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第一节 生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索
必备知识 清单破
知识点 1 向光性的研究导致生长素的发现
1.植物激素:在植物体内某些部位合成,然后被运送到其他部位,在很低浓度下即可对植物生
命活动起到显著调节作用的小分子有机物。最早被人们发现的植物激素是生长素。
2.向光性
3.生长素的发现历程
实验者 图示 实验分析及结论
达尔文 父子 (1)向光性与苗尖端有关:感光部位是苗尖端,发生弯曲的部位主要在苗尖端下部
(2)推论:当幼苗暴露在单侧光下,苗尖端产生一种“影响”并向下传递,引起下部发生弯曲
波森· 詹森 从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质
拜尔 (1)苗尖端产生了一种促进生长的化学物质,向下运输;
(2)单侧光照导致这种化学物质的不对称运输,这种不对称运输导致的不均匀分布引起幼苗弯曲生长
温特 (1)燕麦幼苗尖端确实产生了一种化学物质,向下运输,促进幼苗生长,将这种物质命名为生长素;
(2)幼苗向光弯曲生长是因为背光侧的生长素浓度高于向光侧
其他科 学家 郭葛分离纯化生长素,发现其化学本质是吲哚乙酸(IAA);后来人们陆续发现了其他一些也具有生长素效应的化合物,如吲哚丁酸(IBA)等 生长素
知识点 2 生长素促进植物生长
1.两重性
知识拓展 不同植物对生长素的敏感程度分析
一般情况下,双子叶植物对生长素的敏感程度大于单子叶植物,农业生产上,常用高浓度
的生长素类似物作为除草剂,可以除去农作物中的双子叶植物类杂草。
知识点 3 生长素调节植物生长时表现出两重性
2.两重性的实例——顶端优势
(1)概念:顶芽优先生长,侧芽生长受抑制的现象。
(2)形成原因
(3)解除方法:摘除顶芽。
(4)应用:棉花打顶,果树剪枝等。
1.实验变量分析
(1)自变量:2,4-D的浓度。
(2)因变量:插枝生根的数目、长度。
(3)无关变量:处理时间、温度、光照、通气状况等。
2.插枝的方法
(1)水培法:在培养液中滴加2,4-D溶液配制成预设的浓度。
(2)土培法:在扦插前把枝条基部放进不同浓度的2,4-D溶液中浸蘸数秒钟(约5 s)。
知识点 4 探究2,4-D对插枝生根的作用
3.实验过程
特别提醒
(1)生根数少于清水组才能体现2,4-D对插枝生根的抑制作用,生根数多于清水组才能体现2,4
-D对插枝生根的促进作用。
(2)正式实验可不设置对照组,正式实验的浓度范围应在预实验生根数最多的浓度的左、右
浓度之间或在具有相同促进作用的两个浓度之间。
知识辨析
1.若对温特实验的所有实验组再给以单侧光照射,其结果都会表现为弯向光源生长,这种说法
正确吗
不正确。温特实验中所用燕麦幼苗已除去尖端,即没有感光部位,故不会出现向光生
长的现象。
2.单侧光照刺激燕麦幼苗尖端产生生长素,并且引起尖端下部生长素分布不均匀,这种说法正
确吗
不正确。生长素的产生与光照无关。
3.探究2,4-D对插枝生根的作用,正式实验和预实验都必须设置空白对照,这种说法正确吗
不正确。正式实验是在预实验的基础上进行的,可以不设置空白对照。
提示
提示
提示
4.不同浓度的生长素对某植物茎生长的作用效果也不同,这种说法正确吗
不正确。根据生长素浓度对植物茎生长的影响曲线可知,存在不同浓度的生长素对植
物茎生长作用效果相同的现象。
5.植物的向光性、顶端优势都可以体现生长素作用的两重性,这种说法正确吗
不正确。植物向光性的形成是由于背光侧生长素浓度高于向光侧,导致背光侧生长快
于向光侧,没有体现生长素作用的两重性。
提示
提示
关键能力 定点破
定点 1 幼苗弯曲生长状况分析
1.利用生长素解释植物的向光性
(1)幼苗感受光刺激的部位是尖端,发生弯曲生长的部位是尖端以下。
(2)生长素的产生和横向运输部位都是尖端。
(3)光照等因素影响生长素的横向运输,但与生长素的产生和极性运输无关。
(4)区别生长素的横向运输和极性运输
①横向运输:方向垂直于茎(或根)的纵切面,即与导管、筛管方向垂直,受到单侧光或重力影
响才能发生。
②极性运输:从植物体的形态学上端向形态学下端运输,跨膜运输方式是主动转运。
特别提醒 向光性也可能是生长抑制物分布不均的结果。
类别 处理条件 内容分析 实验结果
遮盖类 (1)生长素在尖端产生; (2)尖端感光,生长素进行横向运输; (3)生长素经极性运输方式运输至尖端下部,促进尖端下部生长 ①直立生长;
②向光弯曲生长
暗箱类 ①直立生长;
②向光(小孔)弯曲生长
插入类 生长素不能透过云母片,能透过琼脂块 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
2.常见处理条件汇总
移植类 (1)琼脂块本身对胚芽鞘的生长无影响; (2)琼脂块中的生长素可以沿重力方向扩散进入胚芽鞘; (3)琼脂块不受单侧光影响,生长素不会发生横向运输 ①直立生长;
②向左弯曲生长;
③④中IAA的含量:a=
b+c,a>b>c;
⑤向右弯曲生长
旋转类 (1)盆转,则胚芽鞘各部位均匀受光; (2)盒转、都转,则胚芽鞘仍受单侧光; (3)若植物置于转盘中心,离心作用对胚芽鞘各部位的影响相同; (4)若植物置于转盘边缘,则离心作用使生长素向远离盘心处沉积 ①直立生长;
②向小孔弯曲生长;
③向小孔弯曲生长;
④向转盘中心弯曲生长
3.判断植物“长不长、弯不弯、弯曲方向”
特别提醒 判断生长素的有无,一看有没有产生部位,二看有没有人为施加。
典例 如图表示用燕麦胚芽鞘进行的系列实验(“→”表示光照方向),下列叙述错误的是 ( )
A.a、b的生长素浓度相等,胚芽鞘①将直立生长
B.胚芽鞘②将向右侧弯曲生长,胚芽鞘③将直立生长
C.胚芽鞘④⑥直立生长,胚芽鞘⑤向右弯曲生长
D.装置⑦和⑧中植株都会向暗箱开孔处弯曲生长
D
解析 据图分析①~⑧的处理,判断生长情况,如下表所示:
组别 分析 生长情况
① 胚芽鞘尖端匀速旋转,a、b中生长素浓度相等 直立生长
② 胚芽鞘没有尖端,不受单侧光影响;左侧放置含生长素的琼脂块 向右弯曲生长
③ 胚芽鞘尖端被遮盖,不受单侧光影响 直立生长
④ 云母片阻断了生长素在尖端的横向运输,尖端下部生长素分布均匀 直立生长
⑤ 云母片在尖端下部的右侧,尖端下部左侧含生长素,生长快;右侧不含生长素,不生长 向右弯曲生长
⑥ 尖端产生的生长素能透过琼脂片运输到尖端下部,且胚芽鞘接受的是竖直方向的光照(不是单侧光),生长素不会发生横向运输 直立生长
⑦ 装置中只有植物旋转,植物各个部位均匀接受光照 直立生长
⑧ 整个装置都旋转,茎尖只能接受小孔方向的光照 弯向小孔生长
1.分析不同浓度的生长素对同一器官的影响
该图体现生长素作用的两重性(低浓度时促进生长,浓度太高则会抑制生长,甚至导致植
物死亡)。
定点 2 分析生长素作用的两重性及相关曲线
位置 分析
a点 既不促进也不抑制
ac段 随着生长素浓度升高,生长素对植物生长的促进作用加强
c点 促进生长的最适浓度
ce段 仍表现为促进作用,只是随着生长素浓度升高,生长素对植物生长的促进作用减弱
e点 既不促进也不抑制
e点后 开始表现抑制作用,且随生长素浓度升高,生长素对植物生长的抑制作用增强
b、d点 生长素浓度虽然不同,但促进效果相同
2.分析不同器官对生长素的敏感度
(1)图中生长素浓度为a时,促进甲、乙生长。
(2)生长素浓度为b时,抑制甲生长,但促进乙生长。
(3)图中甲器官出现生长抑制对应的生长素浓度小于乙器官的,所以甲对生长素的敏感度大
于乙,生长素对甲的作用更容易体现其作用的两重性。
典例 请回答下列与生长素有关的问题:
甲 乙
(1)从图甲中可以看出,对茎促进作用最适宜的相应浓度的生长素,对根表现为抑制作用,说明
。
(2)从图乙中可以读到以下信息:曲线中H点促进生长,最适的生长素浓度为g,在OH段随生长
素浓度升高, ,在HC段随生长素浓度升高, 。
(3)若植物幼苗出现向光生长,且测得其向光一侧生长素浓度为m,则其背光一侧生长素浓度
范围应为 。
植物不同器官对生长素的敏感程度不同
促进作用增强
促进作用减弱
大于m,小于f
解析 (1)从图甲中可以看出植物不同器官对生长素的敏感程度不同,根最为敏感,其次是芽,
茎最不敏感。(2)图乙中,OC段(不包括O、C两点)对应生长素浓度都表现为促进作用,只是
HC段(不包括C点)随生长素浓度升高,促进作用减弱,生长素浓度大于i(C点以后)才表现为抑
制作用。 (3)向光弯曲生长的幼苗中,背光侧生长素浓度高于向光侧,故向光侧的生长素浓度
为m时,背光侧生长素浓度范围应大于m、小于f。
1.验证生长素的产生部位在尖端
(1)实验组:取放置过胚芽鞘尖端的琼脂块,置于去掉尖端的胚芽鞘一侧(如图甲)。
(2)对照组:取未放置过胚芽鞘尖端的空白琼脂块,置于去掉尖端的胚芽鞘一侧(如图乙)。
定点 3 与生长素有关的实验设计
(2)实验现象:甲胚芽鞘直立生长,乙胚芽鞘向光弯曲生长。
2.验证胚芽鞘的感光部位在尖端
(1)自变量:受光部位(锡箔遮盖法)。
(2)实验现象:甲和丙胚芽鞘向光弯曲生长,乙胚芽鞘直立生长。
3.验证生长素的横向运输发生在尖端
(1)自变量:隔断部位(云母片插入法)。
4.验证生长素的极性运输(只能从形态学上端向形态学下端运输)
(1)实验操作
(2)实验现象:甲胚芽鞘向右弯曲生长,乙胚芽鞘既不生长也不弯曲。
5.探究顶端优势的产生原因
6.探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度
(1)实验分析
①重力和单侧光都能引起生长素的横向运输,要探究两者影响程度的大小,必须让重力、单
侧光引起的横向运输方向相反。
②实验中,重力使横放植株的生长素向下运输,则单侧光需置于下方,使横放植株的生长素向
上运输。
(2)实验操作:如图所示(注:A盒下侧有开口,可以进光)。
(3)结果预测及结论
①若A、B中幼苗都向上弯曲生长,只是B向上弯曲程度大,则说明重力对生长素分布的影响
大于单侧光。
②若A中幼苗向下弯曲生长,B中幼苗向上弯曲生长,则说明单侧光对生长素分布的影响大于
重力。
③若B中幼苗向上弯曲生长,A中幼苗水平生长,则说明单侧光与重力对生长素分布的影响相
同。
典例 某同学取一段玉米胚芽鞘,切去顶端2 mm,在上端放一块含有生长素的琼脂块,下端放
一块不含生长素的琼脂块(如图甲所示,胚芽鞘形态学上端朝上)。一段时间后,检测发现下端
的琼脂块中有了生长素(如图乙所示)。该同学就此实验得出结论:①下端琼脂块中的生长素
来自上端的琼脂块;②生长素在胚芽鞘中只能从形态学上端运输到形态学下端。下列关于这
个实验与结论的评价正确的是 ( )
A.该实验只能得出结论②
B.这个实验设计严密,实验与结论间推理正确
C.如果增加一组胚芽鞘的形态学上端朝下的实验就可以得出结论②
D.这个实验的结论应该是生长素不能从形态学上端运输到形态学下端
C
解析 在胚芽鞘、幼茎和幼根中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端(极性运输),而
不能反过来运输。由图中实验结果可以看出,上端琼脂块中的生长素能够运输到下端琼脂
块,说明生长素可以从形态学上端运输到形态学下端。但是该实验缺少一组对照实验,即将
胚芽鞘倒置,其他处理相同,观察上端琼脂块中的生长素能否运输到下端琼脂块中,因此该实
验不能得出结论②,这个实验的结论应该是生长素能从形态学上端运输到形态学下端,C正确。
1.插条的选择及处理
(1)插条的选择:插条规格对探究实验效果影响很大。最好选取生长旺盛的1年生枝条(形成层
细胞分裂能力强,且发育快、易成活),选取部位以枝条中部最好,基部较差。
(2)插条的处理
①枝条的形态学上端要削成平面,下端要削成斜面,这样在扦插后可增大吸水面积,减小失水
面积,促进插条成活。
②每一枝条留3~4个芽,所选枝条的芽数尽量一样。
③处理时插条上下端不能颠倒,否则插条不能成活。
定点 4 “探究2,4-D对插枝生根的作用”实验分析
实验现象 原因分析
插枝不能生根 (1)枝条所带叶片较多,蒸腾作用过强,失水太多;
(2)枝条上幼芽、幼叶保留过多,本身合成一定浓度的生长素,用药液处理后形态学下端处于高浓度的生长素抑制状态;
(3)配制的营养液缺乏营养元素或缺氧;
(4)没有分清形态学上端和形态学下端,枝条倒插
插枝生根过少 配制2,4-D溶液时,组别少、浓度梯度大
2.实验现象分析
典例 甲同学为探究不同浓度的2,4-D溶液对月季插枝生根的影响,他首先配制了一系列浓度
梯度的2,4-D溶液,然后分别将一枝插枝浸泡在等体积的清水和这一系列浓度梯度的2,4-D溶
液中,放在适宜条件下培养,统计各插枝生根数,结果如图,请据图回答:
(1)你认为甲同学的实验设计是否合理 。请说明理由:
。
不合理
该实验每组只用一枝插枝,
实验结果具有偶然性
(2)乙同学认为该实验不能说明促进月季插枝生根的最适2,4-D溶液浓度为10-10 mol/L。为了
探究促进月季插枝生根的最适2,4-D溶液的精确浓度范围,乙同学在甲同学的实验基础上重
新设计了实验,请帮他完成简要的实验设计步骤。
①配制一系列浓度范围在 mol/L之间的等浓度梯度的2,4-D溶液。
②将插枝平均分成若干组,每组 枝,将每组的枝条分别浸泡在这一系列等浓度梯度的2,
4-D溶液中,在 的条件下培养,统计各组插枝生根数。
解析 该实验是探究不同浓度的2,4-D溶液对月季插枝生根的影响,自变量是2,4-D溶液的浓
度,因变量是月季插枝生根数,其他条件均为无关变量,无关变量应保持相同且适宜,在正式实
验前,需先进行预实验,与其他浓度的2,4-D溶液相比,10-10 mol/L的2,4-D溶液促进插枝生根的
效果较好,但不一定是最适浓度。探究促进月季插枝生根的最适2,4-D浓度,还应在10-11~10-9
mol/L范围内设置浓度梯度更小的实验。在实验过程中应该用多枝插枝,避免实验结果的偶
然性。
10-11~10-9
若干
相同且适宜第2课时 生长素调节植物生长时表现出两重性
基础过关练
题组一 探究2,4-D对插枝生根的作用
1.我国宋代著作《种艺必用》中记载:“凡嫁接矮果及花,用好黄泥晒干,筛过,以小便浸之。又晒干,筛过,再浸之。又晒又浸,凡十余次。以泥封树枝……则根生。”结合所学知识,对促进枝条生根起重要作用的物质及其作用最可能是( )
A.小便中的无机盐,营养
B.小便中的有机物,调节
C.黄泥中的无机盐,营养
D.黄泥中的有机物,调节
2.下列关于“探究2,4-D对插枝生根的作用”活动的叙述,正确的是( )
A.本实验只能用水培法不能用土培法
B.不同浓度的2,4-D对生根的效果肯定不同
C.2,4-D具有催化作用,促进枝条生根
D.实验结果未必能说明低浓度的2,4-D促进生根,高浓度的2,4-D抑制生根
3.2,4-D具有促进插枝生根的作用。某兴趣小组为了探究促进插枝生根的最适2,4-D浓度,进行了预实验和正式实验,下列相关叙述错误的是( )
A.植物体内能合成与2,4-D功能类似的植物激素
B.预实验所使用的2,4-D浓度梯度比正式实验的浓度梯度大
C.预实验必须设置空白对照组,正式实验也需要设置空白对照组
D.利用土培法处理插枝时,所使用的2,4-D溶液的浓度较大
4.下列关于“探究2,4-D对插枝生根的作用”活动的叙述,不正确的是( )
A.2,4-D浓度是实验的自变量
B.实验前插枝均需在蒸馏水中浸泡以去除内源生长素
C.实验中应注意找准插枝的形态学上下端,防止颠倒
D.插枝均应剪去多数叶片以减弱蒸腾作用
5.(易错题)用三种不同浓度的2,4-D溶液处理某植物插枝使其生根,结果如表。下列叙述错误的是( )
组别 清水 浓度a 浓度b 浓度c
根的总长度(mm) 15 21 39 8
A.实验中用于扦插的枝条可能带有幼叶或芽
B.浓度c一定高于浓度a
C.促进插枝生根的最适浓度介于浓度a与b之间
D.2,4-D处理时间的长短属于本实验的无关变量
6.某生物兴趣小组采用水培法来探究不同浓度的2,4-D对某植物插条生根的影响,在预实验的基础上设计细致的正式实验,结果如下表。下列叙述错误的是( )
2,4-D 浓度(g/L) 0 2.55× 10-6 2.55× 10-5 2.55× 10-4 2.55× 10-3 2.55× 10-2
平均生 根数(条) 18 24 38 29 27 15
A.浓度为2.55×10-2 g/L的2,4-D溶液会抑制该植物插条生根
B.促进该植物插条生根的最适浓度为2.55×10-5 g/L左右
C.预实验是为正式实验摸索适宜的浓度范围
D.用水培法处理插条可用购买的含植物激素的营养液按一定比例配制
题组二 生长素作用的两重性
7.下列叙述正确的是( )
A.生长素的作用具有两重性,不同浓度的生长素,其促进作用一定不同
B.植物向光生长与顶端优势都体现了生长素作用的两重性
C.生长素能促进果实的生长,所以可以通过喷洒一定浓度的生长素溶液来防止落花落果
D.植物激素与动物激素一样,都是由特定的器官产生的微量的具有调节作用的物质
8.下图为不同浓度生长素的作用效果图,下列分析正确的是( )
A.甲、乙可分别表示同一植物同一器官中的老细胞、幼嫩细胞
B.B点所对应的生长素浓度抑制甲的生长,促进乙的生长
C.甲、乙可分别表示单子叶植物、双子叶植物
D.甲、乙可分别表示同一植物的根、茎
9.某同学对处于图中状态Ⅰ的植物进行了某种处理,处理后若干天该植物的生长状态如图中Ⅱ。该同学进行的操作及该操作对b处生长素浓度的影响是( )
A.切除a,造成b处生长素浓度降低
B.切除a,造成b处生长素浓度升高
C.切除c,造成b处生长素浓度降低
D.切除c,造成b处生长素浓度升高
10.(经典题)一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时会抑制生长。为探究这种抑制作用是指使植物不再生长,还是使其生长比正常情况缓慢,以植物胚芽鞘为实验材料,进行如下实验。
(1)实验过程:
①把生长状况一致、 的若干植物胚芽鞘平均分成 组,置于相同培养液中;
② ,进行避光培养;
③一段时间,测定每组 。
(2)实验结果:
(3)实验结论:
。
能力提升练
题组 生长素作用的两重性
1.探究不同浓度的生长素类似物对植物插条生根的影响实验,获得了以下实验数据。下列有关叙述错误的是( )
A.本实验中,因变量是生根数和根长度
B.图中实验结果体现了生长素类似物对植物插条生根的作用具有低浓度促进、高浓度抑制的特点
C.浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为YD.将浓度Z溶液不同程度稀释后,重复上述实验,其作用效果不可能达到浓度Y的促进效果
2.同一植株的不同器官或同一器官不同部位的生长素浓度往往不同。如图表示不同生长素浓度下该幼苗各器官的生长效应,下列叙述正确的是( )
A.图中能够同时促进茎和芽生长的生长素浓度范围是10-10~10-2 mol/L
B.图中G点表示的生长素浓度抑制根、芽、茎生长
C.可分别用B、D点的生长素浓度表示顶端优势中顶芽和侧芽的生长素浓度
D.摘除顶芽后,所有侧芽的生长抑制均被解除
3.如图为不同浓度生长素对植物根生长的影响,据图分析,下列叙述正确的是( )
A.若纵坐标表示茎生长单位长度所需的时间,则曲线图将右移
B.a~b段随生长素浓度增加抑制作用增强
C.d点是促进根生长的最适浓度
D.若不添加外源生长素,根将停止生长
4.对某玉米矮秆突变体喷施不同浓度的生长素,在生长各阶段测定该矮秆突变体以及同期正常野生型植株的株高,计算株高差值,结果如表。下列分析错误的是( )
不同浓度生长素处理野生型与突变型玉米幼苗株高的差值(cm)
激素 类型 喷施后 时间/d 激素浓度/(mg·L-1)
0 50 100 150
生长素 (IAA) 10 10.06 8.68 7.17 8.19
20 13.29 11.30 9.94 11.21
30 18.46 14.93 11.83 14.47
A.生长素是色氨酸经一系列反应转化来的吲哚乙酸
B.喷洒适宜浓度的生长素可促进矮秆植株的生长
C.据表分析,生长素浓度过高会抑制矮秆植株的生长
D.生长素合成不足可能不是该突变体矮化的主要原因
5.兴趣小组为探究生长素对绿豆芽生长的影响,选取长势相同的绿豆芽,用不同浓度生长素溶液和清水分别进行处理。一段时间后,测量不定根数量和胚轴长度,计算生长素处理组与清水组的差值,结果如图。下列相关分析错误的是( )
A.10-6 g/mL IAA处理组的胚轴依然生长
B.10-7 g/mL IAA处理根和胚轴的不同结果体现了IAA作用的两重性
C.10-10 g/mL IAA处理促进了不定根的生根
D.清水处理组作为对照排除了植物自身内源激素对实验的影响
6.研究人员对生理状况相同的水稻的根用不同强度的单侧光照射相同时间后,生长状况如图1所示,黑暗、弱光、强光条件下测得的α分别为0°、17.5°、35.5°。
图1
已知光照不会影响生长素的合成,研究人员测定不同处理后根尖向光侧和背光侧的生长素含量,结果如图2所示。以下分析错误的是( )
图2
A.由图1结果可知,水稻根具有背光生长的特性
B.与弱光相比,强光对生长素分布的影响程度更大
C.水稻根向光侧生长素含量下降仅与生长素向背光侧运输有关
D.水稻根在单侧光照射后的生长状况可能与生长素对根作用的两重性有关
7.为研究IAA(生长素)对番茄子房发育成果实的调节,科研人员做了下列实验。
(1)科研人员将处于花蕾期去雄的番茄花平均分成4组进行实验,实验处理及结果见下表。
组别 1组 2组 3组 4组
实验处理 授粉 未授粉
不涂抹 IAA 不涂抹 IAA 在子房 上涂抹IAA 在花柄 上涂抹IAA
果实平均 重量(g) 4.1 0 5.3 0
①1组番茄花发育成果实,其子房生长所需的生长素主要来自发育中的 。
②比较2、3组实验结果,表明 。
③依据3、4组实验结果,推测IAA不能 。
(2)根据上述推测,科研人员认为芽产生的生长素并不用于调节子房发育成果实。为
此,科研人员建立了如图所示的研究模型。请利用该模型,完成验证该推测的实验方案并预期结果。
实验处理 放射性检测结果比较
3H-IAA NPA a段 b段 c段 d段
Ⅰ组 施加 施加 Ⅰ组=Ⅱ组 Ⅰ组< Ⅱ组
Ⅱ组
注:NPA为生长素运输阻断剂。
①表中Ⅰ组应在图的 (填“1”“2”或“3”)处施加3H-IAA,在 (填“1”“2”或“3”)处施加NPA。
②Ⅱ组“ ”处的处理从左到右依次应为 、 。
③请填写a、b段的预期结果:a段 ;b段 。
答案与分层梯度式解析
第2课时 生长素调节植物生长时表现出两重性
基础过关练
1.B 反复晒、浸的目的是增加黄泥中来自小便的某物质的含量,该物质能促进枝条生根,很可能是起调节作用的生长素类有机物,B符合题意。
2.D 本实验可用水培法,也可用土培法,土培法要注意避免对根的伤害,A错误。
2,4-D是生长素类似物,起调节作用,没有催化作用,C错误。该实验能否说明低浓度的2,4-D促进生根,高浓度的2,4-D抑制生根,要根据设计的浓度范围,将实验组结果与对照组结果进行比较才能得出相应结论,D正确。
3.C 2,4-D是一种人工合成的生长素类似物,植物体内能合成生长素,A正确;预实验设置的2,4-D浓度梯度较大,正式实验设置的2,4-D浓度梯度较小,B正确;预实验必须设置空白对照组,经预实验后,正式实验中可不再设置空白对照组,C错误;土培法中,在扦插前把枝条基部放进不同浓度的2,4-D溶液中浸蘸数秒钟,使用的2,4-D溶液的浓度较大,D正确。
4.B 实验前插枝不需在蒸馏水中浸泡,B错误;实验中应注意找准插枝的形态学上下端,将插枝的形态学下端浸泡或浸蘸在2,4-D溶液中,C正确。
5.C 由于用于扦插的枝条在清水中也能生根,且带幼叶或芽的枝条能产生生长素,促进枝条生根,所以实验中用于扦插的枝条可能带有幼叶或芽,A正确;不同浓度的生长素类似物促进生根的效果不同,表现出低浓度时促进生根,高浓度时抑制生根,且根据实验结果:浓度a时起促进作用,浓度c时起抑制作用,可知浓度c一定高于浓度a,B正确;根据题表实验结果不能确定促进插枝生根的最适浓度在浓度a和b之间,C错误。
6.D 用浓度为2.55×10-2 g/L的2,4-D溶液处理的插条平均生根数小于对照组,说明浓度为2.55×10-2 g/L的2,4-D溶液会抑制该植物插条生根,A正确;该实验中用浓度为2.55×10-5 g/L的2,4-D溶液处理的插条平均生根数最多,故促进该植物插条生根的最适浓度为2.55×10-5 g/L左右,B正确;在正式实验前进行预实验可以为进一步的实验摸索条件,也可以检验实验设计的科学性和可行性,以免由于设计不周,盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费,C正确;用水培法时,可在培养液中滴加2,4-D溶液配制成预设的浓度,培养液可以用购买的不含植物激素的营养液按一定比例配制,D错误。
7.C 若两种不同浓度的生长素分别处于最适浓度的两侧,其促进作用可能相同,A错误;植物向光生长是因为向光侧生长素少,背光侧生长素多,向光侧生长速度慢于背光侧,但生长素的作用均表现为促进,没有体现生长素作用的两重性,B错误;一定浓度生长素可促进果实生长,防止落花落果等,C正确;植物激素的分泌没有专门的器官,D错误。
8.D 题图中甲对生长素的敏感性高于乙。分析A、C、D选项,如表:
对生长素的敏感性 选项分析
同一器官不同发育期对生长素的敏感性不同 幼嫩细胞>老细胞 甲表示幼嫩细胞,乙表示老细胞,A错误
不同植物对生长素的敏感性不同 双子叶植物>单子叶植物 甲表示双子叶植物,乙表示单子叶植物,C错误
同一植物不同器官对生长素的敏感性不同 根>芽>茎 甲表示根,乙表示茎,D正确
B点所对应的生长素浓度促进甲的生长,也促进乙的生长,B错误。
9.A 题图中的a是顶芽,b、c是侧芽。对处于图中状态Ⅰ的植物进行了某种处理,处理后若干天该植物的生长状态如图中Ⅱ,Ⅱ中的侧芽生长发育为侧枝,说明植物的顶端优势被解除,所进行的操作应该是切除顶芽,使侧芽生长素浓度降低,A正确。
10.答案 (1)同一物种 8 配制系列浓度梯度的生长素,分别加入各组别培养液中 胚芽鞘的延伸长度 (3)生长素浓度过高使植物生长比正常情况缓慢
解析 实验要遵循单一变量原则和对照原则。由图可知,有7个施加不同浓度IAA的实验组和1个不加IAA的对照组,故实验共分8组。把生长状况一致、同一物种的胚芽鞘平均分成8组,置于相同培养液中;配制系列浓度梯度的生长素,分别加入各组别培养液中,进行避光培养。据图可知,对照组的延伸长度是6 mm,当生长素浓度较高时,也有延伸长度,但延伸长度低于6 mm,说明生长素浓度过高时,植物也在生长,只是生长速度比正常情况缓慢。
能力提升练
1.D 据题图分析可知,该实验的自变量是生长素类似物的浓度,因变量是生根数和根长度,A正确。题图所示生长素类似物浓度为X和Y时,生根数与根长度大于对照组,说明浓度为X、Y的生长素类似物对插条生根具有促进作用;生长素类似物浓度为Z时,生根数与根长度小于对照组,说明浓度为Z的生长素类似物对插条生根具有抑制作用,B正确。由于生长素类似物对植物插条生根的作用具有两重性,故浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为X2.C 题图中能够同时促进茎和芽生长的生长素浓度范围是10-10~10-6 mol/L,A错误;G点表示的生长素浓度抑制根、芽的生长,促进茎的生长,B错误;顶端优势的发生原因是顶芽合成的生长素向下运输使侧芽附近生长素浓度较高,侧芽生长受抑制,故可用B、D点表示顶端优势中顶芽和侧芽的生长素浓度,C正确;去除顶芽后,不是所有侧芽的生长抑制均被解除,D错误。
3.A 茎的敏感程度比根低,若纵坐标表示茎生长单位长度所需的时间,则曲线图将右移,A正确;a~b段随生长素浓度升高,根生长单位长度所需时间变短,说明a~b段随生长素浓度增加,促进作用增强,B错误;b点时根生长单位长度所需时间最短,故此时为促进根生长的最适浓度,C错误;植物可自发产生生长素,故即使不添加外源生长素,根也不会停止生长,D错误。
4.C 与对照组相比,表中三种生长素浓度下野生型与突变型玉米幼苗株高的差值都比对照组小,说明矮秆植株的株高增加,则这三种浓度下的生长素都可以促进矮秆植株的生长,B正确。表中没有更高生长素浓度的作用结果,无法判断生长素浓度过高是否会抑制矮秆植株的生长,C错误。与生长素浓度100 mg·L-1相比,生长素浓度为150 mg·L-1时,野生型与突变型玉米幼苗株高的差值增大,说明促进作用减弱,故生长素合成不足可能不是该突变体矮化的主要原因,D正确。
5.B 据题图可知,10-6 g/mL IAA处理组,胚轴长度差值小于0,说明该浓度下IAA抑制了胚轴的生长,但胚轴依然生长,只是比对照组短,A正确;IAA作用的两重性是指对同一器官,低浓度促进,高浓度抑制,10-7 g/mL IAA处理下根和胚轴的不同结果,表示根和胚轴对IAA的敏感程度不同,不能体现IAA作用的两重性,B错误;据题图可知,10-10 g/mL IAA处理,不定根总数差值大于0,因此该浓度的IAA促进不定根的生根,C正确;清水处理组作为对照排除了植物自身内源激素对实验的影响,D正确。
6.C 根据弯曲角度可知,与弱光相比,强光对生长素分布的影响程度更大,单侧光照射后,根背光侧生长素浓度过高,抑制背光侧生长,根向光侧生长素浓度较低,促进向光侧生长,导致根背光生长,体现了生长素对根作用的两重性,D正确。分析图2数据如下表:
组别 向光侧生长素含量(ng·g-1) 背光侧生长素含量(ng·g-1) 生长素总量(ng·g-1)
黑暗组 350 350 700
弱光组 138.2 401.6 539.8
强光组 92.2 414.4 506.6
根据以上分析可知,光照条件下生长素总量减少,即单侧光引起了生长素的分解(光照不会影响生长素的合成);同时单侧光照射后,背光侧生长素含量大于黑暗组,即单侧光引起生长素由向光侧向背光侧运输,C错误。
7.答案 (1)①胚 ②子房发育成果实需要IAA ③从花柄运输到子房 (2)①1 2 ②施加 不施加 ③Ⅰ组>Ⅱ组 Ⅰ组<Ⅱ组
解析 (1)2、3组的不同在于是否在子房上涂抹IAA,比较2、3组实验结果可知,子房发育成果实需要IAA;4组涂抹IAA的部位为花柄,果实平均重量为0,故IAA不能从花柄运输到子房。(2)芽产生的生长素从形态学上端向形态学下端运输的方式是极性运输,根据实验模型图,表中Ⅰ组应在题图的1处施加3H-IAA,在2处施加NPA。与Ⅰ组形成对照,Ⅱ组“ ”处的处理从左到右依次应为施加、不施加。两组处理及IAA运输情况见图,可知:Ⅰ组IAA运输被阻断,集中分布在a段(放射性大)。
15第五章 植物生命活动的调节
第一节 生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索
第1课时 生长素的发现、生长素促进植物生长
基础过关练
题组一 生长素的发现过程
1.下列是关于植物生长素发现过程的一些说法,错误的是( )
A.达尔文父子设计简单而富有创造性的实验来证实人们熟视无睹的现象
B.如果波森·詹森用玻璃片代替明胶块,苗尖端产生的影响也能传递给下部
C.温特用实验证实了植物的向光性确实和某种化学物质的分布不均匀有关
D.幼苗的向光生长与生长素的分布有关
2.温特利用幼苗进行实验,其部分操作及结果如下图所示。据此分析,可得出的结论是( )
A.苗尖端能产生促进生长的物质
B.生长素具有促进幼苗生长的作用
C.幼苗的向光性与苗尖端有关
D.空白琼脂块能够抑制幼苗的生长
3.植物学家波森·詹森将一明胶块或云母片插在苗尖端和其下部之间,给予单侧光照射,一段时间后结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.①组插在苗尖端和其下部之间的是明胶块
B.若将②组放在黑暗处将会直立生长
C.该实验可以推测有一种化学物质由苗尖端向下传递
D.①与②的结果不同在于化学物质能够透过明胶块但不能透过云母片
4.下图所示为用幼苗进行的向光性实验。请据图回答下列问题。
(1)不生长也不弯曲的是 ;生长且向光弯曲的是 ;生长但不弯曲的是 ;生长且向左弯曲的是 。
(2)该实验可证明生长素的产生部位和幼苗感受光刺激的部位是 ,幼苗发生弯曲的部位是 。
题组二 生长素的作用、分布、合成与运输
5.在高等植物体内,生长素通过韧皮部的运输方式属于下列哪一种( )
A.极性运输 B.主动转运
C.自由扩散 D.易化扩散
6.(易错题)下列关于植物生长素的叙述,错误的是( )
A.生长素在细胞水平上可以促进细胞伸长、影响细胞的分裂和分化
B.在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素
C.生长素的极性运输需要消耗细胞释放的能量
D.在植物体内生长素只能从形态学上端运输到形态学下端
能力提升练
题组一 不同处理下幼苗的生长状况
1.以下是关于胚芽鞘的甲、乙、丙三组实验,请据图判断分析,下列叙述正确的是( )
A.甲组中胚芽鞘生长情况是②直立生长,①③④向光弯曲生长
B.乙组中胚芽鞘生长情况是①直立生长,②向右弯曲生长
C.乙组中a、b、c琼脂块中生长素含量的大小为b>a>c
D.丙组中胚芽鞘生长情况是①②直立生长,③向光弯曲生长
2.科研人员以玉米胚芽鞘和琼脂块为材料进行如图实验,图1琼脂块中的数值为在图2中测定出的弯曲角度θ值,下列叙述正确的是( )
A.琼脂块中生长素的含量是上述实验的自变量
B.胚芽鞘的弯曲角度θ值的大小可反映琼脂块中生长素含量的多少
C.单侧光使胚芽鞘尖端的生长素发生极性运输
D.据图推测,单侧光照射不影响胚芽鞘中生长素的含量
题组二 生长素的产生及运输
3.生长素极性运输的化学渗透偶联学说的基本观点:生长素以弱酸的形式经输入载体协同运输(能量由跨膜质子电位提供)进入细胞,在细胞质中生长素主要以离子形式存在并积累。离子形式的生长素通过分布于细胞基部的输出载体顺浓度梯度输出细胞,正是由于输出载体在细胞中的极性分布决定了生长素的极性运输。下列叙述错误的是( )
A.植物体内的生长素多为IAA,合成它的原料是色氨酸
B.若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,可利用其抑制剂设计实验
C.生长素的输入、输出载体都能转运生长素,空间结构相同
D.生长素的极性输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中
4.科学研究发现,某植物茎段再生时,根总是由近根端长出,叶从近苗端长出(如图所示),这种现象被称为极化再生。下列说法不合理的是 ( )
A.茎段近根端属于形态学的下端,近苗端属于形态学的上端
B.茎段截取后近根端的生长素向近苗端运输
C.极化再生过程中发生了细胞分裂与细胞分化
D.生长素对离体茎段细胞的生长具有重要调节作用
5.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
6.(经典题)某同学为了探究“生长素是如何从产生部位运输到植物体全身的”,进行了如下实验:取玉米胚芽鞘,切去顶端2 mm,进行如图所示处理(注:实验开始前,接收生长素的琼脂块都不含生长素)。
(1)实验过程中切去胚芽鞘顶端2 mm的原因是 。
(2)检测①②实验中接收生长素的琼脂块,其中含有生长素的是 (填序号),可以得出的结论是 。
(3)有人提出“生长素的极性运输与重力无关”的观点。①②③④四个实验中,最适合判断该观点是否正确的一组对照实验是 ,若实验结果为 ,则该观点正确。
(4)事实上,即使实验后的接收生长素的琼脂块中含有一定浓度的生长素,用一般的理化方法也很难检测出来。可将实验后的接收生长素的琼脂块放在 ,如果 ,则说明该琼脂块中含有一定浓度的生长素。
答案与分层梯度式解析
第五章 植物生命活动的调节
第一节 生长素的发现开启了人类 对植物激素调节的探索
第1课时 生长素的发现、生长素促进植物生长
基础过关练
1.B 达尔文父子的实验证明,单侧光照射使苗尖端产生一种“影响”并向下传递,引起下部发生弯曲,他们设计简单而富有创造性的实验来证实人们熟视无睹的现象,A正确;波森·詹森的实验证明,从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质,由于该化学物质(生长素)不能透过玻璃片,故如果波森·詹森用玻璃片代替明胶块,苗尖端产生的“影响”就不能传递给下部,B错误;温特的实验证实了植物的向光性确实和某种化学物质的分布不均匀有关,且温特将这种化学物质命名为生长素,提出幼苗的向光性是因为背光侧的生长素浓度高于向光侧,C、D正确。
2.A 分析题图可知,该实验的自变量是琼脂块是否放置过苗尖端,因变量是幼苗是否生长,故得出的结论是苗尖端能产生促进生长的物质,A正确。该实验不能得出促进幼苗生长的物质是生长素,B错误。温特实验是在黑暗的条件下进行的,所以无法得出幼苗的向光性与苗尖端有关,C错误。题图中放置空白琼脂块的幼苗不生长,但无法得出空白琼脂块能够抑制幼苗的生长的结论,D错误。
3.B 明胶块不影响生长素的运输而云母片能阻断生长素的运输,单侧光照射一段时间后①组幼苗向光弯曲生长,说明①组幼苗的尖端接受到单侧光刺激后,尖端产生的生长素能从向光侧向背光侧运输,且尖端产生的生长素能向下运输,推知①组插在苗尖端和其下部之间的是明胶块;②组幼苗不弯曲不生长,推知②组插在苗尖端和其下部之间的是云母片,A、D正确。由于云母片能阻断生长素的运输,因此若将②组放在黑暗处,则②组与有光时一样不弯曲不生长,B错误。
4.答案 (1)C B A、D E (2)幼苗尖端 幼苗尖端下方
解析 (1)分析题中实验,结果如下:
实验 实验处理 实验分析与结果
实验A 尖端用锡箔罩住,并给予单侧光照射 尖端不能感受单侧光,生长素均匀分布,幼苗直立生长
实验B 尖端下方用锡箔罩住,并给予单侧光照射 尖端可以感受单侧光,生长素浓度背光侧高于向光侧,幼苗向光弯曲生长
实验C 去掉尖端,并给予单侧光照射 没有生长素的产生,幼苗不生长不弯曲
实验D 去掉尖端后,在幼苗切面的正上方放置含有生长素的琼脂块,并给予单侧光照射 琼脂块不能感光,生长素在尖端下部分布均匀,幼苗直立生长
实验E 去掉尖端后,在幼苗切面的右侧放置含有生长素的琼脂块 右侧生长快,幼苗向左弯曲生长
(2)由实验可知,有尖端的幼苗生长,无尖端的幼苗不生长,说明生长素的产生部位是幼苗尖端,由实验A、B可知,幼苗感受光刺激的部位是幼苗尖端。比较该实验中幼苗的生长部位,可知发生弯曲的部位是幼苗尖端下方。
5.C 在高等植物体内,生长素通过韧皮部的运输方式属于自由扩散,C正确。
6.D 生长素的合成部位主要是顶芽、幼叶和胚,在这些部位,色氨酸可以经过一系列反应转变成生长素,B正确。极性运输属于主动转运,需要消耗细胞释放的能量,C正确。在高等植物体内,生长素的运输方式有两种,一种是同其他激素和营养物质一样,通过韧皮部和木质部运输;另一种是生长素特有的极性运输,主要是指生长素只能从形态学上端向形态学下端运输,D错误。
能力提升练
1.A 甲组分析见表,由分析可知,A正确。
①中云母片导致胚芽鞘向光侧生长素不能向下运输,背光侧生长素含量多于向光侧,因此胚芽鞘向光弯曲生长
②中胚芽鞘尖端用云母片阻隔,导致生长素不能由向光侧运往背光侧,尖端下部生长素分布均匀,因此胚芽鞘直立生长
③中云母片不影响生长素的运输,在单侧光下,生长素进行横向运输,导致胚芽鞘背光侧生长素含量多于向光侧,因此胚芽鞘向光弯曲生长
④中琼脂块不影响生长素运输,在单侧光下,生长素进行横向运输,导致背光侧生长素含量多于向光侧,因此胚芽鞘向光弯曲生长
乙组分析见表,由分析可知,B、C错误。
①中含有生长素的琼脂块放在了胚芽鞘切面正中,生长素分布均匀,胚芽鞘表现为直立生长
②中含有生长素的琼脂块放在了胚芽鞘切面右侧,导致胚芽鞘右侧生长素含量多于左侧,胚芽鞘表现为向左弯曲生长
③中a收集的是整个尖端产生的生长素,④中b、c收集的是尖端产生的生长素的一部分,由于在单侧光下,生长素进行横向运输,因此b收集的生长素的量大于c收集的生长素的量,故a、b、c琼脂块中生长素含量的大小为a>b>c
丙组分析见表,由分析可知,D错误。
①是盆转,胚芽鞘尖端的不同部位均匀受光,表现为直立生长
②是盒转,胚芽鞘尖端的不同部位受光不均匀,只有朝向光源的一侧能接受到光,胚芽鞘表现为向光弯曲生长
③是盒和盆都转,则只有小孔朝向光源时,胚芽鞘靠近小孔的一侧才能接受到光,因此胚芽鞘表现为向光弯曲生长
2.B 结合题意分析可知,实验的因变量是琼脂块中生长素的含量,A错误;胚芽鞘的弯曲角度θ值可反映琼脂块中生长素的含量,弯曲角度θ值越大,琼脂块中生长素的含量越多,B正确;单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素发生横向运输,极性运输主要是指生长素只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输,不受单侧光影响,C错误;题述实验缺乏与黑暗条件的对照,无法判断单侧光照射是否影响胚芽鞘中生长素的含量,D错误。
3.C 生长素是一类植物激素,IAA是人类最早发现的一种生长素,植物体内的生长素也多为IAA,其合成原料是色氨酸,A正确;若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,输出载体为实验自变量,可利用其抑制剂设计实验,B正确;分析题意可知,生长素的输入、输出载体虽然都能转运生长素,但是运输的方向和方式不同,故两种载体的空间结构也不相同,C错误;生长素的合成部位主要集中在植物幼嫩部位,其输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中,D正确。
4.B 结合题意可知,近根端长出根、近苗端长出叶,近根端属于形态学的下端,近苗端属于形态学的上端,A不符合题意;生长素从形态学上端向形态学下端运输,所以茎段截取后近根端的生长素不会运向近苗端,B符合题意;极化再生过程中有叶和根的重新生成和生长,故发生了细胞分裂和细胞分化,C不符合题意。
5.D 甲组不切断,幼苗正常生长,乙组在①处切断,即切除结构Ⅰ,生长慢,故推测结构Ⅰ中有能产生生长素的部位,A不符合题意;甲组不切断,发生了弯曲,乙组在①处切断,幼苗生长慢且弯曲,丙组在②处切断,幼苗不生长也不弯曲,说明①②之间有生长素分布不均的部位且有感受单侧光刺激的部位,②③之间没有产生生长素的部位,但不能说明②③之间不具有感受单侧光刺激的部位,B、C不符合题意,D符合题意。
6.答案 (1)排除自身生长素的干扰 (2)① 生长素只能从形态学上端运输到形态学下端 (3)①④ 都能在接收生长素的琼脂块中检测到生长素且生长素含量基本相等 (4)去除尖端的胚芽鞘上 胚芽鞘能够生长
解析 (2)在胚芽鞘、幼茎和幼根中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,而不能反过来运输。检测①②实验中接收生长素的琼脂块,其中含有生长素的是①,可以得出的结论是生长素只能从形态学上端运输到形态学下端。(3)①④两个实验对照,若实验结果为都能在接收生长素的琼脂块中检测到生长素且含量基本相等,则生长素的极性运输与重力无关;若实验结果为在接收生长素的琼脂块中生长素含量不相等,则生长素的极性运输与重力有关。
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