高考生物一轮复习 植物生命活动的调节Word文档下载推荐.docx
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(三)联系:
都属于应激性,都是对环境的变化产生的适应反应,是适应环境的不同方式
二、调节方式——激素调节
三、植物激素
(一)定义:
产生:
植物体的一定部位(没有专门的分泌器官)
运输:
产生部位作用部位
作用:
调节植物新陈代谢、生长发育等活动
含量:
微量,但作用显著,是高效能物质
化学本质:
有机物
(二)种类:
1、生长素
(1)生长素的发现过程:
胚芽鞘实验
①胚芽鞘(胚体的第一张叶)的结构
②实验过程:
G:
温特从一些植物中分离出这种物质,经鉴定是吲哚乙酸(IAA),具有促进植物生长的作用,故取名为生长素
③结论:
生长素的产生部位:
胚芽鞘尖端
生长素的作用部位:
胚芽鞘尖端下部
感光部位:
弯曲部位:
生长素的作用:
促进生长
弯曲原因:
生长素分布不均匀
引起生长素分布不均与的原因:
单侧光、地心引力等
附:
写出下列情况下的生长状况
①A、B
光并未抑制胚芽鞘的生长(光并未抑制促进生长的物质的合成;
促进生长的物质的合成与有无光照无关)
②A、C单侧光(光照不均匀)会引起生长不均匀(即弯曲)
③C、D植物的生长且弯向光源是因为有了尖端的缘故
④A、B、C、D胚芽鞘生长与尖端有关
⑤E、F植物生长与否与琼脂块本身无关,而是与处理过的琼脂块中某种物质有关
⑥F、G该物质向下运输则植物生长,相反,植物不生长
⑦E、F、G尖端产生了某种物质向下运输促使其生长(IAA)
⑧F、H该物质分布不均匀,是植物弯曲的根本原因,而单侧光照仅是影响该物质分
布不均匀的原因而已
⑨I、J感光部位在尖端、弯曲部位在尖端下部
⑩K、L生长素的横向运输部位在胚芽鞘尖端(即感光部位)
(2)生长素的产生、分布及运输
①产生:
具有分裂能力的组织(芽尖、胚芽鞘尖、叶原基、嫩叶、发育中的种子),特别是顶端分生组织,成熟的叶片和根尖虽然也产生生长素,但是数量很少
②分布:
集中在生长旺盛的部位(胚芽鞘、芽尖、根尖的分生组织、形成层、受精后的子房和幼嫩的种子等),而在趋向衰老的组织和器官中则含量较少
③运输:
A、方向:
a、极性运输:
只能从形态学上端向下端运输
探究生长素的极性运输的方向:
过程:
结论:
生长素从形态学上端向下端运输,而不能倒过来运输
原因:
各细胞底部的细胞膜上有携带IAA的载体蛋白质,顶端细胞膜上这种蛋白质
b、横向运输(条件:
单侧光;
重力等)
例题:
根据所提供的实验材料用具设计一个实验,验证“重力影响生长素的重新分配”。
实验材料用具;
若干相同的燕麦胚芽鞘尖端、若干相同的去掉尖端的胚芽鞘、一个实验支架(支架的材料托中放置了6块已编号的相同琼脂块。
相邻两个琼脂块之间用不透水的云母片完全分隔开。
如图所示)。
(1)写出实验步骤:
(2)预期实验结果:
放置al琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘__________________。
放置a3琼脂块的胚芽鞘比放置A3琼脂块的胚芽鞘__________________。
放置A3琼脂块的胚芽鞘弯曲度_____________。
B、方式:
主动运输
实验证明:
在缺氧的条件下,IAA的运输受到影响
C、运输部位:
胚芽鞘:
生长素通过薄壁组织运输
茎:
生长素通过韧皮部运输
④植物向性运动与生长素分布的关系
A、茎的向光性
a、四周均匀光照或无光
尖端产生生长素均匀极性运输尖端以下部位生长素部位分布均匀生长均匀直立生长
b、单侧光尖端影响生长素的运输
极性运输(上下)背光侧多
生长素分布不均匀生长不均匀(背横向运输(向光侧背光侧)向光侧少光侧快)
向光弯曲
总结:
向光性产生的内部因素是生长素分布不均匀
外部因素是单侧光的照射
向光性产生的原因可能的假设
a、单侧光破坏了向光侧的IAA造成的
b、IAA在向光侧和背光侧重新分配造成的
c、背光侧产生了某种抑制生长的物质作用的造成的
证明:
1、植物在单侧光照射下弯向光源生长。
这个现象被解释为“光线能够使生长素背光一侧比向光一侧分布多”。
为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多?
是因为向光侧的生长素在光的影响下被分解了,还是向光侧的生长素向背光侧转移了。
为此,有人做了下述实验:
(一)实验步骤:
将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来,放在琼脂块上,分别放在黑暗中和单侧光下(见下图)。
(二)实验结果:
如下图所示。
注:
图中c、d、e和f用一生长素不能透过的薄玻璃片将胚芽鞘分割;
琼脂下方的数字表示琼脂块收集到的生长素IAA的量。
⑴图a和b说明什么?
光并未影响生长素的分解和生长素的向下运输
⑵图c和d说明什么?
胚芽鞘被玻璃片分隔成两半,不影响生长素向下运输和琼脂块中收集的生长素数量
⑶图e和f说明什么?
单侧光照射促使生长素向背光侧转移
⑷通过上述实验可得出什么结论?
单侧光照射下,向光侧的生长素向背光侧转移,而不是向光侧的生长素被分解
2、20世纪20年代就有科学家认为,生长素(1AA)在向光和背光两侧分布不均是造成向光性的原因。
那么,这种分布不均,是由于单侧光破坏了向光侧的IAA造成的,还是IAA在向光和背光两侧重新分配造成的呢?
有人做了如下图所示的几个实验:
(1)在甲、乙、丙、丁四个实验中甲与丙可以用来说明单侧光并不会破坏向光侧的IAA;
乙与丁可以用来说明单侧光引起IAA的侧向再分配。
由此可以形成推论:
植物向光性的产生是由于背光侧IAA多于向光侧(或IAA在向光和背光两侧分布不均)
(2)20世纪80年代以来,一些科学家在研究植物向光性的问题上又获得了新的进展。
他们用更精密的方法测定了几种植物向光性器官的向光—侧和背光一侧IAA的含量,发现两者几乎没有差别。
同时,他们还发现这几种植物向光性器官向光一侧的“某些物质”浓度明显高于背光一侧。
根据上述两个事实可以得出新的推论:
某些植物的向光性是由于向光一侧的“某些物质”具有抑制生长的作用而造成的。
(例如脱落酸)
B、根的向重力性和茎的背重力性
生长素的运输和分布
(2006·
四川理综)植物的根具有向重力生长的特性,下列是研究根向重力生长机理的两个实验。
实验一:
将空白琼脂和含EDTA的琼脂做成帽状,分别套在甲、乙两组玉米胚根的根冠处(示意图如下)。
提示:
EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca2+。
将胚根水平放置培养—定时间后,观察到甲组胚根向重力(下)生长,乙组胚根水平生长。
根据上述实验结果,得出实验结论。
实验二:
水平放置的胚根弯曲向下生长,与根冠近地侧的Ca2+浓度明显高于远地侧有关。
研究表明,根总是朝着Ca2+浓度高的方向弯曲生长。
为验证这一结论,有人设计了下列实验方案。
请根据提供的实验材料和用具,写出第二步及以后的实验步骤和实验结果,并回答问题。
(1)实验材料和用具:
胚根等长的萌发玉米种子,含EDTA的琼脂帽,含Ca2+的琼脂块,空白琼脂块,培养皿等。
(2)实验步骤
第一步:
取若干个培养皿,在每个培养皿中放置适量的萌发玉米种子,按实验一中乙组的方法处理胚根一定时间后,移去根冠外的琼脂帽。
第二步:
_____________________________________。
(3)实验结果:
_________________________________。
(4)科学家进一步证实,根冠中生长素的分布受Ca2+浓度影响。
当胚根水平放置时,重力诱导Ca2+向根冠下侧移动,导致:
近地侧的生长素浓度比远地侧高。
请分析胚根的生长素分布;
与向重力生长的关系:
_____________________________.
【思路点拨】在确定实验结论时,应针对实验目的,确定实验的自变量和因变量,实验结果的不同是由自变量引起的,对自变量和因变量之间的关系进行归纳总结便是实验结论;
在补充实验步骤时,应根据已有的实验步骤和实验材料确定实验思路和方法。
实验中的自变量是Ca2+的有无,因变量是胚根生长方向。
A组有Ca2+。
表现为向重力(下)生长,B组无Ca2+。
不表现为向重力(下)生长,因此可确定胚根的向重力性与Ca2+有关。
该实验的目的是验证根总是朝着Ca2+浓度高的方向弯曲生长。
步骤一中已除去胚根临接部位的Ca2+目的是排除胚根内Ca2+对实验结果的干扰。
实验材料中提供了合Ca2+的琼脂块和空白琼脂块,因此后续操作应是将胚根分组后分别用含Ca2+的琼脂块和空白琼脂块处理,空白琼脂块的作用是;
消除琼脂块本身对胚根生长的影响,验证性实验的结论是既定的,在确定实验结果时。
只要根据结论将能支持实验结论的最;
可能结果写出即可。
胚根向重力(下)生长与(根冠部位的)Ca2+有关
(2)第二步:
将培养皿均分为两组,编号为A组、B组
第三步:
在A组的胚根上方放一个空白琼脂块,在B组的胚根上方放一个含Ca2+的琼脂块。
第四步:
将胚根水平放置培养一定时间后。
观察胚根的生长方向
(3)当A组胚根仍在水平生长时.B组胚根已弯曲向上生长
(4)生长素对根生长的作用具有两重性。
低浓度生长素可促进生长,高浓度则抑制生长。
对根来说,生长素的最适浓度低,近地侧的生长素浓度过高,生长慢;
远地侧的生长素浓度较低,生长快,因而胚根弯曲向下生长。
(3)生长素的生理作用
①生理作用的原理:
促进细胞纵向伸长生长,促进细胞RNA及蛋白质的合成,细胞生长快,但不改变染色体组成,对分裂(即细胞数目)没有影响。
实验探究:
生长素能促进细胞伸长生长,其作用机理的假说指出,生长素是以扩散作用通过细胞壁,然后与细胞膜上的蛋白质结合。
这种结合激活了细胞膜上转运氢离子的载体,将氢离子向膜外运输,使细胞壁酸化,酸化后的细胞壁变得松弛,水分因渗透作用进入细胞产生压力,使细胞伸长生长。
为了验证生长素是以酸化细胞壁的方式促进细胞伸长生长的,请用燕麦胚芽鞘为实验材料,设计实验步骤,预测实验结果,并写出实验结论。
(一)实验材料和用具
燕麦胚芽鞘若干、中性缓冲溶液、弱酸性缓冲溶液、适宜浓度的生长素溶液、蒸馏水、同型号小瓶若千、刻度滴管、小刀、直尺、镊子、标签等:
(提示;
缓冲溶液可以维持酸碱度的恒定且对植物的代谢没有影响,两种缓冲液均为低浓度溶液)
(二)实验方法及步骤
(1)材料预处理:
选取生长状况一致的燕麦胚芽鞘若干,_________;
测量并记录长度(长度应保持一致),用蒸馏水浸洗处理材料并吸干表面水分。
①______________________________________。
②取小瓶3个,编号1、2、3,1号瓶内加入_________________;
2号瓶内加入______________;
3号瓶加入适宜浓度的生长素溶液2mL和C材料;
分别加盖,并放在相同条件下培养。
③____________________________________。
(3)实验结果预测及结论
若A组胚芽鞘切段的长度变化不明显,B组__________________,C组_________________,则证明__________________。
②作用特点:
具有两重性,促进作用与生长素浓度、细胞年龄和植物器官种类有关
A、对植物同一器官而言,低浓度促进生长,高浓度抑制生长
说明:
a、当生长素浓度小于i时均为“低浓度”,高于i时才会
抑制植物的生长成为“高浓度”。
b、OH段:
随生长素浓度的升高,促进生长作用增强
c、HC段:
随生长素浓度的升高,促进生长作用减弱
d、H点:
促进生长的最适宜浓度为g
e、C点:
表示促进生长的“阈值”,即大于C处的生长素浓度,将会使生长受到抑制
f、A、B点:
生长素浓度不同,但促进生长的强度相同,在应用中应选A点的浓度
B、对植物不同器官而言,最适宜浓度不同(见图A)
a、同一浓度的生长素作用于不同器官上,引起的生理功效也不同,这是因为不同的植物器官对生长素的敏感性不同(敏感性大小:
根>
芽>
茎),同时说明不同器官正常生长要求的生长素浓度也不同。
b、曲线在Aˊ、Bˊ、Cˊ点以上的部分体现了不同浓度生长素不同的促进效果,而且A、B、C三点代表最佳促进效果点
C、对不同植物,最适宜浓度不同(见图B)
图B
图A
③作用特点的表现:
顶端优势
A、定义:
顶芽优先生长、侧芽受到抑制的现象
B、原因:
顶芽处生长素只来源于顶芽,浓度低促进生长
侧芽处生长素来源于顶芽、侧芽,浓度高抑制生长
结合图示,下列对生长素分布、运输、生理作用等不科学的解释是
A、左侧生长素含量高,生长快
B、生长素的运输方式为主动运输
C、生长素浓度高低依次是D>
C>
B>
A
D、根部生长也表现出顶端优势现象
实验探究顶端优势产生的原因
取生长状况相同的某种植物,随机均分为3组(A、B、C)
A组自然生长顶芽优先生长,侧芽受到抑制
B组去掉顶芽侧芽生长快,成为侧枝
C组去掉顶芽,切口处放含有生长素的琼脂块侧芽生长受到抑制
顶芽产生的生长素使侧芽生长受抑制
对顶端的理解
例题:
植物表现出的顶端优势——植物的顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象,就是因为顶芽产生的生长素向下运输,大量地积累在侧芽部位,使侧芽的生长受到抑制的缘故。
同一枝条中是离枝条基部最远处的芽具有生长优势,还是离地面最远处(垂直距离)的芽具有生长优势?
对上述问题,某学习小组进行如下探究活动。
(1)方法步骤,,
①初春,选择三根长势相似的一年生葡萄枝条,每一枝条上留取3个茁壮的芽,从离枝条基部最远处依次定为A、B、C。
②弯曲并绑扎固定甲、乙、丙3根枝条,分别使A、B、C三个芽留取在枝条上显示出某种“顶端”的含义,其中甲、乙的姿态如图所示,试在方框内画出丙枝条的姿态并标出A、B、C三个芽的位置。
③过一段时间后,同时测量各芽发育成的新枝的长度。
(2)结果预测及相关结论:
①预测1:
__________________________________。
寓枝条基部最远处的芽有生长优势。
②预测2:
离地面最远处的芽有生长优势。
③预测3:
甲中的A芽、乙中的A和C芽、丙中的A和B芽发育成的新枝最长,丁中各芽发育成的新枝几乎一样长。
____________________________________
C、解除:
摘除顶芽或用细胞分裂素处理侧芽(细胞分裂素可缓解顶端优势)
D、应用:
果树修剪,茶树摘心,棉花打顶等
(4)生产应用(NAA、IBA、2,4—D)
①诱导生根:
A、促进扦插枝条生根:
指刺激枝条的一端生出许多不定根,而不是刺激根的生长
对扦插枝条的处理:
扦插枝条要带芽和幼叶(芽和幼叶能产生生长素,促进生根);
剪去扦插枝条上的一部分叶片即成树叶(主要目的是为了减少扦插枝条的蒸腾作用);
同时还应使扦插环境保持较高的湿度(避免扦插枝条干枯);
用一定浓度的生长素类似物配制成一定浓度的溶液浸泡下端
例题:
下图示扦插的四种葡萄枝条,其中最易成活的是(C)
B、植物组织培养中,诱导愈伤组织分化成根
C、原因:
因为生长素能够调运营养物质,使枝条形态学下端营养物质充足,发生细胞分裂,产生愈伤组织,进一步分化形成不定根
D、探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适宜浓度
配制一系列浓度的生长素处理生长状况相同的插条的下端观察插条的生根状况
为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度,某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组,用蒸馏水处理作为对照组进行实验,结果发现三组扦插枝条生根无差异。
回答下列问题:
参考该同学的实验,在下一步实验中你应该如何改进,才能达到本实验的目的?
请说明理论依据。
在该同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上,分别在低于低浓度和高于高浓度的范围的增加一系列的浓度梯度以及在两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验;
取消蒸馏水的对照组。
原因是生长素在一定的浓度范围可以促进扦插生根,浓度过高或过低都不能起到促进作用。
②促进果实的发育
A、正常情况下,植物的果实发育过程:
本质:
促进子房壁发育成果皮(所以对大豆等植物不起作用)
a、如果切断生长素的自然来源(不让其受粉[人工套袋的方法或缺B时]或除去正在发育着的种子),果实因缺乏生长素而停止发育,甚至引起果实早期脱落
b、在没有受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液,子房正常发育为果实,因为没有受精,果实内没有种子
以上事实充分说明,生长素是果实正常发育所必需的,自然情况下,果实发育所需生长素是由发育着的种子合成提供的。
c、验证果实发育需要发育着的种子提供生长素
结果及结论:
A组发育为有子黄瓜,B组不发育,C组发育为无子黄瓜;
证实结论。
B、应用:
利用生长素促进果实发育的原理,在没有受粉的雌蕊柱头上涂抹一定浓度的生长素或其类似物,可培育无子果实。
例如:
无子蕃茄、无子黄瓜、无子辣椒等
注意:
区分无子西瓜的培育
③防止落花落果:
达到保蕾、保铃
④除草剂:
在农业生产中,常用一定浓度的生长素类似物除去单子叶农作物中的双子叶杂草
⑤延长种子的休眠期,促进菠萝开花和黄瓜都开雌花
某小组对促进植物开花是否与生长素类似物萘乙酸(NAA)有关进行了实验研究,过程如下。
方法:
取水仙球茎24个分成两组。
后按下表进行操作
组别
处理方法
对照组
水仙球茎不剥去鳞片叶,不加NAA,让其自然生长
实验组
剥去鳞片叶,仅取出花苞,共获18个,消毒后接种于加NAA(0.1g/ml)的适宜培养基上,每瓶接种一个
结果:
实验组除个别瓶污染失败外,其余均在一周时破苞开花;
而对照组则比实验组晚开花一个半月。
请回答下列问题:
(1)本实验可得到的结论是什么?
生长素类似物萘乙酸可促进开花
(2)从科学性角度出发,本实验在分组时是否有不妥之处?
应如何改进?
有;
应将24个球茎随机均分为两组
(3)请针对本实验设计提出进一步完善措施或质疑。
质疑:
取出花苞能在培养基上提前开花,球茎内的花苞开花晚,是否因球茎内有抑制花苞发育的物质存在(另:
去除鳞片叶的机械损伤是否会成为促进花苞开花的一种因子等);
完善方案:
将全部水仙球茎均去除鳞片叶,取出花苞,随机均分后都接种地培养基上,只是对照组的培养基不含NAA
2.其他植物激素的种类及生理功能
激素
合成部位
分布部位
主要生理功能
作用机理
应用
赤
霉
素
幼芽、幼根和未成熟的种子
较多在生长旺盛的部分
促进细胞伸长生长
诱导开花(诱导丝瓜多开雌花)例如
实验证明:
处理
雄
雌
雌雄比
清水
21.9
3.8
5.6
赤霉素
4.7
1.0
1、外源植物生长调节剂或激素打破了内源激素的平衡,从而影响花的雌、雄分化
2、花器官的性别分化是各种激素和内外环境因子对基因表达调控的结果
3、整形素有利雄花的形成
③促进果实增大、成熟
④解除种子、块茎的休眠并促进萌发
加速细胞伸长生长,促进细胞分裂,促进RNA和蛋白质的合成
①防止器官脱落
②促进麦芽糖化
③打破休眠
细胞分裂素
茎尖、根尖、萌发的种子
主要分布在正在进行细胞分裂的部位。
促进细胞的分裂和组织的分化(主要作用)
诱导花芽的分化延缓叶片的衰老
促进核酸和蛋白质的合成
①诱导芽分化
(如植物组织培养中诱导愈伤组织芽的分化)
②延缓叶片衰老
脱
落
酸
根冠、萎蔫的叶片中含量较多
将要脱落或进入休眠的组织中分布较多
抑制细胞的分裂和种子的萌发
促进芽和种子的休眠
③促进叶和果实的衰老和脱落
抑制核酸和蛋白质的合成
①促进休眠
②促进脱落和衰老
③提高抗逆能力
乙烯
植物体的各个部分
广泛存在植物体内,成熟的果实中分布较多
促进果实的成熟(使果实的还原糖多)
促进器官的脱落
①促进RNA和Pr的合成
②影响膜的通透性,促进氧气和水分进入细胞,加快细胞的呼吸作用
①果实催熟
②促进次生物质(例如橡胶)的排出
(三)激素之间的相互作用(既有协同作用,又有拮抗作用)
自然生长的植物在果实成熟过程中,各种植物激素都有明显变化。
有植物生理学家研究了某种果实成熟过程中的激素变化,如图所示
(1)相互促进方面的有
促进果实成熟:
乙烯、脱落酸
促进植物生长:
细胞分裂素、生长素
诱导愈伤组织分化成根或芽:
生长素、细胞分裂素
延缓叶片衰老:
促进果实坐果和生长:
生长素、细胞分裂素、赤霉素
(2)相互拮抗方面的有
顶端优势:
生长素促进顶芽生长,细胞分裂素和赤霉素都促进侧芽生长
雌雄花的分化:
生长素使雌花增加,赤霉素使雄花形成
调节气孔的开闭:
细胞分裂素促进气孔张开,脱落酸促进气孔关闭
防止器官脱落:
生长素抑制花朵脱落,脱落酸促进叶、花、果实的脱落
种子的发芽:
赤霉素、细胞分裂素促进,脱落酸抑制
叶片衰老:
生长素、细胞分裂素抑制,脱落酸促进
1、IAA和CTK之间:
CTK促进细胞增殖,IAA则促进增殖的子细胞继续增大
在植物组织培养中,生长素与CTK共同使用时,能强烈地刺激细胞脱分化产生愈伤组织,而且还会影响愈伤组织再分