第八單元 第1課時 植物生長素及其生理作用

第課時植物生長素及其生理作用概述科學(xué)家經(jīng)過不斷的探索，發(fā)現(xiàn)了植物生長素，并揭示了它在調(diào)節(jié)植物生長時表現(xiàn)出在濃度較低時促進(jìn)生長，在濃度過高時則會抑制生長的特點。植物生長素1．生長素的發(fā)現(xiàn)過程(1)達(dá)爾文實驗①各組胚芽鞘的生長彎曲情況：Aeq\x(\s\up1(01))彎向光源生長；Beq\x(\s\up1(02))不生長，不彎曲；Ceq\x(\s\up1(03))直立生長；Deq\x(\s\up1(04))彎向光源生長。②A與B對照，說明eq\x(\s\up1(05))胚芽鞘的彎曲生長與尖端有關(guān)。③C與D對照，說明感光部位是eq\x(\s\up1(06))胚芽鞘的尖端，而不是尖端下面的一段。④達(dá)爾文的猜測：胚芽鞘的尖端受單側(cè)光刺激后，eq\x(\s\up1(07))向下面的伸長區(qū)傳遞了某種“影響”，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。(2)鮑森·詹森實驗①實驗現(xiàn)象：胚芽鞘彎向光源生長。②結(jié)論：eq\x(\s\up1(08))胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過瓊脂片傳遞給下部。③該實驗的不足之處在于沒有形成單一變量，無法排除eq\x(\s\up1(09))瓊脂片可能導(dǎo)致胚芽鞘生長的結(jié)論。(3)拜爾實驗①實驗現(xiàn)象：將尖端切下，放到胚芽鞘一側(cè)，胚芽鞘總是彎向?qū)?cè)生長。②結(jié)論：eq\x(\s\up1(10))胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的。③該實驗要在eq\x(\s\up1(11))黑暗中進(jìn)行，原因是eq\x(\s\up1(12))排除光照可能對實驗結(jié)果造成的干擾。④拜爾實驗的不足之處是eq\x(\s\up1(13))無法證明尖端是否產(chǎn)生某種物質(zhì)。(4)溫特實驗①實驗組是eq\x(\s\up1(14))B，對照組是eq\x(\s\up1(15))A。A與B對照說明eq\x(\s\up1(16))造成胚芽鞘彎曲生長的是胚芽鞘尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)。②設(shè)置A組的目的是eq\x(\s\up1(17))排除瓊脂片本身的化學(xué)物質(zhì)對胚芽鞘的影響。③實驗結(jié)論：胚芽鞘的彎曲生長確實是由eq\x(\s\up1(18))一種化學(xué)物質(zhì)引起的，溫特將其命名為eq\x(\s\up1(19))生長素。歸納總結(jié)1．胚芽鞘系列實驗的六個結(jié)論(1)胚芽鞘感光部位——尖端。(2)胚芽鞘彎曲生長的部位——尖端下面一段。(3)生長素的產(chǎn)生部位——胚芽鞘尖端。(4)生長素的產(chǎn)生是否需要光——不需要。(5)生長素橫向運輸?shù)牟课弧哐壳始舛恕?6)胚芽鞘彎曲生長的原因——生長素分布不均勻。2．生長素能透過瓊脂片，但不能透過云母片。3．生長素能從人尿中分離出來，是因為人體內(nèi)缺乏分解生長素的酶。4．植物向光性的解釋(1)原因分析(2)歸納總結(jié)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(外因：單側(cè)光照射,內(nèi)因：生長素分布不均勻))2．植物激素3．生長素的合成、運輸和分布4．生長素的生理作用(1)生理作用(2)生長素的作用特點(3)生長素生理作用曲線分析①同一植物器官種類不同：根、芽、莖敏感程度為：eq\x(\s\up1(45))根＞芽＞莖。②植物種類不同：雙子葉植物比單子葉植物eq\x(\s\up1(46))敏感。較高濃度的生長素可以去除單子葉作物中的雙子葉雜草。特別提醒1．抑制生長≠不生長，所謂“抑制”或“促進(jìn)”均是相對于“對照組”(即自然生長或加蒸餾水處理的組別)而言的，由此可見，抑制生長并非不生長，只是生長速率慢于對照組。2．這里所說的濃度高低是相對于不同器官的抑制和促進(jìn)的濃度范圍而言的。3．由于生長素生理作用具有濃度較低時促進(jìn)，濃度過高時抑制的作用，因此存在兩種不同濃度的生長素，其促進(jìn)效果相同，并且最適濃度在這兩種濃度之間。4．頂芽產(chǎn)生的生長素可以在側(cè)芽積累，但不會影響側(cè)芽自身生長素合成。1．溫特的實驗中生長素從胚芽鞘尖端基部進(jìn)入瓊脂塊的方式是主動運輸。()2．生長素能促進(jìn)植物生長是通過促進(jìn)細(xì)胞的伸長生長實現(xiàn)的。()3．生長素是色氨酸通過肽鍵連接成的多肽類物質(zhì)。()4．橫向運輸發(fā)生在尖端，產(chǎn)生效應(yīng)的部位也在尖端。()5．幼嫩細(xì)胞和成熟細(xì)胞對生長素的敏感程度相同。()6．農(nóng)民適時摘除棉花的頂芽可以促進(jìn)側(cè)芽生長素的合成，從而促進(jìn)側(cè)芽的發(fā)育。()7．生長素的產(chǎn)生需要光照，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。()8．幼芽、幼葉和種子都能產(chǎn)生大量生長素。()9．生長素的極性運輸需要ATP水解供能，在缺氧條件下生長素的極性運輸會受到影響。()10．頂端優(yōu)勢、根的向地生長、莖的背地生長都說明了生長素在濃度較低時促進(jìn)生長、濃度過高時抑制生長。()11．生長素不直接參與細(xì)胞代謝，但可以給細(xì)胞傳達(dá)一種調(diào)節(jié)代謝的信息。()考向一結(jié)合生長素的發(fā)現(xiàn)實驗，考查科學(xué)思維能力[例1](2023·山東，10)擬南芥的向光性是由生長素分布不均引起的，以其幼苗為實驗材料進(jìn)行向光性實驗，處理方式及處理后4組幼苗的生長、向光彎曲情況如圖表所示。由該實驗結(jié)果不能得出的是()分組處理生長情況彎曲情況甲不切斷正常彎曲乙在①處切斷慢彎曲丙在②處切斷不生長不彎曲丁在③處切斷不生長不彎曲A．結(jié)構(gòu)Ⅰ中有產(chǎn)生生長素的部位B．①②之間有感受單側(cè)光刺激的部位C．甲組的①②之間有生長素分布不均的部位D．②③之間無感受單側(cè)光刺激的部位[例2]科學(xué)家為了解釋植物向光生長的現(xiàn)象提出了兩種假說：①單側(cè)光照引起生長素的橫向運輸，使生長素分布不均而導(dǎo)致彎曲生長；②單側(cè)光照引起向光側(cè)產(chǎn)生生長抑制物而導(dǎo)致彎曲生長。如圖表示兩位同學(xué)為驗證某植物向光生長的原因所做的對照實驗，下列分析錯誤的是()A．若實驗一甲、乙都向光生長，則說明假說②成立B．若實驗二甲、乙結(jié)果無明顯差異，則說明假說①成立C．若實驗一甲直立生長、乙向光生長，則實驗二應(yīng)表現(xiàn)為甲生長速度比乙快D．若實驗一甲、乙都向光生長，則實驗二應(yīng)該表現(xiàn)為甲的生長速度比乙慢考向二圍繞生長素的合成和運輸，考查科學(xué)探究能力[例3]生長素轉(zhuǎn)運蛋白PIN可介導(dǎo)生長素的極性運輸，如圖a→b為PIN蛋白將IAA從細(xì)胞內(nèi)釋放至細(xì)胞外的過程。除草劑NPA是一種生長素極性運輸抑制劑，圖c為其作用位點示意圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．a(chǎn)→b過程消耗的能量需要由細(xì)胞呼吸來提供B．a(chǎn)→b過程可表示單側(cè)光刺激下IAA向背光側(cè)轉(zhuǎn)運C．NPA與IAA的結(jié)合部位相似說明其為競爭性抑制劑D．頂芽噴施適宜濃度NPA可一定程度上解除頂端優(yōu)勢[例4]生長素極性運輸?shù)幕瘜W(xué)滲透偶聯(lián)學(xué)說的基本觀點是生長素以弱酸的形式經(jīng)輸入載體協(xié)同運輸(能量由跨膜質(zhì)子電位提供)進(jìn)入細(xì)胞，在細(xì)胞質(zhì)中生長素主要以離子形式存在并大量積累。離子形式的生長素通過分布于細(xì)胞基部的輸出載體順濃度梯度輸出細(xì)胞，正是由于輸出載體在細(xì)胞中的極性分布決定了生長素的極性運輸。下列敘述錯誤的是()A．植物體內(nèi)生長素的合成原料是色氨酸B．若要研究輸出載體在生長素極性運輸中的作用，可利用其抑制劑設(shè)計實驗C．生長素的輸入、輸出載體都能轉(zhuǎn)運生長素，空間結(jié)構(gòu)相同D．生長素的輸出載體大多分布在幼嫩組織細(xì)胞中考向三結(jié)合生長素的生理作用，考查科學(xué)思維能力[例5](2024·河北，9)水稻在苗期會表現(xiàn)出頂端優(yōu)勢，其分蘗相當(dāng)于側(cè)枝。AUX1是參與水稻生長素極性運輸?shù)妮d體蛋白之一。下列分析錯誤的是()A．AUX1缺失突變體的分蘗可能增多B．分蘗發(fā)生部位生長素濃度越高越有利于分蘗增多C．在水稻的成熟組織中，生長素可進(jìn)行非極性運輸D．同一濃度的生長素可能會促進(jìn)分蘗的生長，卻抑制根的生長[例6]煙草是以葉片為產(chǎn)品的經(jīng)濟作物。當(dāng)煙草長出足夠葉片時打頂(摘去頂部花蕾)是常規(guī)田間管理措施，但打頂后側(cè)芽會萌動生長，消耗營養(yǎng)，需要多次人工抹芽(摘除側(cè)芽)以提高上部葉片的質(zhì)量，該措施費時費力?？梢圆扇〈蝽敽笸磕ㄉL素的方法替代人工抹芽?？蒲腥藛T探究打頂后涂抹生長素對煙草上部葉片生長的影響，實驗結(jié)果如圖所示。下列分析錯誤的是()A．打頂后涂抹的生長素進(jìn)入煙草后，可向下運輸B．打頂后的抹芽措施不利于營養(yǎng)物質(zhì)向上部葉片轉(zhuǎn)運C．打頂涂抹生長素能建立人工頂端優(yōu)勢抑制側(cè)芽萌發(fā)D．打頂后涂抹生長素與不涂抹相比，能增強上部葉片凈光合速率[例7]如圖甲為橫放在地面上植株幼苗的生長狀況，圖乙為不同生長素濃度對某植物部分器官生長的影響曲線。下列分析錯誤的是()A．生長素不能催化細(xì)胞代謝、不為細(xì)胞提供能量，而是通過給細(xì)胞傳達(dá)信息起調(diào)節(jié)作用B．圖甲中根受重力刺激，造成a側(cè)生長素濃度小于c側(cè)，生長素對a側(cè)細(xì)胞的促進(jìn)作用小于c側(cè)，導(dǎo)致根向地生長C．由圖乙可知同一濃度的生長素對同一植物不同器官作用效果可能相同D．由圖乙可知根對生長素的敏感性高于芽答案及解析1．溫特的實驗中生長素從胚芽鞘尖端基部進(jìn)入瓊脂塊的方式是主動運輸。(×)2．生長素能促進(jìn)植物生長是通過促進(jìn)細(xì)胞的伸長生長實現(xiàn)的。(√)3．生長素是色氨酸通過肽鍵連接成的多肽類物質(zhì)。(×)4．橫向運輸發(fā)生在尖端，產(chǎn)生效應(yīng)的部位也在尖端。(×)5．幼嫩細(xì)胞和成熟細(xì)胞對生長素的敏感程度相同。(×)6．農(nóng)民適時摘除棉花的頂芽可以促進(jìn)側(cè)芽生長素的合成，從而促進(jìn)側(cè)芽的發(fā)育。(×)7．生長素的產(chǎn)生需要光照，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。(×)8．幼芽、幼葉和種子都能產(chǎn)生大量生長素。(×)9．生長素的極性運輸需要ATP水解供能，在缺氧條件下生長素的極性運輸會受到影響。(√)10．頂端優(yōu)勢、根的向地生長、莖的背地生長都說明了生長素在濃度較低時促進(jìn)生長、濃度過高時抑制生長。(×)11．生長素不直接參與細(xì)胞代謝，但可以給細(xì)胞傳達(dá)一種調(diào)節(jié)代謝的信息。(√)考向一結(jié)合生長素的發(fā)現(xiàn)實驗，考查科學(xué)思維能力[例1](2023·山東，10)擬南芥的向光性是由生長素分布不均引起的，以其幼苗為實驗材料進(jìn)行向光性實驗，處理方式及處理后4組幼苗的生長、向光彎曲情況如圖表所示。由該實驗結(jié)果不能得出的是()分組處理生長情況彎曲情況甲不切斷正常彎曲乙在①處切斷慢彎曲丙在②處切斷不生長不彎曲丁在③處切斷不生長不彎曲A．結(jié)構(gòu)Ⅰ中有產(chǎn)生生長素的部位B．①②之間有感受單側(cè)光刺激的部位C．甲組的①②之間有生長素分布不均的部位D．②③之間無感受單側(cè)光刺激的部位答案：D解析：與甲組實驗相比，①處切斷的乙組幼苗彎曲生長，但生長緩慢，說明大多生長素在結(jié)構(gòu)Ⅰ中產(chǎn)生，A不符合題意；對比乙、丙組，①處切斷，幼苗生長慢且彎曲；②處切斷，幼苗不生長不彎曲，說明①②之間有感受單側(cè)光刺激的部位，也有生長素分布不均的部位，B、C不符合題意；②③處切斷，幼苗均不生長不彎曲，說明無生長素產(chǎn)生，但不能說明②③之間有無感受單側(cè)光刺激的部位，D符合題意。[例2]科學(xué)家為了解釋植物向光生長的現(xiàn)象提出了兩種假說：①單側(cè)光照引起生長素的橫向運輸，使生長素分布不均而導(dǎo)致彎曲生長；②單側(cè)光照引起向光側(cè)產(chǎn)生生長抑制物而導(dǎo)致彎曲生長。如圖表示兩位同學(xué)為驗證某植物向光生長的原因所做的對照實驗，下列分析錯誤的是()A．若實驗一甲、乙都向光生長，則說明假說②成立B．若實驗二甲、乙結(jié)果無明顯差異，則說明假說①成立C．若實驗一甲直立生長、乙向光生長，則實驗二應(yīng)表現(xiàn)為甲生長速度比乙快D．若實驗一甲、乙都向光生長，則實驗二應(yīng)該表現(xiàn)為甲的生長速度比乙慢答案：C解析：若實驗一甲、乙都向光生長，說明其向光生長與橫向運輸無關(guān)，即假說②成立，A正確；若實驗二甲、乙生長無明顯差異，說明光照不會引起生長抑制物的產(chǎn)生，即假說①成立，B正確；若實驗一甲直立生長、乙向光生長，說明假說①成立，此時實驗二應(yīng)出現(xiàn)甲、乙生長速度相同，C錯誤；若實驗一甲、乙都向光生長，說明其向光生長與橫向運輸無關(guān)，即假說②成立，實驗二甲組光照會產(chǎn)生生長抑制物，因而甲的生長速度比乙慢，D正確。二看法判斷植物的向性生長考向二圍繞生長素的合成和運輸，考查科學(xué)探究能力[例3]生長素轉(zhuǎn)運蛋白PIN可介導(dǎo)生長素的極性運輸，如圖a→b為PIN蛋白將IAA從細(xì)胞內(nèi)釋放至細(xì)胞外的過程。除草劑NPA是一種生長素極性運輸抑制劑，圖c為其作用位點示意圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．a(chǎn)→b過程消耗的能量需要由細(xì)胞呼吸來提供B．a(chǎn)→b過程可表示單側(cè)光刺激下IAA向背光側(cè)轉(zhuǎn)運C．NPA與IAA的結(jié)合部位相似說明其為競爭性抑制劑D．頂芽噴施適宜濃度NPA可一定程度上解除頂端優(yōu)勢答案：B解析：a→b過程是生長素轉(zhuǎn)運蛋白PIN介導(dǎo)的生長素的極性運輸，為主動運輸，需要細(xì)胞呼吸提供能量，A正確；單側(cè)光能引起IAA由向光側(cè)到背光側(cè)的橫向運輸，a→b為PIN蛋白介導(dǎo)生長素的極性運輸，極性運輸是由形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運輸，B錯誤；NPA與IAA的結(jié)合部位相似，NPA可以與生長素競爭性結(jié)合PIN蛋白上的結(jié)合位點，故為競爭性抑制劑，C正確；除草劑NPA是一種生長素極性運輸抑制劑，頂芽噴施適宜濃度NPA可抑制生長素的極性運輸，不會導(dǎo)致側(cè)芽生長素的積累，可在一定程度上解除頂端優(yōu)勢，D正確。[例4]生長素極性運輸?shù)幕瘜W(xué)滲透偶聯(lián)學(xué)說的基本觀點是生長素以弱酸的形式經(jīng)輸入載體協(xié)同運輸(能量由跨膜質(zhì)子電位提供)進(jìn)入細(xì)胞，在細(xì)胞質(zhì)中生長素主要以離子形式存在并大量積累。離子形式的生長素通過分布于細(xì)胞基部的輸出載體順濃度梯度輸出細(xì)胞，正是由于輸出載體在細(xì)胞中的極性分布決定了生長素的極性運輸。下列敘述錯誤的是()A．植物體內(nèi)生長素的合成原料是色氨酸B．若要研究輸出載體在生長素極性運輸中的作用，可利用其抑制劑設(shè)計實驗C．生長素的輸入、輸出載體都能轉(zhuǎn)運生長素，空間結(jié)構(gòu)相同D．生長素的輸出載體大多分布在幼嫩組織細(xì)胞中答案：C解析：植物體內(nèi)的生長素是色氨酸通過一系列轉(zhuǎn)化形成的，A正確；若要研究輸出載體在生長素極性運輸中的作用，可利用其抑制劑設(shè)計實驗，B正確；生長素的輸入、輸出載體作用機制不同，因此空間結(jié)構(gòu)不同，C錯誤；生長素的合成部位主要集中在植物幼嫩部位，因此生長素的極性輸出載體大多分布在幼嫩組織細(xì)胞中，D正確?？枷蛉Y(jié)合生長素的生理作用，考查科學(xué)思維能力[例5](2024·河北，9)水稻在苗期會表現(xiàn)出頂端優(yōu)勢，其分蘗相當(dāng)于側(cè)枝。AUX1是參與水稻生長素極性運輸?shù)妮d體蛋白之一。下列分析錯誤的是()A．AUX1缺失突變體的分蘗可能增多B．分蘗發(fā)生部位生長素濃度越高越有利于分蘗增多C．在水稻的成熟組織中，生長素可進(jìn)行非極性運輸D．同一濃度的生長素可能會促進(jìn)分蘗的生長，卻抑制根的生長答案：B解析：AUX1是參與水稻生長素極性運輸?shù)妮d體蛋白之一，AUX1缺失突變體由于生長素的極性運輸受阻，導(dǎo)致水稻在苗期不能表現(xiàn)出頂端優(yōu)勢，從而使其分蘗增多，A正確；一般情況下，生長素在濃度較低時促進(jìn)生長，在濃度較高時則會抑制生長，故分蘗發(fā)生部位生長素濃度不是越高越有利于分蘗增多，B錯誤；在水稻的成熟組織中，生長素可以通過輸導(dǎo)組織進(jìn)行非極性運輸，C正確；水稻分蘗相當(dāng)于側(cè)枝，生長素所發(fā)揮的作用，因器官的種類不同而有較大的差異，同一植物不同器官對生長素的敏感程度大致為根>芽>莖，因此，同一濃度的生長素可能會促進(jìn)分蘗的生長，卻抑制根的生長，D正確。[例6]煙草是以葉片為產(chǎn)品的經(jīng)濟作物。當(dāng)煙草長出足夠葉片時打頂(摘去頂部花蕾)是常規(guī)田間管理措施，但打頂后側(cè)芽會萌動生長，消耗營養(yǎng)，需要多次人工抹芽(摘除側(cè)芽)以提高上部葉片的質(zhì)量，該措施費時費力?？梢圆扇〈蝽敽笸磕ㄉL素的方法替代人工抹芽?？蒲腥藛T探究打頂后涂抹生長素對煙草上部葉片生長的影響，實驗結(jié)果如圖所示。下列分析錯誤的是()A．打頂后涂抹的生長素進(jìn)入煙草后，可向