5.1.1 生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索 课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第5章 植物生命活动的调节
5.1.1 生长素的发现过程
二、向光性的研究导致生长素的发现
3)实验处理及现象
1)发现问题：植物的向光性，即在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
2)实验材料：苗尖端（幼苗的尖端）。
1.达尔文父子的实验1880年
向光 不弯曲 直立 向光 向光
弯曲 不生长 生长 弯曲 弯曲
生长 生长 生长
①和②对照说明：植物的向光性与苗尖端有关。
③④⑤与①对照说明：植物的感光部位在苗尖端，而向光弯曲部位是苗尖端下部的伸长区。
4)实验分析：
苗尖端是感光部位。弯曲的部位在苗尖端下端
达尔文父子提出，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。
5)实验结论
①“影响”是什么类型的物质？
未解之谜：
②“影响”导致尖端以下部位弯曲生长的原因？
一、生长素的发现过程
2、波森.詹森的向光性实验
明胶块
苗尖端不生长也不弯曲
云母片
苗尖端向光弯曲
是一种矿物质，由云母族矿物质切制而成。因其材料为天然矿制品，具有无污染、绝缘、不透化学物质的特点。
云母片
明胶块
明胶块的组分是蛋白质，蛋白质分子之间存在间隙，
使明胶块具有通透性，可以吸收和传递化学物质。
“影响”是一种可移动的
化学物质
一、生长素的发现过程
2、波森.詹森的向光性实验
[思考]无单测光能得出结论吗？现象是什么？
云母片
明胶块
苗尖端直立生长
苗尖端不生长
排除单侧光的干扰。
“影响”导致弯曲生长的原因
自变量：
尖端放置的位置
尖端下部“影响”分布不均匀
因变量：
弯曲生长
结论：
胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀造成的。
3、拜尔的实验
达尔文的推想
胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，向下面伸长区传递某种“影响”
这种“影响”会造成背光面比向光面生长快
波森·詹森的实验
拜尔的实验
结论：尖端产生的“影响”可透过明胶片传递给下部
结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀
明胶片
这些实验初步证明：
尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部分分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
4．温特的实验（1926年）
1）实验处理及实验结果
温特大胆设想：将苗尖端切下，放在琼脂块上，其中的化学物质会扩散到琼脂块中，就可以用琼脂块代替苗尖。该实验的对照组是①⑤⑥，其设计意图是排除琼脂块本身的化学物质对苗尖端的影响。②与③④形成相互对照，可以说明幼苗的弯曲生长与琼脂块中的化学物质分布不均匀有关
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2)实验结论
温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，将这种物质命名为生长素，他还提出，幼苗之所以会向光弯曲生长，是因为背光侧的生长素浓度高于向光侧。
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。
问：温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？
1934年，荷兰科学家郭葛等人首先分离出了与生长素作用相同的化学物质-吲哚乙酸（ IAA ）。含量极少。
直到1946年，人们才从高等植物中分离出了生长素,并确认它就是IAA。除IAA外还有吲哚丁酸（IBA）、苯乙酸（PAA）等
生长素的发现，人们认识到植物向光性是生长素分布不均匀造成的
5、生长素的化学本质
生长素的发现史
达尔文父子
1880年
波森·詹森
拜尔
温特
郭葛
1934年
1913年
1918年
1926年
感光部位： 弯曲部位：
推测：
幼苗尖端
苗尖端下面
苗尖端产生一种“影响”（信号）并向下传递
从苗尖端向下传递的“影响”是一种可移动的
化学物质
苗尖端产生一种促进生长的化学物质，单侧光导致该物质的不对称分布引起幼苗弯曲
苗尖端产生一种向下运输的物质，可促进生长；该物质分布不均匀会弯曲生长；把它命名为“生长素”
生长素的化学本质是吲哚乙酸（IAA），是在细胞内由色氨酸合成。
植物在黑暗的环境下时
生长素的产生部位
苗尖端
苗尖端下部
生长素的作用部位
促使细胞伸长
注意：生长素的产生和光照无关
直立生长
植物在单侧光的照射下时
生长素的产生部位
苗尖端
横向运输
极性运输
生长素的作用部位
苗尖端下部
生长素较少
生长较慢
生长素较多
生长较快
若不是单侧光，而是各个方向都有光，那么幼苗的生长情况？
直立生长
向光侧
背光侧
生长素
A B C D E
思考题：
请分析各胚芽鞘生长情况（图中插入薄片为云母片）。
答： A图胚芽鞘向光源弯曲生长
B图胚芽鞘背光源弯曲生长
C图胚芽鞘不弯曲不生长
D图胚芽鞘直立生长
E图胚芽鞘向光源弯曲生长
例题.用不透水的云母片以不同方式分别插入三株燕麦幼苗的胚芽鞘尖端部分，并分别从不同的方向给以光照（如图所示）。培养一段时间后，胚芽鞘的生长情况是（ ）
A. a不弯曲、b不弯曲、c向右弯曲
B. a向右弯曲、b不弯曲、c向右弯曲
C. a向右弯曲、b不弯曲、c向左弯曲
D. a向左弯曲、b不弯曲、c向左弯曲
A
与尖端和尖端下部有关的结论
尖端是
生长及弯曲的部位
只有极性运输的部位
产生生长素的部位
感受光刺激的部位
可发生横向运输和极性运输的部位
尖端下部是
归纳提炼
【思维训练】评价实验设计和结论
为了检测生长素的运输方向，某人做了
如下实验。取一段玉米胚芽鞘，切去顶端
2mm，使胚芽鞘不再产生生长素。在上端放
一块含有生长素的琼脂，下端放一块不含
生长素的琼脂（胚芽鞘形态学上端朝上）。
过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。根据实验设计及结果，此人得出以下结论：
（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。
这个实验的设计是否严密？为什么？
不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
生长素是如何从合成部位运输到植物全身的呢？
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学_____运输到形态学______，而不能反过来运输，也就是只能短距离单向________地运输，称为极性运输。极性运输是一种___________。
上端
下端
单方向
主动运输
生长素产生部位：
幼嫩的茎、芽及根尖等生长旺盛的部位
形态学上端
形态学下端
形态学上端
IAA合成部位
IAA合成部位
运输至作用部位
2.生长素的促进作用
①细胞水平
促进细胞伸长
向光侧
背光侧
生长素
诱导细胞分化
②器官水平
影响器官的生长、发育
如促进侧根和不定根的发生，
影响花、叶和果实发育
生长素在细胞水平起的作用，在与器官水平上发挥的作用有什么关系呢？
生长素在细胞水平上发挥作用是在器官水平上发挥作用的基础。
生长素的作用似乎就是“促进”。真的是这样吗？
探究2-4,D对插枝生根的作用
自变量
无关变量
因变量
不同浓度的2，4-D溶液；
生根的情况（生根的平均长度和数目）
处理的时间、处理的方法、枝条的生长情况
正式实验
1.选取长势相似的富贵竹植株，截去上端15cm 左右过于幼嫩的部分，截去下端20cm过于老化的部分，选取中间15cm的枝条（去叶去芽），下端斜切，利于水分的吸收。
2.用蒸馏水配置五组 10-10 ，10-8 ， 10-6 ， 10-4 ，10-2mol/L的2，4-D溶液；
设置一组对照组
正式实验
清水 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 mol/L
3.每组放入3枝富贵竹，每隔3~4天, 各瓶更换一次相应浓度的2，4-D溶液或蒸馏水。
4.一个月后，用尺子测量出每组生根的平均长度，记录实验数据。
实验结果 富贵竹根的平均长度与2，4-D浓度的关系如下
编号 浓度 mol/L 根的平均长度
mm
1 清水 10
2 10-10 30
3 10-8 14
4 10-6 3
5 10-4 1
6 10-2 0
根据以上资料画出富贵竹根的平均长度与2，4-D浓度的关系曲线图。
清水 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 mol/L
3. 生长素的作用特点
如图为不同浓度生长素对植物根的作用结果，据图分析:
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
F`
F
随生长素浓度升高，对根生长的促进作用增强
促进根生长的最适浓度
随生长素浓度升高，对根生长的促进作用减弱
①曲线AB段表示:
②B点表示的生长素浓度是:
③BC段表示:
既不促进也不抑制
④C点表示的生长素浓度对根的生长作用是：
⑤CD段表示:
随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强
生长素的作用特点
A
B
C
D
0
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
促进生长
抑制生长
mol·L-1
F`
F
低浓度促进生长，高浓度抑制生长
：两重性
⑥当生长素浓度 C时为“低浓度”，表现为 ；
当生长素浓度_____C时为“高浓度”，表现为_______。
<
>
促进
抑制
⑦从图中的F、F`点你可以得出什么结论？
在最适浓度的两侧有一大一小两个浓度，促进作用相同。
注意：
以不施加外源生长素时根的生长情况为对照。
①从曲线中可以看出促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是？
敏感度一般看最适浓度就行，最适浓度越小说明越敏感。
10-10 、10-8、 10-4
②三种器官对生长素的敏感度大小依次是:
根 ＞芽 ＞茎
③不同浓度的生长素作用于同一器官上，所起的生理作用_____。
规律是: 。
④同一浓度的生长素作用于不同器官上，所起的生理作用_____
(如生长素浓度为10-6 mol/L时，对根、芽、茎的作用分别是
_______、_________________、_______)
不同
低浓度促进，高浓度抑制
不同
抑制
既不促进也不抑制
促进
4. 影响生长素发挥作用的因素
(1)浓度
(2)器官
(3)成熟程度
(4)植物种类
(1)浓度:
一般情况下，生长素在 时促进生长，在 时抑制生长，甚至杀死植物。
浓度较低
浓度过高
(2)器官:
根、芽、茎敏感程度依次为: 。
不同器官对生长素的敏感度不同。
根＞芽＞茎
(3)成熟程度:
幼嫩的细胞对生长素_____， 衰老细胞则比较_____。
敏感
迟钝
5、生长素两重性的实例与应用
不同种类植物对生长素的敏感度不同。
双子叶植物比单子叶植物 。
敏感
应用:
用适当浓度的生长素类似物来杀死单子叶农作物里的双子叶杂草, 同时促进单子叶植物的生长。
实例2：顶端优势
1.概念：植物的______优先生长，而______生长受到抑制的现象。
顶芽
侧芽
保留顶芽
去掉顶芽
2.原因：顶芽产生的生长素逐渐_________，枝条____的侧芽处生长素浓度较____，由于侧芽对生长素浓度比较_____，因此它的发育受到_____，植株因而表现出顶端优势。
向下运输
上部
高
敏感
抑制
2
1
3
4
*越靠近顶芽的侧芽的生长素浓度越高，侧芽受到的抑制程度越大
实例3：向重力性(根的向地性、茎的背地性)
A
B
C
D
远地侧
近地侧
远地侧
近地侧
重力
←
生长
素少
←
生长
素多
→
→
生长
素少
生长
素多
根对生长素敏感，茎对生长素不敏感
重力
←
生长较慢
←
生长较快
→
生长较慢
→
生长较快
根向地生长
茎背地生长
[思考17]根的向地性，茎的背地性都体现生长素作用的两重性吗？
促进
抑制
促进
促进
根的向地性体现了两重性
茎的背地性不能体现两重性
根向地生长
茎背地生长
【拓展】不同处理条件下植物运动的结果分析
直立生长
向光弯曲生长
直立生长
向光（向孔）弯曲生长
向右弯曲生长
直立生长
向光弯曲生长
向光弯曲生长
直立生长
向光弯曲生长
向孔弯曲生长
向心弯曲生长