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第5章 植物生命活动的调节
生长素的合成、运输与分布和生长素的生理作用
第1节第2课时
选择性必修1
1
概述植物生长素的合成、运输、分布和生理作用,尝试阐释植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观(重、难点)。
2
根据生长素的作用及特点,学会分析和解决生活实际问题。
图中是一株放在窗台上久不移动的盆栽植物。
在单侧光照射下, 尖端产生的生长素横向运输到背光侧,再向下运输。尖端下部背光侧生长素含量多,向光侧生长素含量少,这样背光侧生长快,而向光侧生长慢。
思考:
生长素从哪里来,到哪里去,如何来去自如?
生长素如何发挥作用,作用特点有哪些?
向着光源生长的植物
>
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目标一
生长素的合成、运输与分布
1.1 生长素的合成
1.生长素主要的合成部位:芽、幼嫩的叶和发育中的种子。
2.生长素合成的前体物质主要是色氨酸。
色氨酸
吲哚乙酸
植物没有专门的内分泌腺器官
生长素在植物各器官中都有分布,但相对集中分布在生长旺盛的部位。
(如:胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处)
生长素合成部位主要在
芽、幼叶等
植物全身
?
1.2 生长素的分布
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,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,也就是只能单方向地运输,称为极性运输。极性运输是一种主动运输。
在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输(不受形态学上下端影响)。
形态学上端
形态学下端
形态学上端
形态学下端
备注:分生迅速,向上或者向下延伸的是形态学上端;分生缓慢,不延伸或者延伸很少的是形态学下端。
1.3 生长素的运输
实验结果:B处琼脂块中有生长素。
结论:A处生长素可以从形态学上端运输到形态学下端。
思考:实验的结果和结论分别是什么? 能否证明生长素的极性运输?
设计实验,验证生长素的极性运输
不能证明
活动1
实验结果:第一组B处琼脂块中有生长素,第二组B处琼脂块中没有生长素。
结论: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。
思考:实验的结果和结论分别是什么? 能否证明生长素的极性运输?
第1组
第2组
能证明
设计实验,验证生长素的极性运输
活动1
发生部位
运输方向
影响因素
跨膜方式
运输
主动运输
胚芽鞘、芽、幼叶和幼根
从形态学上端运输到形态学下端
遗传因素决定
在成熟组织中通过输导组织进行
单侧光、重力等单一方向刺激
根尖、芽尖等生长素产生部位
向光侧→背光侧;远地侧→近地侧
发生部位
运输方向
影响因素
极性运输
非极性运输
横向运输
核心归纳
1.下列与生长素的合成、运输和分布相关的叙述,正确的是
A.生长素只能在芽、幼嫩的叶和发育的种子中产生
B.生长素是在核糖体中经氨基酸的脱水缩合形成的
C.生长素在植物体内只能进行极性运输
D.生长素在植物体各器官中都有分布
√
解析 生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素,A、B错误;
在成熟组织中,生长素可通过输导组织进行非极性运输,C错误;
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,D正确。
2.下图中,A、B、C表示花盆放在具有一定转速的匀速旋转的转盘上。A放在转盘的圆盘上,B放在开小窗的暗箱内,暗箱放在转盘正中;C放在转盘正中,外面套上开小窗的暗箱。下列说法错误的是
A.若A花盆随转盘旋转,花盆中
的小苗将会背离圆心生长
B.若C花盆旋转,暗箱不随转盘
旋转,C花盆中的小苗将会直立生长
C.若B花盆不转,暗箱随转盘旋转,B花盆中的小苗将会弯向单侧光源生长
D.若B花盆和暗箱一起旋转,B花盆中的小苗将会弯向小窗生长
√
解析 影响A花盆中的小苗生长素分布的外力为离心力,生长素主要分布于外侧,小苗将会向圆心生长,A项错误;
若C花盆旋转,暗箱不随转盘旋转,小苗处于黑暗环境中,生长素分布均匀,因此C花盆中的小苗将会直立生长,B项正确;
若B花盆不转,暗箱随转盘旋转,只有当小窗转到光源方向时小苗才接受一次单侧光照射,小苗将弯向光源生长,C项正确;
若B花盆和暗箱一起旋转,则小苗表现为接受间断的单侧光照射,光源来源于小窗,所以向小窗弯曲生长,D项正确。
题后归纳
不同处理条件下胚芽鞘生长状况分析
类别 处理条件 实验结果
遮盖类 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 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
题后归纳
类别 处理条件 实验结果
移植类 ①直立生长;②向左弯曲生长;③④中IAA的含量:a=b+c,b>c;⑤向右弯曲生长
旋转类 ①直立生长;②向光弯曲生长;③向小孔弯曲生长;④茎向心生长,根离心生长
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目标一
生长素的生理作用
生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素起作用的方式基本相似,不催化细胞代谢,也不为细胞提供能量,而是给细胞传达信息,起着调节细胞生命活动的作用。
2.1 生长素的作用方式
生长素首先与细胞内某种蛋白质——生长素受体
特异性结合,引发细胞内发生一系列信号转导
过程,进而诱导特定基因的表达,从而产生效应。
生长素的作用机理
细胞
器官
生长素
伸长分化
生长、发育
受体
基因表达
2.2 生长素的作用机理
细胞水平上:
器官水平上:
促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用;
影响器官的生长、发育
促进侧根和不定根的发生
影响花、叶和果实的发育
基 础
2.3 生长素的生理作用
我国宋代著作《种艺必用》中,记载了一种促进空中压条生根的方法:“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。”
人尿中含有微量的生长素,将黄泥反复浸到尿液中再晒干,黄泥就会吸附一定的生长素。用这样的黄泥封裹枝条,就能利用其中的生长素促进枝条生根。
生长素的作用似乎就是“促进”,真的是这样吗?
请你运用已学过的知识,分析其中的科学道理。
拓展应用
1
2
3
保留顶芽
去除顶芽
去除顶芽,切口放含生长素的琼脂块
思考:1.第1组和第2组比较,能否说明生长素抑制了侧芽生长?
2.第2组和第3组的结果说明什么?
3.该实验的结论是?
组别 侧芽增加长度(mm)
1保留顶芽 3.4±0.5
2去掉顶芽 16±2.7
3去掉顶芽,切口放含生长素的琼脂块 1.8±0.6
不能说明。1、2组的自变量是顶芽的有无而不是侧芽生长素的浓度,只能说明顶芽的存在抑制了侧芽的生长。
顶端运输到侧芽的生长素抑制了侧芽的生长
植物顶芽产生的生长素可抑制侧芽的生长,间接说明了过高的生长素浓度可抑制侧芽的生长。
解惑——难道生长素真的能抑制生长吗?
活动2
1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组对比得到的?
是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言,当生长素浓度过高而抑制生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。
2.对于同一器官来说,生长素的作用与浓度有什么关系?
生长素在浓度较低时促进生长;在浓度过高时则会抑制生长。
下图是科学家研究不同浓度生长素对某一器官的作用得到的曲线,请思考回答下列问题:
2.4 生长素的作用特点
生长素生理作用的曲线分析解读(不同浓度生长素对同一器官的影响)
①a点:
既不促进生长也不抑制生长;
②a~c段:
随生长素浓度升高,对生长的促进作用逐渐增强
③c点:
浓度较低时促进生长,浓度过高时抑制生长
对应的生长素浓度为促进生长的最适浓度
④c~e段:
对应的生长素浓度仍促进生长,只是随生长素浓度升高,对生长的促进作用逐渐减弱
⑤e点:
既不促进生长,也不抑制生长
⑥b、d两点:
生长素浓度虽然不同,但促进效果相同
⑦f点:
抑制生长
2.4 生长素的作用特点
③ 应用:
a.解除顶端优势:
b.保留顶端优势:
② 原因:
顶芽产生的生长素逐渐向下运输,枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感,因此它的发育受到抑制,植株因而表现出顶端优势。
2.5 长素发挥作用的影响因素——浓度不同
① 概念:植物的顶芽优先生长,而侧芽生长受到抑制的现象。
顶端优势:
生长素低浓度促进、高浓度抑制的特点会造成植物的顶端优势,影响植物的长势。植物生长的向性运动亦会受生长素影响,除了之前讲过的向光性外,向地性与背地性也受生长素调控。
部位 根部 茎部 C D A B
生长素浓度
生长速度
生长素敏感程度 弯曲方向 向地生长 背地生长 请从生长素在根茎处的分布趋势和器官内部因素两个角度分析,利用所给信息,通过完善表格解释根的向地性和茎的背地性的原因。
C
D
A
B
低
低
高
高
快
慢
慢
快
敏感
不敏感
推理——生长素如何调控根的向地性与茎的背地性
活动3
思考:
1.根的向地性与茎的背地性都能体现生长素作用特点吗?
2.在均匀光照且失重状态下,水平放置的植物生长方向如何
根的向地性体现了低浓度促进生长,高浓度抑制生长
水平生长
2.5 长素发挥作用的影响因素——器官种类
单侧光
重 力
离心力
注意:
① 单侧光、重力、离心力只影响生长素的分布,不影响生长素的合成。
② 受到以上刺激时,生长素在尖端既进行横向运输,又进行极性运输。
拓展:横向运输影响因素
网络构建
3.生长素是人们发现和研究较早的植物激素,其作用是促进细胞伸长生长、诱导细胞分化。如图表示某植物地上部分,下列有关生长素调节的叙述,正确的是
A.该植物体地上部分能合成生长素的部位只有①②③④所示结构
B.①生长迅速而②生长受抑制是由于②对生长素的敏感性高于①
C.②生长受抑制而④生长较快,是由于①合成的生长素无法运输
到④部位
D.生长素是植物体内的信息分子,必须与靶细胞上的受体结合才能发挥作用
√
生长素等植物激素必须与靶细胞上的受体结合后才能完成信号传递,从而发挥相应的作用,D正确。
解析 植物体其他部位如幼叶也能合成生长素,A错误;
由于①顶芽合成的生长素向下运输积累在②侧芽部位,导致侧芽处生长素浓度过高从而抑制了侧芽的生长,B错误;
④距离顶芽较远,①合成的生长素运输到④较少,因此④生长较快,C错误;
4.如图表示植物生长单位长度所需时间与生长素浓度的关系,下列叙述中正确的是
A.在单侧光作用下,若胚芽鞘生长素浓度向光侧为c,则背光侧为d
B.将植物体水平放置,若茎部近地侧生长素浓度为a,则远地侧为b
C.将植物体水平放置,若根部近地侧生长素浓度为c,则远地侧为d
D.若曲线Ⅰ表示生长素对植物芽的作用,则曲线Ⅱ表示对根的作用
√
解析 单侧光能使生长素由向光侧向背光侧运输,使背光侧生长素浓度高于向光侧,则背光侧生长快于向光侧,若胚芽鞘生长素浓度向光侧为c,则背光侧生长素浓度要大于c,植物生长单位长度所需时间短于向光侧,即背光侧为d,A正确;
将植物体水平放置,由于重力作用,生长素集中分布在近地侧,由于茎对生长素较不敏感,近地侧生长素浓度高于远地侧,近地侧生长素浓度对茎的生长起促进作用,而远地侧生长素浓度对茎的生长也起促进作用,但促进力度没有近地侧强。若茎部近地侧生长素浓度为a,则远地侧生长素浓度应小于a,而不是b,B错误;
将植物体水平放置,由于受到重力作用影响,近地侧生长素浓度高于远地侧,若根部近地侧生长素浓度为c,则远地侧生长素浓度应小于c,而不是d,C错误;
植物不同器官对生长素的敏感程度不同,根比芽敏感,芽比茎敏感,因此若曲线Ⅰ表示生长素对植物芽的作用,则曲线Ⅱ表示对茎的作用,D错误。
题后提升
下图表示同一器官在不同生长素浓度下的作用。请回答下列问题:
(1)若曲线表示生长素浓度与植物幼苗的关系,其出现向光性时,且测得其向光侧生长素浓度为m,则其背光侧生长素浓度范围是 。
(2)若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m小于M
大于i
题后提升
(3)若曲线表示植物的茎,在植物水平放置、表现出茎的背地性时,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是 。
(4)若曲线表示植物的根,在植物水平放置、表现出根的向地性时,且测得其根的远地侧生长素的浓度为m,则近地侧生长素浓度范围是 。
大于0小于m
大于i
感谢观看
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