第1
【学习目标】
1．分析植物生长素的发现过程，阐明其中蕴含的科学本质。
2．概述植物生长素的合成、运输、分布和作用，阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观。
聚焦·学案一 生长素的发现过程
[学案设计]
(一)生长素的发现过程与植物向光性的分析
1．向光性：在 照射下，植物朝向 方向生长的现象。
2．生长素的发现过程
(1)相关实验过程及分析
科学家 实验过程 实验结论及分析
达尔文父子 胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，使胚芽鞘出现向光性弯曲
胚芽鞘感受光刺激的部位是胚芽鞘的
鲍森·詹森 胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部
拜尔 胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部
温特 胚芽鞘的弯曲生长是由一种化学物质引起的，并将这种物质命名为
其他科学家 从人尿、植物体中分离出能促进植物生长的物质 与生长素作用相同的化学物质：
(2)植物向光性的原因分析
|情|境|探|究|思|考|
分析下列两个实验，回答有关问题：
实验一：为研究在单侧光影响下生长素运输方向的变化，研究人员做了如下图实验：
实验二：研究人员做了进一步实验，将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来，把不能透过生长素的薄玻璃片放在尖端不同位置并置于琼脂切块上，实验处理及收集到的生长素(IAA)的含量如图所示。
实验一中云母片起什么作用？实验一的装置a、b中云母片放置位置不同的目的是
什么？
(2)分析实验一的结果发现：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。由此可以得出的结论是什么？
(3)实验二中a组的作用是什么？
(4)实验二的结果说明了什么？
(二)胚芽鞘系列实验的深化分析
[典例] 下图表示用燕麦胚芽鞘进行的系列实验(箭头表示光照方向)，下列叙述错误的是( )
A．a、b的生长素含量相等，胚芽鞘①将直立生长
B．②将向右侧弯曲生长，③将直立生长
C．④⑥胚芽鞘直立生长，⑤胚芽鞘向光弯曲生长
D．⑦和⑧都会向暗箱开孔处弯曲生长
尝试解答：选________
|认|知|生|成|
1．胚芽鞘系列实验的六个结论
(1)胚芽鞘感光部位——尖端。
(2)胚芽鞘弯曲生长的部位——尖端下面的一段。
(3)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。
(4)生长素的产生是否需要光——不需要。
(5)生长素发生横向运输的部位——胚芽鞘尖端。
(6)胚芽鞘弯曲生长的原因——生长素分布不均匀。
2．植物“长不长、弯不弯”的判断方法
注：植物不同部位对生长素敏感性不同，高浓度生长素处理植物敏感部位可抑制生长。
3．旋转类实验规律总结
相关图示
盆和盒旋转类 植物总是弯向与其相对静止的物体。例如：盆转时植物同时运动，没有相对静止的物体，所以直立生长；盒转时光照相对植物是静止的，所以朝向光源生长；盆和盒都转时盒子(小孔)相对植物是静止的，绝大多数时间光照被盒子遮挡，不能照射到植物，光照只能从小孔方向照射过来(实质上是植物间断性地通过小孔接受光照)，所以朝向小孔生长
旋转器在水平面内旋转 旋转产生的向心力与地心引力同时影响植物生长素的分布，又由于根对生长素的敏感程度高，根将向着受到的离心力和地心引力的合力方向生长，而茎(敏感程度低)的生长方向与此合力方向相反
(三)明确生长素的化学本质和植物激素的含义
1．生长素的化学本质：吲哚乙酸(IAA)、苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)等。
2．植物激素
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
作用 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
种类 生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)根据单侧光照射，胚芽鞘向光弯曲生长的实验结果，可以推测胚芽鞘尖端产生生长素。( )
(2)达尔文根据实验提出，胚芽鞘的尖端受到单侧光的刺激会产生某种化学物质影响伸长区生长。( )
(3)温特应用同位素标记技术证明胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的。( )
(4)生长素包括吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等物质。( )
(5)植物激素与动物激素一样，都是信号分子，都是有机物。( )
2．结合教材生长素发现过程的实验，将下列实验的示意图与对应的实验设计者连线。
3．人类的许多科学发现是需要经过一代又一代人的探索，才能一步一步接近事实真相。生长素的发现过程也是如此，下列关于生长素的发现，叙述正确的是( )
A．达尔文证明了胚芽鞘尖端产生某种影响并且传递到尖端下部
B．鲍森·詹森证明胚芽鞘弯曲生长是因为影响在其下部分布不均匀
C．拜尔证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部
D．温特从人尿液中分离出生长素并确定化学本质是吲哚乙酸
4．下图是生长素发现过程的几种实验，实验中采用的方法和目的叙述不一致的是( )
A．实验一将切除尖端的胚芽鞘与完整的胚芽鞘一起培养，目的是观察尖端对其生长的影响
B．实验二用锡箔罩罩在胚芽鞘尖端或尖端下面一段，目的是研究其感光部位
C．实验三切除胚芽鞘尖端和在胚芽鞘尖端与尖端下部插入琼脂片，目的是研究胚芽鞘尖端产生的“影响”是否可以透过琼脂片传递给下部
D．实验四将接触过胚芽鞘尖端的琼脂块与空白琼脂块分别放在切除尖端的胚芽鞘上，目的是研究其向光性原理
5．为了研究植物生长素的生理作用，将燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上并给予单侧光照，处理过程如图①所示；一段时间后将A、B琼脂块分别置于切去尖端的胚芽鞘甲和乙的同侧，结果如图②所示。下列叙述错误的是( )
A．图①中感受光刺激的部位为胚芽鞘尖端
B．图②中B琼脂块的生长素浓度比A琼脂块的生长素浓度低
C．若图①中光照改为从顶端垂直照射，则甲和乙弯曲度相同
D．图②过程不需要在黑暗条件下进行，因为无尖端不会受光照的影响
聚焦·学案二 生长素的合成、运输与分布
[学案设计]
(一)理清生长素的合成、运输与分布
1．生长素的合成
(1)主要的合成部位：芽、幼嫩的叶和 。
(2)来源：由 经过一系列反应转变而来。
2．生长素的运输方式
极性运输 ①运输方向：由 运输到 。②运输方式：主动运输
非极性运输 在成熟组织中通过 进行
横向运输 根尖、芽尖等生长素产生部位
3．生长素的分布
在植物体各器官中都有分布，但相对集中分布在 的部分，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、 和果实等处。
(二)辨清生长素的三种运输方式的区别
1．极性运输：其特点是将物质从植物的形态学上端运输到形态学下端，如根尖产生的生长素向上运输，而茎尖产生的生长素向下运输。这是一种主动运输过程，需要载体蛋白的协助，消耗能量，不受任何外力影响。极性运输是由遗传物质决定的。
2．非极性运输：是与植物形态学方向无明显关系的运输方式，已通过实验得到证实，即在叶片表面施加外源性的生长素，在根的基部能检测到外源生长素；在根部施加外源性的生长素，在叶上能检测到外源生长素。
3．横向运输：其特点是运输的方向平行于茎的横切面、垂直于茎的纵切面，受到单侧刺激的影响时才会发生。类型及运输方向分析如表所示：
受光照影响 单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素由向光侧运输到背光侧，如图Ⅰ中②→①，可引起植物茎的向光生长
受力影响 (1)重力使生长素在幼根、幼茎中从远地侧运到近地侧，如图Ⅱ③→④、⑤→⑥，可引起植物根的向地性和茎的背地性。(2)离心力使胚芽鞘尖端中的生长素由中心向外运输，如图Ⅲ⑧→⑦
|情|境|探|究|思|考|
某同学欲通过实验得出“生长素的极性运输，只能从植物形态学上端(顶端)向形态学下端(基端)运输，而不能反过来运输”的结论，设计了如下实验(如图所示，忽略去掉尖端的胚芽鞘所含的内源生长素)。根据实验设计及结果，此同学得出以下结论：①下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；②生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。
(1)这个实验的设计是否严密？为什么？
(2)从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
(3)如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)在植物幼嫩的叶或芽中色氨酸可以转变成生长素。( )
(2)在水稻的成熟组织中，生长素可进行非极性运输。( )
(3)在正常生长的植物幼根中生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端。( )
(4)生长素的运输可能需要细胞膜上的通道蛋白并消耗细胞代谢产生的能量。( )
(5)生长素只分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根尖分生组织、形成层等。( )
2．生长素是一种植物激素，下列有关说法错误的是( )
A．色氨酸经过一系列反应后，可转变成生长素
B．生长素的合成部位主要是芽、成熟的叶片和种子
C．生长素给细胞传递信息，从而调节细胞的生命活动
D．在成熟的组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运输
3．下列有关生长素的产生、运输和分布的叙述，正确的是( )
A．生长素在根部的极性运输方向为由“根尖端”运往“根近茎端”
B．生长素分布于胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、发育的果实和种子中
C．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
D．使用呼吸抑制剂处理，会抑制生长素在植物体内成熟组织中的运输
4．将小麦苗胚芽鞘分别置于不含生长素的相同琼脂块上，进行如图所示的系列处理，一段时间后检测琼脂块中生长素的含量(用字母代表)，并将琼脂块置于去除尖端的胚芽鞘上，观察胚芽鞘的生长情况。下列叙述错误的是( )
A．通过比较甲组和乙组胚芽鞘生长情况，可以探究胚芽鞘向光性的外因
B．通过比较c与e、d与f的数值大小可探究生长素在胚芽鞘内是否进行极性运输
C．通过比较a与b、c与d的数值大小可探究单侧光能否导致胚芽鞘内生长素分解
D．通过比较丙组和丁组胚芽鞘生长情况，可以探究胚芽鞘向光性与生长素在尖端横向运输是否有关
聚焦·学案三 生长素的生理作用
[学案设计]
(一)理清生长素的作用及其作用方式和特点
1．生理作用
细胞水平上 促进细胞 、诱导 等作用
器官水平上 影响器官的 ，如促进 和不定根发生，影响花、叶和 发育等
作用实质 通过诱导特定 的表达，从而产生效应
2．作用方式：不催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传达 ，起着
细胞生命活动的作用。
3．作用特点：生长素在 时促进生长，在 时则会抑制生长。
(二)分析生长素生理作用曲线
|探|究|学|习|
研究发现，生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。分析下图回答相关问题：
(1)在燕麦成熟组织中生长素的运输与胚芽鞘中的运输有什么不同？
(2)从图甲可以看出，对芽促进作用最适的生长素浓度，对根的生长表现为什么作用？这种现象说明了什么？
(3)乙图中a、b两侧生长素分布不均匀的原因是受什么因素影响？a侧生长素浓度最终大于多少mol·L－1
(4)根据丙图信息，若植物幼苗出现向光性，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多少？若植物水平放置，表现出茎的背地性，且测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围应为多少？
|认|知|生|成|
1．同一器官对生长素敏感程度曲线分析
2．同一植物不同器官对生长素敏感程度曲线分析
3．不同植物对生长素敏感程度曲线分析
[典例] 下图所示为黄化燕麦幼苗中生长素相对含量的分布情况，据所学知识和图中信息判断，下列叙述错误的是( )
A．生长素的产生和分布是基因表达和调控的结果，也受到环境因素的影响
B．a点对应浓度的生长素作用于d点可能会抑制d点所对应的细胞的生长
C．a点生长素浓度相对较高，是由b、c点对应的细胞合成的生长素运输到a点所致
D．该幼苗在太空中水平生长的原因是没有受重力等环境因素的影响，不进行横向运输
尝试解答：选________
[思维建模] “三看法”判断生长素的生理作用——低浓度促进生长、高浓度抑制生长
(三)准确理解顶端优势的原理及其应用
1．概念： 优先生长， 生长受抑制的现象。
2．形成原因
3．解除方法： 。
4．应用：棉花打顶，果树剪枝等。
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)生长素可以直接参与细胞代谢过程，起着调节细胞生命活动的作用。( )
(2)生长素可以与受体特异性结合，直接诱导特定基因的表达，从而产生效应。( )
(3)生长素的作用效果受植物的种类、器官种类和生长素浓度等因素影响。( )
(4)不同的器官对生长素的敏感程度不同，而不同植物的同种器官对生长素的敏感程度基本相同。( )
2．(2024·河北高考)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．植物幼苗在一定刺激下，某器官由于生长素的作用而发生弯曲生长现象，其弯曲生长部分的显微观察结果如图所示。
据图可得出的结论是( )
A．甲侧生长素浓度大于乙侧
B．高浓度生长素可抑制细胞的生长
C．生长素能够影响细胞的生长
D．生长素对细胞伸长生长没有影响
4．图甲为玉米胚芽鞘中生长素诱导的生长和细胞壁酸化的变化曲线；图乙为生长素处理后不同时间玉米胚芽鞘的生长速率。下列分析或推测不合理的是( )
A．根据图示，曲线Ⅱ表示的长度与IAA作用时间呈正相关
B．图乙BC段表明生长素促进生长，CD段表明生长素抑制生长
C．中性缓冲液可能抑制生长素的作用，酸性缓冲液可能引起生长加快
D．在生长素作用下细胞膜外排H＋，使细胞壁变得疏松，有利于细胞伸长
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．燕麦胚芽鞘和涂抹生长素的去除尖端的胚芽鞘在单侧光的照射下生长表现不同，前者会弯曲生长，后者只生长不弯曲。这种实验现象说明了什么？
2．生长素(如IAA)是一种重要的植物激素，乙酰胆碱是动物神经细胞释放的一种神经递质，生长素(如IAA)和乙酰胆碱这两类物质的共同点有哪些？(至少答出2点)
3．棉花种植过程中，农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势以促进侧枝的发育，从而使它多开花、多结果。这样做能解除顶端优势的原因是什么？
4．某幼苗横放一段时间后，为什么根和茎分别表现为向地生长和背地生长？
三、综合检测反馈
1．生长素运输渠道化理论认为，顶芽产生的生长素通过主茎运输，当主茎中生长素运输流饱和时，会限制侧芽合成的生长素外流，侧芽处于休眠状态，形成顶端优势。下列说法正确的是( )
A．植物体内的生长素多为IAA，合成它的原料是吲哚乙酸
B．根据生长素运输渠道化理论，去除顶芽后侧芽处生长素外流加强
C．顶芽产生的生长素向侧芽运输的过程中不需要消耗能量
D．顶端优势、茎的背地性都说明生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制
生长
2．生长素(IAA)主要促进细胞的伸长，而细胞壁的弹性非常小，影响细胞的伸长。科学家根据“酸生长理论”和“基因活化学说”提出IAA对细胞伸长的作用机理如图。下列说法正确的是( )
A．图中生长素的运输方向体现了横向运输
B．pH较低时细胞壁软化松弛利于细胞伸长
C．生长素是植物体内的信息分子，其受体位于细胞壁上和细胞质中
D．生长素对细胞促进生长的作用体现在促进细胞伸长，对细胞分裂无影响
3．研究人员把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°。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。以下分析不正确的是( )
A．与弱光相比，强光对生长素在根尖的分布影响程度更大
B．由图1可知，水稻根具有背光生长的特性，该特性是因为单侧光影响生长素的极性运输
C．由图2结果知，水稻根向光侧生长素含量变化并不仅仅与生长素运输有关
D．水稻根在单侧光照射后的生长状况可能与根对生长素的敏感度有关
4．图1表示同一植物的不同器官生长单位长度所需时间与生长素浓度的关系，图2为不同浓度的生长素对植物生长的影响曲线。下列叙述错误的是( )
A．图1中曲线Ⅰ、Ⅱ可以分别表示生长素对根、茎生长的影响
B．若图1中的a点对应的生长素浓度为图2中的m，则b点对应的浓度大于e
C．把植物水平放置，根近地侧可对应图1的b点，茎的近地侧可对应图1的c点
D．若胚芽鞘向光侧浓度是图2的m，则背光侧浓度应处于m与2m之间
第1节 植物生长素
聚焦·学案一
[学案设计]
(一)1.单侧光 光源 2.(1)尖端 分布不均匀 生长素 吲哚乙酸 (2)单侧光照射 向光 两侧生长不均匀
[情境探究思考]
(1)提示:云母片阻断生长素的横向运输;实验一的装置a、b中云母片放置位置不同的目的是探究生长素的横向运输是发生在胚芽鞘尖端还是尖端下部。
(2)提示:在单侧光的影响下,生长素在胚芽鞘尖端发生了横向运输。
(3)提示:对照。
(4)提示:光照没有影响生长素的总量,但单侧光照射促使生长素向背光侧转移。
(二)[典例] 选D 根据题图分析,由于放置a、b琼脂块的胚芽鞘尖端是匀速旋转的,因此a、b中生长素含量相等,图中的①将直立生长,A正确。②胚芽鞘没有尖端,单侧光对其不起作用,放在左侧的含有生长素的琼脂块使其向右弯曲生长;③的尖端被锡箔小帽遮盖,单侧光不起作用,故会直立生长,B正确。④单侧光照射下,云母片阻断了生长素的横向运输,故会直立生长;⑤中的云母片在尖端下的右侧,不会影响横向运输,最终会导致胚芽鞘左侧生长素含量高而向右弯曲生长;⑥胚芽鞘接受的是竖直方向的光照,不会引起生长素的横向运输,琼脂片不影响生长素的极性运输,故会直立生长,C正确。⑦装置中只有植物旋转,尖端每个位置均匀接受到光照,故直立生长;⑧整个装置都旋转,尖端只能接受暗箱开孔方向的光照,故会弯向暗箱开孔生长,D错误。
[迁移训练]
1.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2.Ⅰ-③ Ⅱ-② Ⅲ-④ Ⅳ-①
3.选A 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,A正确。鲍森·詹森通过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,B错误。拜尔的实验证明胚芽鞘弯曲生长是由尖端产生的某种化学物质在其下部分布不均匀造成的,C错误。温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲的“影响”确实是一种化学物质,并命名为生长素;1934年,其他科学家从人尿中分离出能促进植物生长的物质,确定其化学本质是吲哚乙酸,D错误。
4.选D 观察尖端对胚芽鞘生长的影响实验的自变量是有无尖端,所以将切除尖端的胚芽鞘与完整的胚芽鞘一起培养,能观察尖端对其生长的影响,A不符合题意;研究感光部位实验的自变量是接受光照的不同部位,所以用锡箔罩罩在胚芽鞘尖端或尖端下面一段进行研究,可以发现其感光部位,B不符合题意;实验三切除胚芽鞘尖端和在胚芽鞘尖端与尖端下部插入琼脂片,目的是研究胚芽鞘尖端产生的“影响”是否可以透过琼脂片传递给下部,C不符合题意;研究向光性的自变量是单侧光,而实验四是在黑暗条件下进行的,所以其目的不是研究向光性原理,D符合题意。
5.选B 将燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上并给予单侧光照,图①中感受光刺激的部位为胚芽鞘尖端,在单侧光的照射下,尖端的生长素发生横向运输,A正确;单侧光引起生长素从向光侧移向背光侧,导致B琼脂块中的生长素浓度比A琼脂块中的生长素浓度高,从而使图②中乙弯曲的角度大于甲,B错误;垂直光照时,胚芽鞘尖端生长素分布均匀,A、B琼脂块中含有的生长素相等,则甲和乙弯曲度相同,C正确;图②过程可在光照或黑暗条件下进行,因为无尖端不会受光照的影响,不管是否存在光照,最后图②甲、乙结果相同,D正确。
聚焦·学案二
[学案设计]
(一)1.(1)发育中的种子 (2)色氨酸 2.形态学上端 形态学下端 输导组织 3.生长旺盛 发育中的种子
(二)[情境探究思考]
(1)提示:不严密,没有考虑将胚芽鞘倒过来放置的情况。
(2)提示:不严谨,没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
(3)提示:应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验组,以研究生长素不能由形态学下端运输到形态学上端。如下图。
[迁移训练]
1.(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2.选B 色氨酸经过一系列反应可转变成生长素,A正确;生长素的合成部位主要是芽、幼嫩的叶和发育中的种子,B错误;植物激素能给细胞传递信息,生长素也不例外,可调节细胞的生命活动,C正确;在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输,D正确。
3.选A 极性运输的特点是将物质从植物的形态学上端运输到形态学下端,“根尖端”为形态学上端,“根近茎端”为形态学下端,A正确;生长素在植物各器官中都有分布,但相对集中地分布在生长旺盛的部分,如发育中的果实和种子、胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织等,B错误;胚芽鞘尖端产生生长素,与是否有光无关,单侧光会影响生长素的分布,使其分布不均匀,C错误;在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输,其运输方式不是主动运输,无需能量供应,故使用呼吸抑制剂处理,不会抑制生长素在植物体内成熟组织中的运输,D错误。
4.选B 由图可知,甲组与乙组的差异为是否有单侧光照射,在单侧光作用下,生长素由向光侧运输到背光侧,故根据甲组和乙组胚芽鞘生长情况可以探究胚芽鞘向光性的外因,A正确;通过比较c与e、d与f的数值大小可以探究生长素能否从向光侧运输到背光侧,探究的是生长素在胚芽鞘内是否进行横向运输,B错误;若单侧光能导致胚芽鞘内生长素分解,那么甲、乙、丙中的生长素含量数值会有不同,故根据比较a与b、c与d的数值大小可探究单侧光能否导致胚芽鞘内生长素分解,C正确;云母片能够阻挡生长素的运输,丙组和丁组中云母片的位置不同,丙组中的生长素不能横向运输,丁组中的生长素能够横向运输,故根据丙组和丁组胚芽鞘生长情况,可以探究胚芽鞘向光性与生长素在尖端横向运输是否有关,D正确。
聚焦·学案三
[学案设计]
(一)1.伸长生长 细胞分化 生长、发育 侧根 果实 基因 2.信息 调节 3.浓度较低 浓度过高
(二)[探究学习]
(1)提示:在燕麦成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
(2)提示:对芽促进作用最适的生长素浓度对根的生长既不促进,也不抑制;这种现象说明植物的不同器官对生长素的敏感程度不同。
(3)提示:重力因素;大于10 -8 mol·L -1。
(4)提示:大于m小于M;小于m。
[典例] 选C 生长素的产生和分布是基因表达和调控的结果,同时也受光照、重力等环境因素的影响,A正确;由于根对生长素比较敏感,a点生长素浓度相对较高,d点生长素浓度较低,所以a点对应浓度的生长素作用于d点可能会抑制d点所对应的细胞的生长,B正确;生长素的合成部位主要是芽尖、根尖等幼嫩部位,a点生长素浓度相对较高,是由芽尖产生运输到a点的,而不是b、c点对应的细胞合成后运输到a点,C错误;该幼苗在太空中水平生长的原因是没有受重力等环境因素的影响,不进行横向运输,生长素均匀分布,D正确。
(三)1.顶芽 侧芽 2.低 促进 抑制 3.摘除顶芽
[迁移训练]
1.(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.选B 由题意可知,水稻分蘖相当于侧枝,水稻在苗期会表现出顶端优势,抑制分蘖,而AUX1参与水稻生长素极性运输,因此AUX1缺失突变体的生长素极性运输可能受到抑制,分蘖可能增多,A正确;生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,因此,并非分蘖发生部位生长素浓度越高越有利于分蘖增多,B错误;在水稻的成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输,C正确;生长素所发挥的作用,因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异,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,D正确。
3.选C 图示甲侧细胞比乙侧长,说明甲侧比乙侧生长得快些,但植物幼苗器官种类未知,无法判断到底哪侧生长素浓度高,A不符合题意;甲、乙两侧生长素浓度未知,器官种类未知,不能得出高浓度生长素可抑制细胞的生长的结论,B不符合题意;由图示可以看出,由于生长素的作用甲侧细胞比乙侧长,说明甲侧比乙侧生长得快些,即生长素影响了细胞的伸长生长,C符合题意,D不符合题意。
4.选B 图乙BC段和CD段生长素都促进生长,但促进的效果先增强后减弱,B错误;图甲中,加入IAA后,pH逐渐减小,而胚芽鞘长度不断增加,可判断酸性缓冲液可能引起生长加快,中性缓冲液可能抑制生长素的作用,C正确;由图甲可知,加入生长素以后pH逐渐变小,可以推知在生长素作用下细胞膜外排H +,使细胞壁变得疏松,有利于细胞伸长,D正确。
随堂小结
二、融通科学思维
1.提示:胚芽鞘的尖端能产生生长素并能感受单侧光的刺激。
2.提示:微量高效、作为信息分子传递信息、都需要与特异性受体结合、作用后会降解或回收、需要源源不断地产生。
3.提示:顶芽能产生生长素并通过极性运输导致侧芽处生长素浓度过高,从而抑制侧芽生长,而顶芽生长快,因此适时打顶可使侧芽处的生长素含量减少,促进侧芽生长,即解除了顶端优势。
4.提示:幼苗的根和茎受重力作用,使生长素分布不均匀,近地侧高于背地侧,又因根对生长素的敏感程度大于茎,从而出现不同弯曲生长现象。
三、综合检测反馈
1.选B 植物体内的生长素多为IAA,合成它的原料是色氨酸,A错误;根据生长素运输渠道化理论,植物去除顶芽后侧芽逐渐生长,说明侧芽处生长素外流加强,B正确;顶芽产生的生长素在向侧芽运输过程属于主动运输,消耗能量,C错误;茎的背地生长只是体现了生长素促进生长的作用,D错误。
2.选B 横向运输是指生长素在受到单侧光、重力等外界刺激时,在植物体内发生的横向移动。题图表示的是生长素与细胞膜上的受体结合和与细胞质中的活化因子结合,引发细胞内的一系列生理活动,并不能体现横向运输,A、C错误;根据“酸生长理论”,生长素通过促进细胞分泌H +,使细胞壁酸化(pH降低),从而软化细胞壁,使细胞壁变得松弛,有利于细胞的伸长,B正确;据题意可知,生长素(IAA)主要促进细胞的伸长,但不能得出生长素对细胞分裂无影响,D错误。
3.选B 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,A正确。由图1可知,水稻根具有背光生长的现象,该现象是因为单侧光影响生长素的横向运输,但水稻根背光生长的特性可能与遗传物质有关,B错误。分析图2可知,黑暗条件下两侧生长素的总量为700 ng·g -1,而弱光、强光条件下生长素的总量分别为539.8 ng·g -1、506.6 ng·g -1,推测单侧光可能引起向光侧生长素的分解;弱光、强光条件下背光侧生长素的含量分别为401.6 ng·g -1、414.4 ng·g -1,均大于黑暗条件下的同一侧生长素含量(350 ng·g -1),故推知单侧光引起了生长素的横向运输,部分生长素由向光侧向背光侧运输。故单侧光可能引起向光侧生长素的分解和生长素的横向运输,C正确。一般情况下,生长素在较低浓度时促进生长,较高浓度时抑制生长,不同器官对生长素的敏感度不同,与茎相比,根对生长素更敏感,即水稻根在单侧光照射后的生长状况可能与根对生长素的敏感程度有关,D正确。
4.选C 根对生长素比茎敏感,图1中曲线Ⅰ、Ⅱ可以分别表示生长素对根、茎生长的影响,A正确。图1中的a点对应的生长素浓度表现为促进作用、b点对应的生长素浓度表现为抑制作用,若a点对应的生长素浓度为图2中的m,则b点对应的生长素浓度大于e,B正确。把植物水平放置,根近地侧生长素浓度大于远地侧,表现为抑制生长的作用,可对应图1的b点;茎的近地侧生长素浓度大于远地侧,促进作用也强于茎的远地侧,可对应图1的d点,C错误。在单侧光的刺激下,向光侧的生长素浓度低于背光侧,且两侧生长素均表现为促进生长的作用,故若胚芽鞘向光侧浓度是图2的m,则背光侧浓度应大于m小于2m,D正确。
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第5章
植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
1.分析植物生长素的发现过程，阐明其中蕴含的科学本质。
2.概述植物生长素的合成、运输、分布和作用，阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观。
学习目标
聚焦·学案一 生长素的发现过程
聚焦·学案二 生长素的合成、
运输与分布
课时跟踪检测
目录
聚焦·学案三 生长素的生理作用
随堂小结
聚焦·学案一 生长素的发现过程
(一)生长素的发现过程与植物向光性的分析
1.向光性：在________照射下，植物朝向_____方向生长的现象。
2.生长素的发现过程
(1)相关实验过程及分析
学案设计
科学家 实验过程 实验结论及分析
达尔文 父子 胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，使胚芽鞘出现向光性弯曲
胚芽鞘感受光刺激的部位是胚芽鞘的_____
单侧光
光源
尖端
鲍森 · 詹森 胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部
拜尔 胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部___________
温特 胚芽鞘的弯曲生长是由一种化学物质引起的，并将这种物质命名为_______
其他 科学家 从人尿、植物体中分离出能促进植物生长的物质 与生长素作用相同的化学物质：_________
分布不均匀
生长素
吲哚乙酸
续表
(2)植物向光性的原因分析
单侧光照射
向光
两侧生长不均匀
分析下列两个实验，回答有关问题：
实验一：为研究在单侧光影响下生长素运输方向的变化，研究人员做了如下图实验：
情境探究思考
实验二：研究人员做了进一步实验，将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来，把不能透过生长素的薄玻璃片放在尖端不同位置并置于琼脂切块上，实验处理及收集到的生长素(IAA)的含量如图所示。
(1)实验一中云母片起什么作用 实验一的装置a、b中云母片放置位置不同的目的是什么
提示：云母片阻断生长素的横向运输；实验一的装置a、b中云母片放置位置不同的目的是探究生长素的横向运输是发生在胚芽鞘尖端还是尖端下部。
(2)分析实验一的结果发现：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。由此可以得出的结论是什么
提示：在单侧光的影响下，生长素在胚芽鞘尖端发生了横向运输。
(3)实验二中a组的作用是什么
提示：对照。
(4)实验二的结果说明了什么
提示：光照没有影响生长素的总量，但单侧光照射促使生长素向背光侧转移。
(二)胚芽鞘系列实验的深化分析
[典例] 下图表示用燕麦胚芽鞘进行的系列实验(箭头表示光照方向)，下列叙述错误的是( )
A.a、b的生长素含量相等，胚芽
鞘①将直立生长
B.②将向右侧弯曲生长，③将
直立生长
C.④⑥胚芽鞘直立生长，⑤胚芽鞘
向光弯曲生长
D.⑦和⑧都会向暗箱开孔处弯曲生长
√
[解析] 根据题图分析，由于放置a、b琼脂块的胚芽鞘尖端是匀速旋转的，因此a、b中生长素含量相等，图中的①将直立生长，A正确。②胚芽鞘没有尖端，单侧光对其不起作用，放在左侧的含有生长素的琼脂块使其向右弯曲生长；③的尖端被锡箔小帽遮盖，单侧光不起作用，故会直立生长，B正确。④单侧光照射下，云母片阻断了生长素的横向运输，故会直立生长；⑤中的云母片在尖端下的右侧，不会影响横向运输，最终会导致胚芽鞘左侧生长素含量高而向右弯曲生长；⑥胚芽鞘接受的是竖直方向的光照，不会引起生长素的横向运输，琼脂片不影响生长素的极性运输，故会直立生长，C正确。⑦装置中只有植物旋转，尖端每个位置均匀接受到光照，故直立生长；⑧整个装置都旋转，尖端只能接受暗箱开孔方向的光照，故会弯向暗箱开孔生长，D错误。
1.胚芽鞘系列实验的六个结论
(1)胚芽鞘感光部位——尖端。
(2)胚芽鞘弯曲生长的部位——尖端下面的一段。
(3)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。
(4)生长素的产生是否需要光——不需要。
(5)生长素发生横向运输的部位——胚芽鞘尖端。
(6)胚芽鞘弯曲生长的原因——生长素分布不均匀。
认知生成
2.植物“长不长、弯不弯”的判断方法
注：植物不同部位对生长素敏感性不同，高浓度生长素处理植物敏感部位可抑制生长。
3.旋转类实验规律总结
相关 图示
盆和盒 旋转类 植物总是弯向与其相对静止的物体。例如：盆转时植物同时运动，没有相对静止的物体，所以直立生长；盒转时光照相对植物是静止的，所以朝向光源生长；盆和盒都转时盒子(小孔)相对植物是静止的，绝大多数时间光照被盒子遮挡，不能照射到植物，光照只能从小孔方向照射过来(实质上是植物间断性地通过小孔接受光照)，所以朝向小孔生长
旋转器在 水平面内 旋转 旋转产生的向心力与地心引力同时影响植物生长素的分布，又由于根对生长素的敏感程度高，根将向着受到的离心力和地心引力的合力方向生长，而茎(敏感程度低)的生长方向与此合力方向相反
(三)明确生长素的化学本质和植物激素的含义
1.生长素的化学本质：吲哚乙酸(IAA)、苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)等。
2.植物激素
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
作用 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
种类 生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等
1.判断下列表述的正误
(1)根据单侧光照射，胚芽鞘向光弯曲生长的实验结果，可以推测胚芽鞘尖端产生生长素。( )
(2)达尔文根据实验提出，胚芽鞘的尖端受到单侧光的刺激会产生某种化学物质影响伸长区生长。( )
(3)温特应用同位素标记技术证明胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的。( )
(4)生长素包括吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等物质。( )
(5)植物激素与动物激素一样，都是信号分子，都是有机物。( )
迁移训练
×
×
×
√
√
2.结合教材生长素发现过程的实验，将下列实验的示意图与对应的实验设计者连线。
3.人类的许多科学发现是需要经过一代又一代人的探索，才能一步一步接近事实真相。生长素的发现过程也是如此，下列关于生长素的发现，叙述正确的是 ( )
A.达尔文证明了胚芽鞘尖端产生某种影响并且传递到尖端下部
B.鲍森·詹森证明胚芽鞘弯曲生长是因为影响在其下部分布不均匀
C.拜尔证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部
D.温特从人尿液中分离出生长素并确定化学本质是吲哚乙酸
√
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，A正确。鲍森·詹森通过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，B错误。拜尔的实验证明胚芽鞘弯曲生长是由尖端产生的某种化学物质在其下部分布不均匀造成的，C错误。温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲的“影响”确实是一种化学物质，并命名为生长素；1934年，其他科学家从人尿中分离出能促进植物生长的物质，确定其化学本质是吲哚乙酸，D错误。
4.下图是生长素发现过程的几种实验，实验中采用的方法和目的叙述不一致的是 ( )
A.实验一将切除尖端的胚芽鞘与完整的胚芽鞘一起培养，目的是观察尖端对其生长的影响
B.实验二用锡箔罩罩在胚芽鞘尖端或尖端下面一段，目的是研究其感光部位
C.实验三切除胚芽鞘尖端和在胚芽鞘尖端与尖端下部插入琼脂片，目的是研究胚芽鞘尖端产生的“影响”是否可以透过琼脂片传递给下部
D.实验四将接触过胚芽鞘尖端的琼脂块与空白琼脂块分别放在切除尖端的胚芽鞘上，目的是研究其向光性原理
解析：观察尖端对胚芽鞘生长的影响实验的自变量是有无尖端，所以将切除尖端的胚芽鞘与完整的胚芽鞘一起培养，能观察尖端对其生长的影响，A不符合题意；研究感光部位实验的自变量是接受光照的不同部位，所以用锡箔罩罩在胚芽鞘尖端或尖端下面一段进行研究，可以发现其感光部位，B不符合题意；实验三切除胚芽鞘尖端和在胚芽鞘尖端与尖端下部插入琼脂片，目的是研究胚芽鞘尖端产生的“影响”是否可以透过琼脂片传递给下部，C不符合题意；研究向光性的自变量是单侧光，而实验四是在黑暗条件下进行的，所以其目的不是研究向光性原理，D符合题意。
5.为了研究植物生长素的生理作用，将燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上并给予单侧光照，处理过程如图①所示；一段时间后将A、B琼脂块分别置于切去尖端的胚芽鞘甲和乙的同侧，结果如图②所示。下列叙述错误的是 ( )
A.图①中感受光刺激的部位为
胚芽鞘尖端
B.图②中B琼脂块的生长素浓度
比A琼脂块的生长素浓度低
C.若图①中光照改为从顶端垂直照射，则甲和乙弯曲度相同
D.图②过程不需要在黑暗条件下进行，因为无尖端不会受光照的影响
√
解析：将燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上并给予单侧光照，图①中感受光刺激的部位为胚芽鞘尖端，在单侧光的照射下，尖端的生长素发生横向运输，A正确；单侧光引起生长素从向光侧移向背光侧，导致B琼脂块中的生长素浓度比A琼脂块中的生长素浓度高，从而使图②中乙弯曲的角度大于甲，B错误；垂直光照时，胚芽鞘尖端生长素分布均匀，A、B琼脂块中含有的生长素相等，则甲和乙弯曲度相同，C正确；图②过程可在光照或黑暗条件下进行，因为无尖端不会受光照的影响，不管是否存在光照，最后图②甲、乙结果相同，D正确。
聚焦·学案二 生长素的合成、运输与分布
(一)理清生长素的合成、运输与分布
1.生长素的合成
(1)主要的合成部位：芽、幼嫩的叶和_____________。
(2)来源：由_______经过一系列反应转变而来。
2.生长素的运输方式
学案设计
极性运输 ①运输方向：由___________运输到___________。
②运输方式：主动运输
非极性运输 在成熟组织中通过_________进行
横向运输 根尖、芽尖等生长素产生部位
发育中的种子
色氨酸
形态学上端
形态学下端
输导组织
3.生长素的分布
在植物体各器官中都有分布，但相对集中分布在_________的部分，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、____________和果实等处。
(二)辨清生长素的三种运输方式的区别
1.极性运输：其特点是将物质从植物的形态学上端运输到形态学下端，如根尖产生的生长素向上运输，而茎尖产生的生长素向下运输。这是一种主动运输过程，需要载体蛋白的协助，消耗能量，不受任何外力影响。极性运输是由遗传物质决定的。
生长旺盛
发育中的种子
2.非极性运输：是与植物形态学方向无明显关系的运输方式，已通过实验得到证实，即在叶片表面施加外源性的生长素，在根的基部能检测到外源生长素；在根部施加外源性的生长素，在叶上能检测到外源生长素。
3.横向运输：其特点是运输的方向平行于茎的横切面、垂直于茎的纵切面，受到单侧刺激的影响时才会发生。类型及运输方向分析如表所示：
受光照 影响 单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素由向光侧运输到背光侧，如图Ⅰ中②→①，可引起植物茎的向光生长
受力 影响 (1)重力使生长素在幼根、幼茎中从远地侧运到近地侧，如图Ⅱ③→④、⑤→⑥，可引起植物根的向地性和茎的背地性。
(2)离心力使胚芽鞘尖端中的生长素由中心向外运输，如图Ⅲ⑧→⑦
某同学欲通过实验得出“生长素的极性运输，只能从植物形态学上端(顶端)向形态学下端(基端)运输，而不能反过来运输”的结论，设计了如下实验(如图所示，忽略去掉尖端的胚芽鞘所含的内源生长素)。根据实验设计及结果，此同学得出以下结论：①下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；②生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。
情境探究思考
(1)这个实验的设计是否严密 为什么
提示：不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置的情况。
(2)从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨 为什么
提示：不严谨，没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
(3)如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案
提示：应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验组，以研究生长素不能由形态学下端运输到形态学上端。如下图。
1.判断下列表述的正误
(1)在植物幼嫩的叶或芽中色氨酸可以转变成生长素。( )
(2)在水稻的成熟组织中，生长素可进行非极性运输。( )
(3)在正常生长的植物幼根中生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端。( )
(4)生长素的运输可能需要细胞膜上的通道蛋白并消耗细胞代谢产生的能量。( )
(5)生长素只分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根尖分生组织、形成层等。( )
迁移训练
√
√
√
×
×
2.生长素是一种植物激素，下列有关说法错误的是 ( )
A.色氨酸经过一系列反应后，可转变成生长素
B.生长素的合成部位主要是芽、成熟的叶片和种子
C.生长素给细胞传递信息，从而调节细胞的生命活动
D.在成熟的组织中，生长素可通过输导组织进行非极性运输
解析：色氨酸经过一系列反应可转变成生长素，A正确；生长素的合成部位主要是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，B错误；植物激素能给细胞传递信息，生长素也不例外，可调节细胞的生命活动，C正确；在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输，D正确。
√
3.下列有关生长素的产生、运输和分布的叙述，正确的是 ( )
A.生长素在根部的极性运输方向为由“根尖端”运往“根近茎端”
B.生长素分布于胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、发育的果实和种子中
C.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
D.使用呼吸抑制剂处理，会抑制生长素在植物体内成熟组织中的运输
√
解析：极性运输的特点是将物质从植物的形态学上端运输到形态学下端，“根尖端”为形态学上端，“根近茎端”为形态学下端，A正确；生长素在植物各器官中都有分布，但相对集中地分布在生长旺盛的部分，如发育中的果实和种子、胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织等，B错误；胚芽鞘尖端产生生长素，与是否有光无关，单侧光会影响生长素的分布，使其分布不均匀，C错误；在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输，其运输方式不是主动运输，无需能量供应，故使用呼吸抑制剂处理，不会抑制生长素在植物体内成熟组织中的运输，D错误。
4.将小麦苗胚芽鞘分别置于不含生长素的相同琼脂块上，进行如图所示的系列处理，一段时间后检测琼脂块中生长素的含量(用字母代表)，并将琼脂块置于去除尖端的胚芽鞘上，观察胚芽鞘的生长情况。下列叙述错误的是 ( )
A.通过比较甲组和乙组胚芽鞘生长情况，可以探究胚芽鞘向光性的外因
B.通过比较c与e、d与f的数值大小可
探究生长素在胚芽鞘内是否进行极性运输
C.通过比较a与b、c与d的数值大小可
探究单侧光能否导致胚芽鞘内生长素分解
D.通过比较丙组和丁组胚芽鞘生长情况，可以探究胚芽鞘向光性与生长素在尖端横向运输是否有关
√
解析：由图可知，甲组与乙组的差异为是否有单侧光照射，在单侧光作用下，生长素由向光侧运输到背光侧，故根据甲组和乙组胚芽鞘生长情况可以探究胚芽鞘向光性的外因，A正确；通过比较c与e、d与f的数值大小可以探究生长素能否从向光侧运输到背光侧，探究的是生长素在胚芽鞘内是否进行横向运输，B错误；若单侧光能导致胚芽鞘内生长素分解，那么甲、乙、丙中的生长素含量数值会有不同，故根据比较a与b、c与d的数值大小可探究单侧光能否导致胚芽鞘内生长素分解，C正确；云母片能够阻挡生长素的运输，丙组和丁组中云母片的位置不同，丙组中的生长素不能横向运输，丁组中的生长素能够横向运输，故根据丙组和丁组胚芽鞘生长情况，可以探究胚芽鞘向光性与生长素在尖端横向运输是否有关，D正确。
聚焦·学案三 生长素的生理作用
(一)理清生长素的作用及其作用方式和特点
1.生理作用
学案设计
细胞 水平上 促进细胞__________、诱导_________等作用
器官 水平上 影响器官的____________，如促进_____和不定根发生，影响花、叶和_____发育等
作用 实质 通过诱导特定_____的表达，从而产生效应
伸长生长
细胞分化
生长、发育
侧根
果实
基因
2.作用方式：不催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传达_____，起着_____细胞生命活动的作用。
3.作用特点：生长素在_________时促进生长，在__________时则会抑制生长。
信息
调节
浓度较低
浓度过高
研究发现，生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。分析下图回答相关问题：
探究学习
(二)分析生长素生理作用曲线
(1)在燕麦成熟组织中生长素的运输与胚芽鞘中的运输有什么不同
提示：在燕麦成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
(2)从图甲可以看出，对芽促进作用最适的生长素浓度，对根的生长表现为什么作用 这种现象说明了什么
提示：对芽促进作用最适的生长素浓度对根的生长既不促进，也不抑制；这种现象说明植物的不同器官对生长素的敏感程度不同。
(3)乙图中a、b两侧生长素分布不均匀的原因是受什么因素影响 a侧生长素浓度最终大于多少mol·L-1
提示：重力因素；大于10-8 mol·L-1。
(4)根据丙图信息，若植物幼苗出现向光性，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多少 若植物水平放置，表现出茎的背地性，且测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围应为多少
提示：大于m小于M；小于m。
1.同一器官对生长素敏感程度曲线分析
认知生成
2.同一植物不同器官对生长素敏感程度曲线分析
3.不同植物对生长素敏感程度曲线分析
[典例] 下图所示为黄化燕麦幼苗中生长素相对含量的分布情况，据所学知识和图中信息判断，下列叙述错误的是 ( )
A.生长素的产生和分布是基因表达
和调控的结果，也受到环境因素的影响
B.a点对应浓度的生长素作用于d点
可能会抑制d点所对应的细胞的生长
C.a点生长素浓度相对较高，是由b、
c点对应的细胞合成的生长素运输到a点所致
D.该幼苗在太空中水平生长的原因是没有受重力等环境因素的影响，不进行横向运输
√
[解析] 生长素的产生和分布是基因表达和调控的结果，同时也受光照、重力等环境因素的影响，A正确；由于根对生长素比较敏感，a点生长素浓度相对较高，d点生长素浓度较低，所以a点对应浓度的生长素作用于d点可能会抑制d点所对应的细胞的生长，B正确；生长素的合成部位主要是芽尖、根尖等幼嫩部位，a点生长素浓度相对较高，是由芽尖产生运输到a点的，而不是b、c点对应的细胞合成后运输到a点，C错误；该幼苗在太空中水平生长的原因是没有受重力等环境因素的影响，不进行横向运输，生长素均匀分布，D正确。
[思维建模] “三看法”判断生长素的生理作用 ——低浓度促进生长、高浓度抑制生长
(三)准确理解顶端优势的原理及其应用
1.概念：_____优先生长，_____生长受抑制的现象。
2.形成原因
3.解除方法：__________。
4.应用：棉花打顶，果树剪枝等。
低
促进
抑制
顶芽
侧芽
摘除顶芽
1.判断下列表述的正误
(1)生长素可以直接参与细胞代谢过程，起着调节细胞生命活动的作用。( )
(2)生长素可以与受体特异性结合，直接诱导特定基因的表达，从而产生效应。( )
(3)生长素的作用效果受植物的种类、器官种类和生长素浓度等因素影响。( )
(4)不同的器官对生长素的敏感程度不同，而不同植物的同种器官对生长素的敏感程度基本相同。( )
迁移训练
×
×
√
×
2.(2024·河北高考)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
√
解析：由题意可知，水稻分蘖相当于侧枝，水稻在苗期会表现出顶端优势，抑制分蘖，而AUX1参与水稻生长素极性运输，因此AUX1缺失突变体的生长素极性运输可能受到抑制，分蘖可能增多，A正确；生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点，因此，并非分蘖发生部位生长素浓度越高越有利于分蘖增多，B错误；在水稻的成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输，C正确；生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异，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，D正确。
3.植物幼苗在一定刺激下，某器官由于生长素的作用而发生弯曲生长现象，其弯曲生长部分的显微观察结果如图所示。
据图可得出的结论是( )
A.甲侧生长素浓度大于乙侧
B.高浓度生长素可抑制细胞的生长
C.生长素能够影响细胞的生长
D.生长素对细胞伸长生长没有影响
√
解析：图示甲侧细胞比乙侧长，说明甲侧比乙侧生长得快些，但植物幼苗器官种类未知，无法判断到底哪侧生长素浓度高，A不符合题意；甲、乙两侧生长素浓度未知，器官种类未知，不能得出高浓度生长素可抑制细胞的生长的结论，B不符合题意；由图示可以看出，由于生长素的作用甲侧细胞比乙侧长，说明甲侧比乙侧生长得快些，即生长素影响了细胞的伸长生长，C符合题意，D不符合题意。
4.图甲为玉米胚芽鞘中生长素诱导的生长和细胞壁酸化的变化曲线；图乙为生长素处理后不同时间玉米胚芽鞘的生长速率。下列分析或推测不合理的是 ( )
A.根据图示，曲线Ⅱ表示的长度
与IAA作用时间呈正相关
B.图乙BC段表明生长素促进生长，
CD段表明生长素抑制生长
C.中性缓冲液可能抑制生长素的
作用，酸性缓冲液可能引起生长加快
D.在生长素作用下细胞膜外排H+，使细胞壁变得疏松，有利于细胞伸长
√
解析：图乙BC段和CD段生长素都促进生长，但促进的效果先增强后减弱，B错误；图甲中，加入IAA后，pH逐渐减小，而胚芽鞘长度不断增加，可判断酸性缓冲液可能引起生长加快，中性缓冲液可能抑制生长素的作用，C正确；由图甲可知，加入生长素以后pH逐渐变小，可以推知在生长素作用下细胞膜外排H+，使细胞壁变得疏松，有利于细胞伸长，D正确。
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.燕麦胚芽鞘和涂抹生长素的去除尖端的胚芽鞘在单侧光的照射下生长表现不同，前者会弯曲生长，后者只生长不弯曲。这种实验现象说明了什么
提示：胚芽鞘的尖端能产生生长素并能感受单侧光的刺激。
2.生长素(如IAA)是一种重要的植物激素，乙酰胆碱是动物神经细胞释放的一种神经递质，生长素(如IAA)和乙酰胆碱这两类物质的共同点有哪些 (至少答出2点)
提示：微量高效、作为信息分子传递信息、都需要与特异性受体结合、作用后会降解或回收、需要源源不断地产生。
3.棉花种植过程中，农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势以促进侧枝的发育，从而使它多开花、多结果。这样做能解除顶端优势的原因是什么
提示：顶芽能产生生长素并通过极性运输导致侧芽处生长素浓度过高，从而抑制侧芽生长，而顶芽生长快，因此适时打顶可使侧芽处的生长素含量减少，促进侧芽生长，即解除了顶端优势。
4.某幼苗横放一段时间后，为什么根和茎分别表现为向地生长和背地生长
提示：幼苗的根和茎受重力作用，使生长素分布不均匀，近地侧高于背地侧，又因根对生长素的敏感程度大于茎，从而出现不同弯曲生长现象。
三、综合检测反馈
1.生长素运输渠道化理论认为，顶芽产生的生长素通过主茎运输，当主茎中生长素运输流饱和时，会限制侧芽合成的生长素外流，侧芽处于休眠状态，形成顶端优势。下列说法正确的是( )
A.植物体内的生长素多为IAA，合成它的原料是吲哚乙酸
B.根据生长素运输渠道化理论，去除顶芽后侧芽处生长素外流加强
C.顶芽产生的生长素向侧芽运输的过程中不需要消耗能量
D.顶端优势、茎的背地性都说明生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长
√
解析：植物体内的生长素多为IAA，合成它的原料是色氨酸，A错误；根据生长素运输渠道化理论，植物去除顶芽后侧芽逐渐生长，说明侧芽处生长素外流加强，B正确；顶芽产生的生长素在向侧芽运输过程属于主动运输，消耗能量，C错误；茎的背地生长只是体现了生长素促进生长的作用，D错误。
2.生长素(IAA)主要促进细胞的伸长，而细胞壁的弹性非常小，影响细胞的伸长。科学家根据“酸生长理论”和“基因活化学说”提出IAA对细胞伸长的作用机理如图。下列说法正确的是 ( )
A.图中生长素的运输方向体现
了横向运输
B.pH较低时细胞壁软化松弛利
于细胞伸长
C.生长素是植物体内的信息分子，
其受体位于细胞壁上和细胞质中
D.生长素对细胞促进生长的作用体现在促进细胞伸长，对细胞分裂无影响
√
解析：横向运输是指生长素在受到单侧光、重力等外界刺激时，在植物体内发生的横向移动。题图表示的是生长素与细胞膜上的受体结合和与细胞质中的活化因子结合，引发细胞内的一系列生理活动，并不能体现横向运输，A、C错误；根据“酸生长理论”，生长素通过促进细胞分泌H+，使细胞壁酸化(pH降低)，从而软化细胞壁，使细胞壁变得松弛，有利于细胞的伸长，B正确；据题意可知，生长素(IAA)主要促进细胞的伸长，但不能得出生长素对细胞分裂无影响，D错误。
3.研究人员把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°。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。以下分析不正确的是 ( )
A.与弱光相比，强光对生长素在根尖的分布影响程度更大
B.由图1可知，水稻根具有背光生长的特性，该特性是因为单侧光影响生长素的极性运输
C.由图2结果知，水稻根向光侧生长素含量变化并不仅仅与生长素运输有关
D.水稻根在单侧光照射后的生长状况可能与根对生长素的敏感度有关
√
解析：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，A正确。由图1可知，水稻根具有背光生长的现象，该现象是因为单侧光影响生长素的横向运输，但水稻根背光生长的特性可能与遗传物质有关，B错误。分析图2可知，黑暗条件下两侧生长素的总量为700 ng·g-1，而弱光、强光条件下生长素的总量分别为539.8 ng·g-1、506.6 ng·g-1，推测单侧光可能引起向光侧生长素的分解；弱光、强光条件下背光侧生长素的含量分别为401.6 ng·g-1、414.4 ng·g-1，均大于黑暗条件下的同一侧生长素含量(350 ng·g-1)，故推知单侧光引起了生长素的横向运输，部分生长素由向光侧向背光侧运输。故单侧光可能引起向光侧生长素的分解和生长素的横向运输，C正确。一般情况下，生长素在较低浓度时促进生长，较高浓度时抑制生长，不同器官对生长素的敏感度不同，与茎相比，根对生长素更敏感，即水稻根在单侧光照射后的生长状况可能与根对生长素的敏感程度有关，D正确。
4. 图1表示同一植物的不同器官生长单位长度所需时间与生长素浓度的关系，图2为不同浓度的生长素对植物生长的影响曲线。下列叙述错误的是 ( )
A.图1中曲线Ⅰ、Ⅱ可以分别表示生长素对根、茎生长的影响
B.若图1中的a点对应的生长素浓度为图2中的m，则b点对应的浓度大于e
C.把植物水平放置，根近地侧可对应图1的b点，茎的近地侧可对应图1的c点
D.若胚芽鞘向光侧浓度是图2的m，则背光侧浓度应处于m与2m之间
√
解析：根对生长素比茎敏感，图1中曲线Ⅰ、Ⅱ可以分别表示生长素对根、茎生长的影响，A正确。图1中的a点对应的生长素浓度表现为促进作用、b点对应的生长素浓度表现为抑制作用，若a点对应的生长素浓度为图2中的m，则b点对应的生长素浓度大于e，B正确。把植物水平放置，根近地侧生长素浓度大于远地侧，表现为抑制生长的作用，可对应图1的b点；茎的近地侧生长素浓度大于远地侧，促进作用也强于茎的远地侧，可对应图1的d点，C错误。在单侧光的刺激下，向光侧的生长素浓度低于背光侧，且两侧生长素均表现为促进生长的作用，故若胚芽鞘向光侧浓度是图2的m，则背光侧浓度应大于m小于2m，D正确。
课时跟踪检测
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一、选择题
1.在生长素的发现过程中，很多科学家进行了实验来探究生长素的成分和作用。下列有关叙述正确的是( )
A.达尔文父子的实验证明了有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了下面
B.拜尔的实验证明胚芽鞘弯曲生长是在单侧光影响下化学物质分布不均匀造成的
C.温特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.鲍森·詹森实验的结论是胚芽鞘尖端产生的“影响”能够透过琼脂片向下传递
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解析：达尔文观察到弯曲生长的部位在尖端下部，推测有某种“影响”从胚芽鞘尖端传递到了下面，而温特的实验证明确实有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了下面，影响胚芽鞘弯曲生长，A错误；拜尔是在黑暗条件下进行的相关实验，因此没有证明胚芽鞘弯曲生长是在单侧光影响下化学物质分布不均匀造成的，B错误；温特的实验在有光或无光条件下都能得出支持达尔文假说的结论，C错误；鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部，D正确。
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2.用玻璃片以不同方式插入三株燕麦胚芽鞘尖端部位，并分别给予如图所示的光照，培养一段时间后，胚芽鞘的生长情况是 ( )
A.甲不弯曲，乙不弯曲，丙向右弯曲
B.甲向右弯曲，乙不弯曲，丙向左弯曲
C.甲不弯曲，乙向右弯曲，丙不弯曲
D.甲向左弯曲，乙向右弯曲，丙向右弯曲
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解析：甲：纵向插入的玻璃片将燕麦胚芽鞘尖端分隔成两部分，胚芽鞘尖端产生的生长素不能从向光侧横向运输到背光侧，但能从尖端向下运输，使得生长素在尖端下部均匀分布，所以胚芽鞘直立生长，不弯曲；乙：横向插入的玻璃片将燕麦胚芽鞘尖端与下部完全分隔开，胚芽鞘产生的生长素不能从尖端向下运输，因此胚芽鞘不生长、不弯曲；丙：燕麦胚芽鞘尖端与尖端下部的右侧之间插入玻璃片，导致尖端产生的生长素不能从右侧透过玻璃片向下运输，只能由左侧向下运输，同时尖端产生的生长素还能在尖端从向光侧运输到背光侧，因此胚芽鞘向右弯曲生长。综上分析，A正确。
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3.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.生长素在植物体内既可以极性运输也可以非极性运输
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
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解析：生长素的合成位置主要是植物芽、幼嫩的叶和发育中的种子，色氨酸在这些部位经一系列反应可以转变成生长素，A正确；植物激素可以从产生部位运输到作用部位，B正确；生长素在植物体内可以进行极性运输(从形态学上端运输至形态学下端)和非极性运输(如在成熟组织中通过输导组织的运输)，C正确；生长素是信号分子，不是催化剂，催化是酶的作用，D错误。
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4.根的负向光性是植物的向性运动之一，是指植物在高光强或其他不良条件下发生的一种背向光源弯曲生长的适应性反应。为探究其原因，研究者测定水稻根向光侧和背光侧在单侧光刺激后生长素含量的变化。结果如下表所示。根据实验结果分析，下列说法正确的是 ( )
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A.根的负向光性未体现生长素“低浓度促进生长，高浓度抑制生长”的作用特点
B.根的负向光性是因为在单侧光的作用下生长素发生极性运输导致分布不均匀
C.光强组根尖生长素总量少于黑暗组可能是因为光照促进生长素的分解
D.生长素是由色氨酸经过一系列反应转化而来的，其本质为吲哚丁酸
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处理 向光侧/(ng·g-1·FW) 背光侧/(ng·g-1·FW)
光强/(100 μmol·m-2·s-1) 184.8 498.6
黑暗 418.6 418.6
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解析：水稻根细胞中，向光侧生长素浓度低，促进生长，背光侧生长素浓度高，抑制生长，因此根的负向光性体现了生长素“低浓度促进生长，高浓度抑制生长”的作用特点，A错误；根的负向光性是因为在单侧光的作用下生长素发生横向运输导致分布不均匀，B错误；光强组根尖生长素总量少于黑暗组，推测可能是因为光照促进生长素的分解，C正确；生长素是由色氨酸经过一系列反应转化而来的，其本质为吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等，D错误。
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5.取燕麦胚芽鞘切段，随机分成三组，分别置于不同的溶液中进行培养，一定时间内测定胚芽鞘长度的变化，结果如图所示。用KCl代替蔗糖进行上述实验可以得到相同的结果。下列说法不合理的是 ( )
A.本实验中蔗糖作为能源物质来
提高IAA作用效果
B.胚芽鞘伸长生长过程中，伴随
细胞对水分的吸收
C.KCl可进入胚芽鞘细胞中调节细胞的渗透压
D.IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入KCl而提高
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解析：由题干信息可知，用KCl代替蔗糖可得到相同的实验结果，而KCl不能作为能源物质，因此不能说明蔗糖作为能源物质来提高IAA的作用效果，A错误；水是细胞生命活动所需的重要物质，胚芽鞘伸长生长的过程伴随着细胞的吸水过程，B正确；K+、Cl-是植物所需要的矿质离子，可被植物细胞主动吸收，进入细胞后能调节细胞渗透压，C正确；IAA+蔗糖组胚芽鞘伸长率明显高于IAA组，而KCl代替蔗糖也可达到相同结果，因此说明IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入蔗糖或KCl而提高，D正确。
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6.科学家用吲哚乙酸(IAA)处理胚芽鞘切段进行实验，在处理后的第12分钟至40分钟左右胚芽鞘切段快速生长(第一阶段)，40分钟后开始出现持续生长反应(第二阶段)。实验还发现，使用其他酸性物质处理也能使胚芽鞘切段出现第一阶段反应，但不会出现第二阶段反应；而RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂处理胚芽鞘切段可显著抑制第二阶段的生长反应。下列叙述正确的是 ( )
A.实验过程属于自身前后对照，不需要再单独设置对照组
B.植物体内的生长素只有吲哚乙酸(IAA)
C.IAA促进胚芽鞘切段第二阶段持续生长的原因可能是IAA促进了蛋白质的合成
D.生产上使用酸性缓冲液代替IAA处理作物，可促进作物持续快速生长
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解析：该实验需要未经外源生长素处理的胚芽鞘作为对照组，来观察实验组是否出现快速生长或持续生长反应，A错误；苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)在植物体内具有与IAA相同的效应，它们都属于生长素，B错误；根据题干可知，RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂处理胚芽鞘切段可显著抑制第二阶段的生长反应，所以出现第二阶段持续生长现象的原因可能是IAA促进了蛋白质的合成，C正确；据题述实验可知，酸性物质只能促进胚芽鞘第一阶段快速生长，但不会出现第二阶段持续生长反应，D错误。
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7. 图1、2、3、4表示对胚芽鞘所做的不同处理，图5表示某兴趣小组为探究不同浓度的生长素对植物根长度的影响，进行相关实验得到的结果。下列对实验结果的说法，错误的是( )
A.图1直立生长是因为玻璃片阻断
了生长素的横向运输
B.图2、图3弯曲生长是因为背光
侧生长素含量多于向光侧
C.若将图4中纸盒和胚芽鞘一起置于一匀
速旋转的圆盘上，则胚芽鞘向小孔弯曲生长
D.图5中浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为Y9
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解析：图1胚芽鞘尖端中央竖直放置了玻璃片，生长素不能透过玻璃片进行横向运输，而发生了直立生长，A正确。图2弯曲生长是因为其背光侧生长素含量多于向光侧；图3胚芽鞘的尖端被切除，左侧放置含生长素的琼脂块，使得图3胚芽鞘尖端下部向光侧(左侧)生长素含量多于背光侧(右侧)，图3背光弯曲生长，B错误。若将图4中纸盒和胚芽鞘一起置于一匀速旋转的圆盘上，只有小孔部位可透过单侧光照射，则胚芽鞘向小孔弯曲生长，C正确。由图5可知，浓度为Y时，根长度高于其他组，则浓度Y最接近促进生长的最适浓度；浓度Z的作用效果低于对照组，为抑制作用，且生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点，因此浓度Z属于高浓度；浓度X的作用效果为促进作用，但小于浓度Y的作用效果，因此浓度X、Y、Z之间的大小关系为Y9
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8. 图甲为燕麦生长素浓度与作用的关系，图乙为将一株燕麦幼苗水平放置，培养一段时间后的生长状况，图丙表示燕麦胚芽鞘。有关叙述错误的是 ( )
A.图乙中a处的生长素浓度大于10-8
mol·L-1，b处的生长素浓度小于10-8 mol·L-1
B.图丙A段产生生长素，既能向B段进
行极性运输，也能进行横向运输
C.图甲和图乙中根的生长情况说明了植物生长素的作用特点是低浓度促进生长、高浓度抑制生长
D.在太空中，根的生长将不同于图乙的弯曲生长，图甲坐标图中生长素的曲线也不适用于根的生长
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解析：图乙中由于重力作用，生长素在a处的浓度大于b处的浓度，又因为根对生长素敏感，所以a处表现为抑制生长，b处表现为促进生长，因此图乙中a处的生长素浓度大于10-8 mol·L-1，b处的生长素浓度小于10-8 mol·L-1，A正确。图丙A段产生的生长素，既能向B段(形态学下端)进行极性运输，又能在胚芽鞘尖端发生横向运输，B正确。图甲中显示根在生长素低浓度时促进生长、高浓度时抑制生长；由A项分析可知，在图乙中的a、b处，生长素表现为低浓度促进生长、高浓度抑制生长，C正确；在太空中，由于没有重力，a、b处生长素浓度相等，所以根的生长将不同于图乙的弯曲生长，但图甲坐标图中生长素的曲线适用于根的生长，D错误。
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二、非选择题
9.向光性是高等植物广泛存在的生理现象，是植物适应环境变化的一种体现。研究表明，单侧光照射下水稻的根会发生背光弯曲，即“负向光性”。为研究IAA对水稻根负向光性运动的影响及有关作用机理，研究人员进行了相关实验。
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(1)已知Ca2+作为信号分子，在植物的多种信号转导及生长发育过程中起着重要的作用。为探究Ca2+是否会影响水稻根中IAA的分布，研究人员用加入H2O、CaCl2溶液、LaCl2溶液(Ca2+通道阻断剂)以及后两者混合液的四组培养液分别培养水稻秧苗刚长出的根，在单侧光照射24 h后，四组水稻根均出现负向光性，每组根中IAA的分布结果如下图。
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由结果可知，在单侧光照下对照组中IAA的分布情况是___________
_______，而Ca2+作为信号分子____________________________________
____。 与对照组相比，后两组实验的结果表明Ca2+能 ________________
__________________________，从而进一步证明Ca2+在根负向光性运动中对IAA分布的影响。
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缓解LaCl2对根中IAA不均匀分布的抑制作用
向光侧比背光侧少
促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布
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解析：由柱形图结果可知，在单侧光照射下对照组中IAA的分布情况是向光侧比背光侧少，而Ca2+作为信号分子促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布。与对照组相比，后两组实验的结果表明Ca2+能缓解LaCl2对根中IAA不均匀分布的抑制作用，从而进一步证明Ca2+在根负向光性运动中对IAA分布的影响。
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(2)某同学设计了实验方案以验证水稻根尖感受光的部位是根冠。在①环节的选项中，选择1~2项，填入方案中的空格，完善实验方案，使之可行。
①在学者研究的基础上，可增加的最佳实验处理：______ (多选)
A.对根冠2 mm以上的部位遮光，即对根冠照单侧光
B.对根冠2 mm以上的部位照单侧光，即对根冠遮光
C.完全剥除根冠，对根部照单侧光
D.不完全剥除根冠(残留根冠原始细胞)，对根部照单侧光
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AB
②预测实验结果和得出实验结论。若___________________________，说明水稻根尖感受光的部位是根冠。
A负向光性生长，B直立生长
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解析：该实验的目的是验证水稻根尖感受光的部位是根冠，因此实验的自变量是根冠是否受单侧光照射，因变量是根是否出现负向光性，则实验设计思路可设置对照，A组为对根冠2 mm以上的部位遮光，即对根冠照单侧光，B组为对根冠2 mm以上的部位照单侧光，即对根冠遮光。预测实验结果和得出实验结论：若A负向光性生长，B直立生长，说明水稻根尖感受光的部位是根冠。
9课时跟踪检测(十六) 植物生长素
一、选择题
1.在生长素的发现过程中,很多科学家进行了实验来探究生长素的成分和作用。下列有关叙述正确的是 ( )
A.达尔文父子的实验证明了有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了下面
B.拜尔的实验证明胚芽鞘弯曲生长是在单侧光影响下化学物质分布不均匀造成的
C.温特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.鲍森·詹森实验的结论是胚芽鞘尖端产生的“影响”能够透过琼脂片向下传递
2.用玻璃片以不同方式插入三株燕麦胚芽鞘尖端部位,并分别给予如图所示的光照,培养一段时间后,胚芽鞘的生长情况是 ( )
A.甲不弯曲,乙不弯曲,丙向右弯曲
B.甲向右弯曲,乙不弯曲,丙向左弯曲
C.甲不弯曲,乙向右弯曲,丙不弯曲
D.甲向左弯曲,乙向右弯曲,丙向右弯曲
3.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.生长素在植物体内既可以极性运输也可以非极性运输
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
4.根的负向光性是植物的向性运动之一,是指植物在高光强或其他不良条件下发生的一种背向光源弯曲生长的适应性反应。为探究其原因,研究者测定水稻根向光侧和背光侧在单侧光刺激后生长素含量的变化。结果如下表所示。根据实验结果分析,下列说法正确的是 ( )
处理 向光侧/(ng·g-1·FW) 背光侧/(ng·g-1·FW)
光强/(100 μmol·m-2·s-1) 184.8 498.6
黑暗 418.6 418.6
A.根的负向光性未体现生长素“低浓度促进生长,高浓度抑制生长”的作用特点
B.根的负向光性是因为在单侧光的作用下生长素发生极性运输导致分布不均匀
C.光强组根尖生长素总量少于黑暗组可能是因为光照促进生长素的分解
D.生长素是由色氨酸经过一系列反应转化而来的,其本质为吲哚丁酸
5.取燕麦胚芽鞘切段,随机分成三组,分别置于不同的溶液中进行培养,一定时间内测定胚芽鞘长度的变化,结果如图所示。用KCl代替蔗糖进行上述实验可以得到相同的结果。下列说法不合理的是 ( )
A.本实验中蔗糖作为能源物质来提高IAA作用效果
B.胚芽鞘伸长生长过程中,伴随细胞对水分的吸收
C.KCl可进入胚芽鞘细胞中调节细胞的渗透压
D.IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入KCl而提高
6.科学家用吲哚乙酸(IAA)处理胚芽鞘切段进行实验,在处理后的第12分钟至40分钟左右胚芽鞘切段快速生长(第一阶段),40分钟后开始出现持续生长反应(第二阶段)。实验还发现,使用其他酸性物质处理也能使胚芽鞘切段出现第一阶段反应,但不会出现第二阶段反应;而RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂处理胚芽鞘切段可显著抑制第二阶段的生长反应。下列叙述正确的是 ( )
A.实验过程属于自身前后对照,不需要再单独设置对照组
B.植物体内的生长素只有吲哚乙酸(IAA)
C.IAA促进胚芽鞘切段第二阶段持续生长的原因可能是IAA促进了蛋白质的合成
D.生产上使用酸性缓冲液代替IAA处理作物,可促进作物持续快速生长
7.图1、2、3、4表示对胚芽鞘所做的不同处理,图5表示某兴趣小组为探究不同浓度的生长素对植物根长度的影响,进行相关实验得到的结果。下列对实验结果的说法,错误的是 ( )
A.图1直立生长是因为玻璃片阻断了生长素的横向运输
B.图2、图3弯曲生长是因为背光侧生长素含量多于向光侧
C.若将图4中纸盒和胚芽鞘一起置于一匀速旋转的圆盘上,则胚芽鞘向小孔弯曲生长
D.图5中浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为Y8.图甲为燕麦生长素浓度与作用的关系,图乙为将一株燕麦幼苗水平放置,培养一段时间后的生长状况,图丙表示燕麦胚芽鞘。有关叙述错误的是 ( )
A.图乙中a处的生长素浓度大于10-8mol·L-1,b处的生长素浓度小于10-8 mol·L-1
B.图丙A段产生生长素,既能向B段进行极性运输,也能进行横向运输
C.图甲和图乙中根的生长情况说明了植物生长素的作用特点是低浓度促进生长、高浓度抑制生长
D.在太空中,根的生长将不同于图乙的弯曲生长,图甲坐标图中生长素的曲线也不适用于根的生长
二、非选择题
9.向光性是高等植物广泛存在的生理现象,是植物适应环境变化的一种体现。研究表明,单侧光照射下水稻的根会发生背光弯曲,即“负向光性”。为研究IAA对水稻根负向光性运动的影响及有关作用机理,研究人员进行了相关实验。
(1)已知Ca2+作为信号分子,在植物的多种信号转导及生长发育过程中起着重要的作用。为探究Ca2+是否会影响水稻根中IAA的分布,研究人员用加入H2O、CaCl2溶液、LaCl2溶液(Ca2+通道阻断剂)以及后两者混合液的四组培养液分别培养水稻秧苗刚长出的根,在单侧光照射24 h后,四组水稻根均出现负向光性,每组根中IAA的分布结果如下图。
由结果可知,在单侧光照下对照组中IAA的分布情况是 ,而Ca2+作为信号分子 。
与对照组相比,后两组实验的结果表明Ca2+能 ,
从而进一步证明Ca2+在根负向光性运动中对IAA分布的影响。
(2)某同学设计了实验方案以验证水稻根尖感受光的部位是根冠。在①环节的选项中,选择1~2项,填入方案中的空格,完善实验方案,使之可行。
①在学者研究的基础上,可增加的最佳实验处理: (多选)
A.对根冠2 mm以上的部位遮光,即对根冠照单侧光
B.对根冠2 mm以上的部位照单侧光,即对根冠遮光
C.完全剥除根冠,对根部照单侧光
D.不完全剥除根冠(残留根冠原始细胞),对根部照单侧光
②预测实验结果和得出实验结论。若 ,说明水稻根尖感受光的部位是根冠。
课时跟踪检测(十六)
1.选D 达尔文观察到弯曲生长的部位在尖端下部,推测有某种“影响”从胚芽鞘尖端传递到了下面,而温特的实验证明确实有某种化学物质从胚芽鞘尖端传递到了下面,影响胚芽鞘弯曲生长,A错误;拜尔是在黑暗条件下进行的相关实验,因此没有证明胚芽鞘弯曲生长是在单侧光影响下化学物质分布不均匀造成的,B错误;温特的实验在有光或无光条件下都能得出支持达尔文假说的结论,C错误;鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部,D正确。
2.选A 甲:纵向插入的玻璃片将燕麦胚芽鞘尖端分隔成两部分,胚芽鞘尖端产生的生长素不能从向光侧横向运输到背光侧,但能从尖端向下运输,使得生长素在尖端下部均匀分布,所以胚芽鞘直立生长,不弯曲;乙:横向插入的玻璃片将燕麦胚芽鞘尖端与下部完全分隔开,胚芽鞘产生的生长素不能从尖端向下运输,因此胚芽鞘不生长、不弯曲;丙:燕麦胚芽鞘尖端与尖端下部的右侧之间插入玻璃片,导致尖端产生的生长素不能从右侧透过玻璃片向下运输,只能由左侧向下运输,同时尖端产生的生长素还能在尖端从向光侧运输到背光侧,因此胚芽鞘向右弯曲生长。综上分析,A正确。
3.选D 生长素的合成位置主要是植物芽、幼嫩的叶和发育中的种子,色氨酸在这些部位经一系列反应可以转变成生长素,A正确;植物激素可以从产生部位运输到作用部位,B正确;生长素在植物体内可以进行极性运输(从形态学上端运输至形态学下端)和非极性运输(如在成熟组织中通过输导组织的运输),C正确;生长素是信号分子,不是催化剂,催化是酶的作用,D错误。
4.选C 水稻根细胞中,向光侧生长素浓度低,促进生长,背光侧生长素浓度高,抑制生长,因此根的负向光性体现了生长素“低浓度促进生长,高浓度抑制生长”的作用特点,A错误;根的负向光性是因为在单侧光的作用下生长素发生横向运输导致分布不均匀,B错误;光强组根尖生长素总量少于黑暗组,推测可能是因为光照促进生长素的分解,C正确;生长素是由色氨酸经过一系列反应转化而来的,其本质为吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等,D错误。
5.选A 由题干信息可知,用KCl代替蔗糖可得到相同的实验结果,而KCl不能作为能源物质,因此不能说明蔗糖作为能源物质来提高IAA的作用效果,A错误;水是细胞生命活动所需的重要物质,胚芽鞘伸长生长的过程伴随着细胞的吸水过程,B正确;K +、Cl -是植物所需要的矿质离子,可被植物细胞主动吸收,进入细胞后能调节细胞渗透压,C正确;IAA+蔗糖组胚芽鞘伸长率明显高于IAA组,而KCl代替蔗糖也可达到相同结果,因此说明IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入蔗糖或KCl而提高,D正确。
6.选C 该实验需要未经外源生长素处理的胚芽鞘作为对照组,来观察实验组是否出现快速生长或持续生长反应,A错误;苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)在植物体内具有与IAA相同的效应,它们都属于生长素,B错误;根据题干可知,RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂处理胚芽鞘切段可显著抑制第二阶段的生长反应,所以出现第二阶段持续生长现象的原因可能是IAA促进了蛋白质的合成,C正确;据题述实验可知,酸性物质只能促进胚芽鞘第一阶段快速生长,但不会出现第二阶段持续生长反应,D错误。
7.选B 图1胚芽鞘尖端中央竖直放置了玻璃片,生长素不能透过玻璃片进行横向运输,而发生了直立生长,A正确。图2弯曲生长是因为其背光侧生长素含量多于向光侧;图3胚芽鞘的尖端被切除,左侧放置含生长素的琼脂块,使得图3胚芽鞘尖端下部向光侧(左侧)生长素含量多于背光侧(右侧),图3背光弯曲生长,B错误。若将图4中纸盒和胚芽鞘一起置于一匀速旋转的圆盘上,只有小孔部位可透过单侧光照射,则胚芽鞘向小孔弯曲生长,C正确。由图5可知,浓度为Y时,根长度高于其他组,则浓度Y最接近促进生长的最适浓度;浓度Z的作用效果低于对照组,为抑制作用,且生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,因此浓度Z属于高浓度;浓度X的作用效果为促进作用,但小于浓度Y的作用效果,因此浓度X、Y、Z之间的大小关系为Y8.选D 图乙中由于重力作用,生长素在a处的浓度大于b处的浓度,又因为根对生长素敏感,所以a处表现为抑制生长,b处表现为促进生长,因此图乙中a处的生长素浓度大于10 -8 mol·L -1,b处的生长素浓度小于10 -8 mol·L -1,A正确。图丙A段产生的生长素,既能向B段(形态学下端)进行极性运输,又能在胚芽鞘尖端发生横向运输,B正确。图甲中显示根在生长素低浓度时促进生长、高浓度时抑制生长;由A项分析可知,在图乙中的a、b处,生长素表现为低浓度促进生长、高浓度抑制生长,C正确;在太空中,由于没有重力,a、b处生长素浓度相等,所以根的生长将不同于图乙的弯曲生长,但图甲坐标图中生长素的曲线适用于根的生长,D错误。
9.解析:(1)由柱形图结果可知,在单侧光照射下对照组中IAA的分布情况是向光侧比背光侧少,而Ca 2+作为信号分子促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布。与对照组相比,后两组实验的结果表明Ca 2+能缓解LaCl 2对根中IAA不均匀分布的抑制作用,从而进一步证明Ca 2+在根负向光性运动中对IAA分布的影响。
(2)该实验的目的是验证水稻根尖感受光的部位是根冠,因此实验的自变量是根冠是否受单侧光照射,因变量是根是否出现负向光性,则实验设计思路可设置对照,A组为对根冠2 mm以上的部位遮光,即对根冠照单侧光,B组为对根冠2 mm以上的部位照单侧光,即对根冠遮光。预测实验结果和得出实验结论:若A负向光性生长,B直立生长,说明水稻根尖感受光的部位是根冠。
答案:(1)向光侧比背光侧少 促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布 缓解LaCl 2对根中IAA不均匀分布的抑制作用 (2)①AB ②A负向光性生长,B直立生长
