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第五章 植物生命活动的调节
第3节 植物生长调节剂的应用
本节聚焦
植物生长调节剂在生产上有哪些应用?
怎样正确使用植物生长调节剂?
情境导入
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。
讨论
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植株的生长发育,不一定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。
由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
1.概念:
【思考】植物生长调节剂属于植物激素吗?
不属于
2.优点:
①原料广泛
②容易合成
③效果稳定
思考:为什么植物生长调节剂效果比植物激素稳定?
可能因为植物体内没有相应的分解它们的酶。
一、植物生长调节剂的类型和作用
缺点:植物体内含量非常少,提取困难。
植物体内合成的,对植物生长发育有显著影响的微量有机物。
α-萘乙酸(NAA)
吲哚乙酸(IAA)
矮壮素
分子结构差别较大
吲哚丁酸
分子结构类似
3.类型:
一、植物生长调节剂的类型和作用
(1)分子结构和生理效应与植物激素的类似
(2)分子结构与植物激素的差别较大,但具有与植物激素类似的生理效应
如吲哚丁酸
如α-萘乙酸(NAA)、矮壮素等
一、植物生长调节剂的类型和作用
类别
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
作用后是否被酶解
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、NAA、青鲜素、膨大素等
被相应的酶分解失活
植物体内不存在相应的分解酶,不被酶解,残留在植物体内继续发挥作用
植物生长调节剂与植物激素的比较
赤霉素
一、植物生长调节剂的类型和作用
发芽的大麦
酒精
酵母菌
事例1 在用传统方法生产啤酒时, 大麦芽是不可缺少的原料。利用大麦芽,实质上是利用其中的α-淀粉酶。有人利用赤霉素处理大麦,可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。
4.在生产中的应用
一、植物生长调节剂的类型和作用
4.在生产中的应用
膨 大 剂
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。
一、植物生长调节剂的类型和作用
青鲜素
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。
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。
4.在生产中的应用
一、植物生长调节剂的类型和作用
乙烯利
事例4:天然状态下的凤梨(菠萝)开花结果时期参差不齐,一片凤梨田里需要分五六次收获,费时费工,晚上市还卖不出好价钱。到了冬季,由于气温低、日照弱,果实成熟慢、品质差。用乙烯利催熟,就可以做到有计划地上市。
4.在生产中的应用
事例5:芦苇是我国主要的造纸原料,但多数芦苇的纤维短、品质较次。如果在芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理,就可以使芦苇的纤维长度增加50%左右。
子房
有子番茄
受粉前, 雌蕊柱头
涂抹
生长素
促进
发育
发育
发育的种子
生长素
提供
促进
无子番茄
事例7:用一定浓度的生长素类似物培育无子果实
一、植物生长调节剂的类型和作用
事例6:施用矮壮素(生长延缓剂)防止棉花徒长、促进结实。
植物激素 对应生长调节剂 应用
生长素 萘乙酸、2,4-D ①促进扦插枝条的生根;②促进果实发育,防止落花落果;③用作农业除草剂
赤霉素 赤霉素 ①促进植物茎秆伸长;②解除种子和其他部位的休眠,用来提早播种
细胞分裂素 青鲜素 蔬菜储藏中,常用它来保持蔬菜鲜绿,延长贮存时间
乙烯 乙烯利 用于催熟果实
脱落酸 矮壮素 控制植物徒长,使植株节间缩短,长得矮、壮、粗,根系发达,抗倒伏
一、植物生长调节剂的类型和作用
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,为什么?
5.生长调节剂应用的好处
如它能延长或终止种子、芽及块茎的休眠,调节花的雌雄比例,促进或阻止开花,诱导或控制果实脱落,控制植株高度、形状等。
(2)减轻人工劳动
如减少园林植物的修剪次数。
(1)提高作物产量、改善产品品质
6. 负面影响
植物生长调节剂 ≠ 增产、增收
一、植物生长调节剂的类型和作用
一、植物生长调节剂的类型和作用
目前禁用的植物生长调节剂
资料 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5mg/kg,葡萄中乙烯利的最大残留限量为1mg/kg,苹果中乙烯利的最大残留限量为0.8mg/kg,梨、杏、桃子、草莓、芒果和香蕉中乙烯利的最大残留限量为0.05mg/kg。
科学合理地适当使用不会危害健康
思考:乙烯利在生产中常用于水果的催熟,若儿童食用了催熟的水果会导致“性早熟”吗?
不会,导致儿童“性早熟”的是性激素,与乙烯利无关;且人体细胞中无乙烯利的受体,所以乙烯利不能对动物细胞起调节作用。
一、植物生长调节剂的类型和作用
施用时期
2011年,江苏某村民的西瓜,因施用膨大素的时期不当,导致西瓜炸裂。
施用剂量
2010年,四川某果农的葡萄,因施用乙烯利的剂量不当,导致葡萄未成熟就脱落了。
施用方法
2016年,山东某村民的番茄,因施用赤霉素的方法不当,导致空心果的产生。
……
植物生长调节剂 ≠ 增产、增收
(1)促进扦插枝条的生根——生长素类植物生长调节剂。
(2)果实催熟——乙烯利。
1.根据实际情况,选择适当的植物生长调节剂
2.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。
怎样使用这些植物生长调节剂才能达到最佳效果呢?
二、植物生长调节剂的施用
3.
探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度
适宜浓度的NAA溶液促进插条生根,浓度过高或过低都不利于插条生根。
1.原理:
2.变量:
①自变量:
②因变量:
③无关变量:
不同浓度的生长素类调节剂
促进枝条生根的效果
观测指标: 枝条生根数或根的长度
三、探索植物生长调节剂的应用
实验对象自身因素(枝条的发育程度、枝条长度、枝条上保留的芽的数量)、环境因素(NAA浸泡时间、培养温度、培养液的浓度和量、培养时间)
探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度
三、探索植物生长调节剂的应用
配置不同浓度的NAA溶液
处理枝条
用NAA处理枝条(浸泡法、沾蘸法)
晾干枝条然后放入培养液中水培
记录生根情况
3.实验步骤:
三、探索植物生长调节剂的应用
(1)制备溶液
思考:正式实验前做预实验的目的?
a.为进一步的实验摸索条件;
b.检测实验设计的科学性和可行性。
思考:实验过程中需要设置空白对照吗?
预实验需要,正式实验不需要。
A
B
D
C
E
F
G
清水
3ppm
5ppm
7ppm
9ppm
11ppm
13ppm
配置不同浓度的α—萘乙酸(NAA)溶液
预实验
【提醒】预实验必须像正式实验一样认真进行才有意义!
3.实验步骤:
三、探索植物生长调节剂的应用
(2)制备插条
思考:实验中为什么要选取生长旺盛的一年生苗木的枝条?为什么保留有一定的芽或幼叶的插条容易成活?而所带的叶或芽的数量是否越多越好?
一年生苗木的枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活,很容易生根,实验效果显著。
芽或幼叶可产生生长素,能促进插条生根。留叶过多,不利于生根,因为叶片多,蒸腾作用失水多,插条易枯死;留芽过多,分泌较多的生长素,会影响实验的结果,导致结果不准确。
三、探索植物生长调节剂的应用
(3)浸泡插条
思考:处理插条的方法有哪些?处理插条的形态学上端还是下端?每组中为何加入3根枝条?
每组处理不止一根枝条,平行重复原则:避免偶然性,求平均值作为最终结果,提高结果准确性。
时间 NAA浓度
沾蘸法 短 大
浸泡法 长 小
实验方法:
浸泡法和沾蘸法
形态学下端
遮荫、空气湿度高?
防止水分蒸发
三、探索植物生长调节剂的应用
A
B
C
D
E
F
G
浸泡24小时后,取出插条晾干4小时
汉水丑生侯伟作品
A
B
C
D
E
F
G
将插条在α—萘乙酸(NAA)溶液中浸泡24小时
三、探索植物生长调节剂的应用
(4)水培
汉水丑生侯伟作品
A
B
C
D
E
F
G
将处理好的插条,放在相同且适宜条件下,分组进行水培每天记录生根数量
三、探索植物生长调节剂的应用
生根较多:5-9PPM
(5)观察、记录
三、探索植物生长调节剂的应用
思考:预实验中,若两种浓度的生长素类调节剂促进插条生根效果基本相同,请分析原因。如何进一步确定最适浓度?
由生长素作用曲线可知,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,即在两种浓度之间再等浓度梯度配制溶液进行实验。
三、探索植物生长调节剂的应用
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。
不需要空白对照
正式实验
促进该植插条生根的生长素类调节剂的最适浓度是7-7.4ppm
实验结果:
实验结论:
三、探索植物生长调节剂的应用
三、探索植物生长调节剂的应用
(1)乙烯利性质:液体;溶液 pH< 3.5,比较稳定。
(2)乙烯利作用:对水果具有催熟作用;进一步诱导水果自身产生乙烯加速水果成熟。
尝试利用乙烯利催熟水果
学以致用
pH升高
乙烯利
催熟水果
诱导
乙烯
水果产生乙烯
pH=3.5
正反馈
(3)材料:番茄、香蕉等。
(4)自变量和因变量:处理后的生长时间、成熟程度
注意:乙烯利对皮肤黏膜有一定的刺激性,操作是需要做好防护措施,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。
小结
植物生长
调节剂
概 念
特 点
类 型
应 用
施用
具体作用
应用实例
负面影响
国家管理
考虑因素
实践应用
由人工合成,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
①原料广泛、
②容易合成、
③效果稳定
①分子结构与生理效应与植物激素的类似;
②分子结构与植物激素的差别较大,生理效应类似
①简化工艺、降低成本
②提高产量,改善品质
③减少人工劳动
赤霉素、膨大素
青鲜素、乙烯利
生长素调节剂
①使用不当,可能影响作物产量和产品品质
②过量使用,可能对人体健康和环境带来不利影响
有明确的规定
施用目的、
效果、毒性、
残留、价格、
施用是否方便、
法律法规等
①探索植物生长调节剂促进插条生根的最适浓度;
②尝试利用乙烯催熟水果。