以图示为载体,考查生长素的生理作用及特性
[例2] 某研究小组探究避光条件下生长素浓度对燕麦胚芽鞘生长的影响。
胚芽鞘去顶静置一段时间后,将含有不同浓度生长素的琼脂块分别放置在不同的去顶胚芽鞘一侧,一段时间后测量并记录弯曲角度(α)。
图1为实验示意图,图2曲线中能正确表示实验结果的是( )
A.a B.b
C.cD.d
[精讲精析] 在一定范围内,生长素浓度越高,胚芽鞘生长速度越快;在最适生长素浓度时,生长速度最快,向右弯曲度最大;超过最适浓度以后,在一定范围内,生长素浓度越高,生长速度越慢,弯曲程度越小,但α角不会大于90°。
答案为B。
生长素浓度太高,抑制植物生长,误认为会使胚芽鞘向左弯曲生长(α角大于90°),但要注意此胚芽鞘已去顶,本身无生长素。
2.下图表示不同浓度的生长素对植物生长发育的影响。
下列叙述正确的是( )
A.在茎的向光性实验中,若测得茎向光一侧的生长素浓度为b点浓度,则背光一侧的浓度一定在de之间
B.若e点表示某植物顶芽的生长素浓度,则cd段可表示最靠近顶芽的侧芽中的生长素浓度
C.在利用生长素作用原理来培育无籽番茄时,所用生长素浓度应低于e点浓度
D.若c点表示促进茎生长的最适宜浓度,则a、d点分别表示促进根、芽生长的最适宜浓度
解析:
选C 若c点表示促进茎生长的最适宜浓度,因为对生长素的敏感性根>芽>茎,所以促进根、芽生长的最适宜浓度都应小于c点浓度。
以具体实验为依托,综合考查植物激素间的相互作用
[例3] 为了探究生长素和乙烯对植物生长的影响及这两种激素的相互作用,科学家用某种植物进行了一系列实验,结果如下图所示,由此可初步推测( )
A.浓度高于10-6mol/L的生长素会抑制该植物茎段的生长
B.该植物茎中生长素含量达到M值时,植物开始合成乙烯
C.该植物茎中乙烯含量的增加会促进生长素的合成
D.该植物茎中生长素和乙烯的含量达到峰值是同步的
[思路点拨]
[精讲精析] 根据题中左图可知,生长素浓度为0是对照组,其离体的植物茎段生长量是判断其他生长素浓度是否促进或抑制植物茎段生长的基础,图中显示浓度高于10-6mol/L的生长素仍然能促进该植物茎段的生长;分析题中右图可知,当该植物茎中生长素含量达到M值时,植物开始合成乙烯;图中显示该植物茎中生长素和乙烯含量达到峰值不是同步的。
答案为B。
植物激素作用归纳总结
(1)生长素通过促进细胞伸长、增大细胞体积促进生长,细胞分裂素则通过促进细胞分裂、增多细胞数目促进生长。
(2)在植物组织培养时,细胞分裂素太多时,只长茎叶不长根;生长素太多时,只长根不长茎叶;当两种激素都不多且比例合适时,则既生根又生芽;细胞分裂素中等量而生长素少时,则保持愈伤组织不分化。
(3)促进果实发育——生长素和赤霉素,促进果实成熟——乙烯,两者不是一回事。
(4)乙烯、生长素都是激素,只能在植物体内合成,但乙烯利、萘乙酸以及2,4D等是激素类似物,是人工合成的化学物质。
(5)赤霉素促进种子萌发,脱落酸抑制种子萌发,两者是互相对抗的。
水分充足时,胚释放赤霉素,抑制脱落酸合成,种子萌发。
3.请回答下列有关赤霉素的问题:
(1)赤霉素有促进细胞分裂的作用。
用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞,其细胞周期的__________期明显变短,此时期分子水平上所发生的变化主要是________和____________________。
(2)植物体内赤霉素的合成主要在未成熟的种子、幼根和幼芽等____________的部位。
用赤霉素多次喷洒水稻植株后,引起其生长速度过快,将导致稻谷产量________。
(3)赤霉素促进茎的伸长主要与细胞壁的伸展性有关。
有人进行了CaCl2和赤霉素对某植物种子胚轴生长速率影响的实验,结果如下图所示。
由图分析可知,一定浓度的CaCl2溶液对细胞壁的伸展起____________作用;加入赤霉素溶液的时间在图中的____________(填“A点”、“B点”或“C点”)。
根据上述实验分析赤霉素促进茎伸长的可能原因是____________________。
解析:
(1)赤霉素能够促进细胞分裂,使细胞周期的间期明显变短,在间期,分子水平上的主要变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成。
(2)未成熟的种子、幼根和幼芽属于生长旺盛的部位。
用赤霉素多次喷洒水稻,会引起营养生长速率过快,消耗营养物质过多,导致用于生殖生长的营养不足,使稻谷产量下降。
(3)从图示可看出,注射CaCl2溶液后,生长速率下降,说明一定浓度的CaCl2溶液对细胞壁的伸展起抑制作用。
B点以后生长速率加快,说明在B点加入了赤霉素溶液。
由此可得到Ca2+抑制了细胞壁的伸长,加入的赤霉素可能是通过降低细胞壁上Ca2+浓度而促进生长。
答案:
(1)分裂间 DNA复制 有关蛋白质的合成
(2)生长旺盛 降低 (3)抑制 B点 赤霉素降低了细胞壁上Ca2+的浓度
[课堂回扣练习]
一、概念原理识记题
1.下列关于生长素发现过程的叙述,正确的是( )
A.达尔文根据实验提出,单侧光照射使苗尖端产生生长素,生长素分布的不均匀使苗尖端的背光侧比向光侧生长快,因而出现向光性弯曲
B.波森和詹森的实验证明,苗尖端产生的物质可以透过琼脂片传递给下部
C.温特的实验证明,琼脂块中含有促进植物生长的化学物质
D.温特通过实验提取出苗尖端产生的刺激物,并命名为生长素。
解析:
选B 达尔文通过实验证明植物的向光性及感光部位在苗的尖端,但并没有找到是什么物质引起的,更没有将其命名为生长素;波森和詹森的实验证明,苗尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部;温特通过实验证明,幼苗的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的,并命名为生长素,但没有提取出这种物质。
2.在植物细胞中,吲哚乙酸主要由色氨酸经一系列酶催化生成。
下列相关叙述正确的是( )
A.吲哚乙酸可在胚芽鞘中大量合成
B.色氨酸至少含有一个氨基和一个羧基
C.吲哚乙酸是一种具有调节作用的蛋白质
D.过量的色氨酸可抑制吲哚乙酸的合成
解析:
选B 吲哚乙酸主要在幼嫩的芽、叶和发育着的种子中合成,相对集中地分布在生长旺盛的部分,如胚芽鞘;吲哚乙酸是一种化学物质,不是蛋白质;色氨酸是一种氨基酸,氨基酸都有一个相同的结构式:
一个C上通过化学键连着一个羧基、一个氨基、一个氢和一个R基团,R基团中也有可能有羧基或氨基,所以色氨酸至少含有一个氨基和一个羧基。
二、易错易混辨析题
3.将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养中,在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后,应出现的现象是( )
解析:
选B 植物有五大类激素,其中细胞分裂素和生长素可以促进植物生根、长芽,此题中虽然培养基中没有植物激素,但是植物幼苗本身可以产生生长素,从而使幼苗生根,出现B中实验现象。
三、基本原理应用题
4.根据所学知识判断,下列说法正确的是( )
A.若探究胚芽鞘的感光部位,应设置④⑤进行对照
B.若探究植物产生向光性的外因,应设置②③进行对照
C.若探究植物产生向光性的内因,应设置①③进行对照
D.图中向光弯曲生长的是①③⑤
解析:
选A 若探究胚芽鞘的感光部位是尖端而不是尖端下面一段,可设置④、⑤进行对照。
产生向光性外因是有无单侧光,内因是生长素是否分布均匀。
根据单一变量的原则,若探究植物产生向光性的外因,应设置①、③进行对照;若探究植物产生向光性的内因,应设置②、③进行对照。
向光弯曲生长的是③⑤。
[回扣知识点]
1.生长素发现过程中的主要实验。
2.生长素的化学本质。
3.易误点提醒:
容易忽略除了外源激素,还有内源激素可以起作用。
4.能力迁移:
运用所学知识对实验结果进行分析以及实验设计能力。
四、实验探究分析题
5.关于生长素,达尔文、温特等科学家相继进行了长期的具体研究。
某同学对生长素非常感兴趣,设计了如下的两个实验。
(1)实验一:
实验假设:
如果胚芽鞘的尖端能产生生长素,则能影响胚芽鞘尖端下面一段的生长。
实验材料:
小麦胚芽鞘、刀片、琼脂薄片若干。
实验设计:
见实验设计示意图1。
实验结论:
上述实验假设成立。
有同学认为实验设计示意图1不完善,缺少的是_______,你的具体改进方法是________________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)实验二:
实验假设:
如果单侧光引起生长素在小麦胚芽鞘的背光一侧比向光一侧分布多,则小麦胚芽鞘向光弯曲。
实验材料:
同实验一(小麦胚芽鞘、刀片、琼脂薄片若干,不增加其他材料器具)。
实验设计:
在上述示意图1改进(未在示意图2中画出改进的)后的基础上进行单侧光照射,实验设计及其实验预测结果见图2。
实验结论:
实验假设成立。
有同学认为实验设计示意图2中的实验预测结果是错误的,你认为正确的现象应该是________________________________________________________________________,
理由是______________________________________________________________。
还有同学认为实验设计示意图2并不能得出实验结论,他画了实验设计示意图3中的一部分,请你将示意图3补充完整:
在甲方框中画出与胚芽鞘尖端有关的图,在乙方框中画出实验结果预测图。
解析:
在设置对照实验时,要遵循单一变量的原则。
(1)实验一中,缺乏的是对照实验,不足以说明是胚芽鞘尖端的生长素在起作用,也有可能是琼脂块在起作用,要排除琼脂块的作用,应该把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块放在去尖端的胚芽鞘的相同位置上。
(2)实验二中,由于胚芽鞘没有尖端,不能感受光刺激,即光照不再引起生长素的横向运输,胚芽鞘的弯曲仅取决于含生长素的琼脂块的位置,因此胚芽鞘应向左弯曲。
要补充出胚芽鞘尖端的设计和放上放置过胚芽鞘尖端的琼脂块后的胚芽鞘的生长情况,可以在甲图中对胚芽鞘尖端进行单侧光照射,则在向光侧琼脂块中生长素含量低,背光侧琼脂块中生长素含量高,将琼脂块放到去掉尖端的胚芽鞘上后,含生长素多的琼脂块所在的胚芽鞘向对侧弯曲程度大。
答案:
(1)对照组 把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块放在去尖端的胚芽鞘的相同位置上
(2)去尖端的胚芽鞘向左弯曲 无感光部位——尖端,生长素不会向背光侧转移 如下图:
作图要求:
甲方框:
两琼脂小块分开;各标字母A、B;右(或左)侧光照射尖端。
乙方框:
琼脂块各标字母A、B;去尖端的胚芽鞘向放琼脂块的对侧弯曲;放A(B)块的比放B(A)块的弯曲度更大一些
5.[方法指导]
(1)实验的设计要遵循对照原则:
确定各组实验的自变量,在此基础上设置实验组和对照组。
实验一中的假设是“尖端能产生生长素,能影响胚芽鞘下端的生长”。
分析实验,单一变量为“有无尖端产生的生长素”,实验设计示意图
(一)中,只体现了含有生长素的琼脂块