酶的活性,催化ATP的水解释放能量,说明质子外流是一个消耗能量的过程,因此细胞内大量质子外流的运输方式属于主动运输。
6.(顶端优势的应用|2024·辽宁二模)我国早在公元13世纪末的《农桑辑要》中已有棉花打顶和打旁心的记载;在1765年的《御题棉花图》中描绘有“摘尖”专题的图示,此后逐步发展为成套的棉花整枝技术。下列相关叙述错误的是( )
[A] “打顶”的原理是去除棉花的顶端优势,提高其结果数
[B] “打旁心”摘除侧枝顶部的芽,不利于侧枝上的分枝生长
[C] 顶端优势体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长
[D] 棉花整枝可抑制营养器官过度生长,有利于提高棉花产量
B
【解析】 顶端优势是顶芽优先生长,侧芽生长受到抑制,所以“打顶”的原理是去除棉花的顶端优势,提高其结果数;“打旁心”摘除侧枝顶部的芽,可以解除侧枝顶部的芽对侧枝上的分枝生长的抑制作用,所以“打旁心”摘除侧枝顶部的芽,利于侧枝上的分枝生长;顶端优势体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长;棉花整枝可抑制营养器官过度生长,合理分配营养,有利于提高棉花产量。
能力提升练
选择题:7～9题,每题4分。
7.(向日葵的向日性假说|2024·郑州模拟)未成熟的向日葵花序会随着太阳的移动,发生从早上向东到下午向西的变化,这一过程称为向日性。关于向日性的机理曾有两种假说:①生长素分布不均匀,茎尖向光侧生长素浓度低;②生长抑制物质黄质醛分布不均匀。下列叙述错误的是( )
[A] 基于假说①,向日葵向日性的发生不能体现生长素的作用特点
[B] 基于假说①,早晨向日葵向东弯曲是由于夜间茎尖中生长素在东侧重新积累
[C] 基于假说②,向日葵花序的茎尖背光侧黄质醛分布较少,细胞伸长较快
[D] 向日性的发生是环境因素与向日葵的基因表达产物共同控制的结果
B
【解析】 假说①认为向日葵向日性的发生是因为茎尖向光侧生长素浓度低,推测背光侧生长素浓度高,且背光侧比向光侧生长快,因此不能体现生长素的作用特点;基于假说①,早晨向日葵花序向东弯曲,推测早晨受东向光照影响,茎尖生长素发生横向运输,导致西侧生长素浓度高,生长快;假说②认为生长抑制物质黄质醛分布不均匀导致花序向光弯曲,则基于假说②,向日葵花序的茎尖背光侧黄质醛分布较少,细胞伸长较快,所以产生向日性;向日性的发生是周期性的光照改变(环境因素)与向日葵的基因表达产物共同控制的结果。
8.(植物的向性生长|2024·西安二模)图1表示将培养在琼脂培养基内的蚕豆幼苗,分别放入四个暗箱中的情况,其中②、④两个暗箱分别在顶部和右侧开孔,使光线射入;图2表示不同浓度生长素与植物生长的关系。
下列叙述错误的是( )
[A] 图1装置②中蚕豆幼苗的弯曲生长受单侧光和重力的影响,其弯曲角度比装置④中的蚕豆幼苗大
[B] 图1装置①根的生长情况是向地生长,若将装置④植株与暗箱一起匀速旋转,茎尖生长情况是弯向开孔方向生长
[C] 若图2曲线表示生长素浓度与植物幼苗的关系,当其出现向光性时,测得其背光侧的生长素浓度为2m,则其向光侧的生长素浓度范围是大于0,小于2m
[D] 若图2曲线表示生长素浓度与植物芽的关系,在顶端优势中,测得顶芽生长素浓度为m,则侧芽的生长素浓度范围是大于c
C
【解析】 重力和单侧光均可影响生长素的分布,由图可知,装置②蚕豆幼苗的弯曲生长同时受单侧光和重力的影响,装置④蚕豆幼苗的弯曲生长只受单侧光的影响,所以装置②蚕豆幼苗的弯曲角度比装置④大;由于重力的影响,近地侧的生长素浓度高于远地侧,由于根对生长素敏感,所以近地侧生长受抑制,导致装置①根的生长情况是向地生长;若将装置④植株与暗箱一起转动,则茎尖生长情况是弯向开孔方向生长;当植物幼苗表现向光性时,背光侧生长素浓度高于向光侧,且生长效应强于向光侧,若背光侧的生长素浓度为2m,则其向光侧的生长素浓度范围应大于0,小于m;在顶端优势中,顶芽产生的生长素向下运输会积累在侧芽部位,使侧芽部位的生长素浓度过高而抑制其生长,所以侧芽的生长素浓度范围是大于c。
9.(生长素的运输|2025·汕头期中)PIN基因家族表达产生的PIN蛋白家族是生长素进行极性运输的质膜输出载体。图a为拟南芥PIN蛋白转运IAA的机制示意图,图b为测得的不同类型的拟南芥对IAA或NPA(一种常见除草剂)的亲和力(Kd越小,亲和力越强),下列相关叙述错误的是( )
[A] IAA主要通过促进拟南芥细胞的伸长实现生长
[B] PIN在运输生长素时其空间构象会发生改变
[C] IAA的运输与PIN上的第145位氨基酸密切相关
[D] NPA可能与IAA竞争性结合PIN而促进植物生长
D
【解析】 IAA通过促进细胞伸长来促进拟南芥的生长;PIN是一种载体蛋白,运输物质时会发生构象改变;根据图b可知,当PIN第145位的氨基酸发生替换后,拟南芥对IAA的亲和力降低,说明IAA的运输与PIN上的第145位氨基酸密切相关;图b比较第一组和第三组实验结果可知,野生型PIN对NPA的亲和力高于对IAA,推测NPA可能与IAA竞争性结合PIN,抑制PIN对IAA的转运,从而抑制植物生长。
10.(14分)(探究生长素的作用机理|2024·潮州模拟)酸生长假说的核心观点是植物细胞通过细胞膜上的质子泵(H+-ATP酶)将质子(H+)泵入细胞壁,使细胞壁周围的环境酸化。酸化后的环境激活了细胞壁中的酶,从而导致细胞壁松弛,使细胞能够伸长。为探究生长素激活细胞膜上H+-ATP酶的机制,研究者利用基因敲除技术获得K蛋白基因敲除型(K-)和F蛋白基因敲除型(F-)拟南芥植株,研究下胚轴细胞壁pH和生长速率的关系,结果如图。回答下列问题。
(1)在茎尖中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端称为 运输,生长素等植物激素作为 ,会影响 ,从而表现出生物学效应。
极性
信息分子
基因表达
【解析】 (1)生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,称为极性运输。植物激素是调节生命活动的信息分子,通过影响基因的表达,从而表现出生物学效应。
(2)K蛋白能 (填“促进”或“抑制”)H+-ATP酶的活性,判断依据是
。
促进
K-拟南芥的细胞壁pH相对值高于野生型,生长速率相对值低于野生型
【解析】 (2)据图所示,K-拟南芥的细胞壁pH相对值高于野生型,生长速率相对值低于野生型,推测K蛋白能促进H+-ATP酶的活性,从而促进H+外流。
(3)据图分析,完善图示生长素作用机制模型。
F蛋白基因表达
K蛋白基因表达
促进H+外流
【解析】 (3)由题(2)分析可知,K蛋白能促进H+-ATP酶的活性,进而促进H+外流,使细胞壁pH下降,促进植物生长,说明生长素通过“K蛋白基因表达→直接激活H+-ATP酶→促进H+外流”途径影响细胞壁pH,进而调节植物生长;与野生型相比,F-拟南芥植株细胞壁pH相对值降低,生长速率相对值升高,推测F蛋白抑制H+外流,进而抑制植物生长,说明生长素通过“F蛋白基因表达→抑制H+外流”途径影响细胞壁pH,进而调节植物生长。
(4)依据“酸生长假说”,酸性溶液也能影响植物生长速率。以拟南芥的茎尖为实验对象,对实验组和对照组的实验处理分别是
。
对照组用蒸馏水处理,
【解析】 (4)为验证“酸生长假说”,自变量为酸性溶液的有无,因此对照组用蒸馏水处理,实验组用适宜的酸性溶液处理。
实验组用适宜的酸性溶液处理
