第三章植物的激素调节第2节.docx
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第三章植物的激素调节第2节
第2节 生长素的生理作用
知识点一生长素的生理作用及其特点
生长素可以促进生长，生长素在促进生长时具有两重性。
两重性是指“低浓度促进植物生长，高浓度抑制植物生长”。
这里所说的“低浓度”和“高浓度”是相对于“最适浓度”而言的。
所谓最适浓度是指对植物某器官生长促进最明显时的浓度。
当低于最适浓度时，随生长素浓度升高，对植物生长的促进作用加强，而高于最适浓度后，对植物生长的促进作用逐渐下降，直到抑制植物生长甚至杀死植物。
在此应把握以下几点：
（1）低浓度的促进作用，如促进茎叶生长；促进扦插枝条生根；促进果实发育，防止脱落等。
（2）高浓度抑制生长，如顶端优势、2,4－D的除草作用。
（3）相同浓度的生长素，对不同器官的生理效应不同（如图）。
植物离体器官
生长素溶液浓度（mol/L）
10－10
10－8
10－6
10－4
10－2
根
促进
—
抑制
抑制
抑制
芽
—
促进
抑制
抑制
抑制
茎
—
—
—
促进
抑制
“—”表示促进，但此时生长素的浓度并非最适浓度
【要点剖析】 生长素的作用——两重性
（1）生长素能够促进植物生长。
生长素促进生长，是通过促进细胞伸长来实现的。
之所以能促进细胞伸长，一方面是因为生长素能诱导细胞壁酸化，使细胞壁松弛，可塑性增加；另一方面是因为生长素促进细胞中RNA和蛋白质的合成，从而促进原生质增多和新的细胞壁物质形成。
（2）生长素的作用和浓度的关系十分密切。
首先应明确，每一种器官都有一个促进生长的最适宜的生长素浓度，在适宜浓度范围内，随着浓度的增大，对生长的促进作用逐渐增强；超过最适浓度后，再加大生长素的浓度，对生长的促进作用逐渐减弱；当生长素浓度增大到一定的临界线后，再继续增大则会对生长起抑制作用。
此即生长素作用的两重性：
一般来说，生长素只有在低浓度时才会促进生长，高浓度时则会抑制生长，这种作用的两重性，突出地反映了它是一种起调节作用的物质。
其次要明确，不同的器官促进生长所需的最适生长素浓度不同，同一生长素浓度对不同器官有不同的作用。
这就是为什么茎的顶端分生组织产生的生长素分布到下部，既能促进茎的生长，又能抑制侧芽的发育，使植物表现出顶端优势现象的原因。
知识点二生长素类似物及其应用
科学家通过多年的研究和实践，发现了一些人工合成的化学物质，具有生长素（IAA）相似的生理效应，称为生长素类似物，如α－萘乙酸（NAA）、2,4－D等，这些生长素类似物在实践中主要应用于以下几个方面：
（1）促进扦插的枝条生根
①用一定浓度的生长素溶液处理扦插枝条的形态学下端，上下不能颠倒，否则扦插枝条不能成活。
②在扦插时，保留芽和幼叶的插条比较容易生根成活，这是因为芽和幼叶在活动时能产生生长素，有利于生根。
③扦插时常去掉成熟叶片，原因是去掉成熟叶片能降低蒸腾作用，保持植物体内水分的平衡，有利于插条成活。
（2）促进果实发育
①被子植物的子房内有胚珠。
当雄蕊授粉以后，胚珠逐渐发育成种子。
在胚珠发育成种子的过程中，发育着的种子里合成了大量的生长素，刺激子房发育成果实，生长素是果实正常发育所必需的。
②在没有接受花粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液，由于雌蕊没有授粉，胚珠不可能发育，这样的果实就是无子果实，如无子番茄、无子黄瓜、无子辣椒等。
（3）防止落花落果
生产上常用一定浓度的生长素类似物溶液喷洒棉株，这样可以达到保蕾保铃的效果。
未成熟的幼果，常因生长素不足而大量脱落，用10～100ppm的2,4－D的水剂喷洒树冠，可使落果大为减少，对苹果、柑橘和棉花都很有效。
（4）农作物除草剂
生长素类似物的作用与生长素的作用相同，在低浓度时促进植物生长，而高浓度时不仅能抑制植物生长，甚至还能杀死植物，所以在农业生产上高浓度的生长素常作为植物杂草的除草剂。
知识点三尝试运用生长素促进扦插枝条生根
农业生产上常用生长素类似物促进插条生根。
生长素类似物的生理作用，也与浓度具有很大的关系。
【实验】 探索生长素类似物促进插条生根的最适深度
（1）提出问题：
不同浓度的生长素类似物（如2,4－D或NAA）促进插条（杨、月季或迎春等）生根的最适浓度是多少呢？
（2）材料用具
①实验材料：
杨、月季、迎春等的枝条。
②实验用具：
天平、量筒、容量瓶、烧杯、滴管、试剂瓶、玻璃棒、木箱或塑料筐（下方带流水孔）、盛水托盘、矿泉水瓶。
③实验试剂：
选择生长素类似物：
2,4－D或α－萘乙酸（NAA）等。
配制2,4－D母液5mg/mL（用蒸馏水配制，加少许无水乙醇以促进溶解）。
设置2,4－D的浓度梯度：
用容量瓶将母液分别配成0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5mg/mL的溶液，分别放入小磨口瓶内，及时贴上相应标签。
（3）实验步骤
①制作插条：
插条的形态学上端为平面，下端要削成斜面，这样在扦插后可增加吸收水分的面积，促进成活。
②处理插条：
插条处理方法有浸泡法和沾蘸法。
清水组起空白对照作用，浓度不同的几个实验组之间进行相互对照（药物浓度、浸泡时间等）。
③进行实验：
将处理过的插条下端浸在清水中，注意保持温度（25～30°C）。
④观察记录：
观察记录各组实验材料的生根情况，并记录于设计的表格中。
设计的表格标题如不同2,4－D（或NAA）浓度下插条生根数。
（4）预测实验结果：
过一段时间后（约3～5d），用适宜浓度的2,4－D或NAA处理过的插条基部和树皮皮孔处（插条下1/3处）出现白色根原体，此后逐渐生长出大量不定根；而用较低浓度、较高浓度或清水处理的插条长出极少量的不定根或不生根。
（5）结果分析：
根据实验数据，以生长素类似的浓度为横坐标，根的数目为纵坐标，绘制曲线图，确定最适浓度范围。
（6）实验注意事项
①分析不同插条的生根情况。
不能生出不定根有可能是插条上没有芽、插条倒插等。
促进扦插枝条生根是指刺激插条的下端生出不定根，而不是刺激根生长。
不同的插条可能生出的不定根的数目多少不一样，如插条上芽多，则产生的生长素就多，就容易促使不定根的萌发。
实验所选插条的芽数尽量一样多。
②注意与本实验相关的其他因素，如温度要一致，设置重复组即每组不能少于3个插条，设置对照组。
【例1】 下图表示植物不同器官对生长素的反应。
请观察后据图回答：
（1）促进芽生长的生长素最适浓度是________mol·L-1，生长素的这一浓度对根的生长效应是________________________________________________________________________。
（2）A点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是_______________________________。
（3）B点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是_______________________________。
（4）由此可见，不同浓度的生长素对同一器官的影响
________________________________________________________________________，
同一浓度的生长素对不同器官的影响__________。
（5）生长素的浓度为10－10～10－1mol/L，对植物各器官的作用总的情况是
________________________________________________________________________。
答案
（1）10－8 无明显促进作用
（2）促进生长 （3）既不促进生长也不抑制生长 （4）不同 不同 （5）较低浓度促进生长，较高浓度抑制生长
解析 由图可以看出，
（1）生长素的生理作用具有两重性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长；
（2）同一植物的不同器官对生长素浓度的反应不一样，其敏感性是根最强，芽次之，茎最弱。
【例2】 某生物兴趣小组的同学对某品种番茄的花进行人工去雄后，用不同浓度的生长素类似物2,4－D涂抹子房，得到的无子番茄果实平均重量见下表。
2,4－D浓度（mg/L）
0
5
10
15
20
25
30
35
无子番茄平
均重量（g/个）
0
13.5
26.2
46.5
53.6
53.7
43.0
30.2
据表得出的正确结论是（ ）
A．2,4－D浓度超过25mg/L，对果实的发育起抑制作用
B．2,4－D与生长素的作用效果相同
C．2,4－D可以促进扦插枝条生根
D．2,4－D诱导无子番茄的最适浓度范围为20～25mg/L
答案 D
解析 2,4－D是一种生长素类似物，从题中可以看出，它具有促进果实发育的作用。
A选项中的浓度仍能促进果实发育；由于缺少使用生长类的实验，故不能得出B选项的结论；C选项与表格数据无关；D选项正确，其所示浓度在正常使用浓度范围内，且能最大限度地促进番茄果实的发育。
【例3】 为促进某种植物扦插枝条生根，采用几种不同浓度的吲哚乙酸——人工合成的生长素类似物溶液处理插条基部，然后在沙床中培养，观察生根情况（如下图）。
下列是实验结果，从实验结果选择最佳的生长素浓度为（ ）
A．3mg·mL－1B．4.5mg·mL－1
C．6mg·mL－1D．9mg·mL－1
答案 B
解析 根据实验结果先排除D项，这一项显然是此浓度抑制其生根。
A项和C项浓度相差很大，而生根情况几乎一样，则这两个浓度不可能都是“最适浓度”，据生长素对根的促进作用的浓度——效应曲线（如图所示）可知，A项的3mg/mL相当于b点，C项的6mg/mL相当于d点，所以最适浓度应在3～6mg/mL之间。
故选B。
【例4】
右图表示不同浓度生长素对芽生长的影响。
当植物表现出顶端优势时，顶芽和最靠近顶芽的侧芽所含生长素的浓度依次分别为（ ）
A．a和b
B．b和a
C．b和c
D．c和b
答案 C
解析 植物顶芽产生的生长素通过极性运输方式向下运输到侧芽，抑制侧芽的生长，所以顶芽应为最适浓度，即b点，侧芽为抑制浓度，即为c点。
1．提示：
不同。
对于根来说，最适浓度大约是10－10mol/L；对于芽来说，最适浓度大约是10－8mol/L；而对于茎来说，最适浓度大约是10－4mol/L。
2．提示：
不同的生长素浓度，对于同一器官所起的作用也不同。
在一定浓度范围内促进生长，超过这一范围则抑制生长。
一、基础题
1．C 生长素具有促进扦插枝条生根的作用。
2．B 2,4—D属于选择性除草剂，高浓度时能抑制单子叶作物田里双子叶杂草的生长。
二、拓展题
1．提示：
由于重力作用，生长素在下面的浓度较高。
对于植株的茎来说，这个浓度的生长素能促进生长，因而下面的生长较快，植物的茎就向上弯曲生长。
同样的生长素浓度，对于植株的根来说，却会抑制生长，因而根部下面的生长比上面的慢，根就向下弯曲生长。
如果是在太空中的空间站中生长，植株就不会出现这样的情况，而是横向生长。
2．提示：
因为人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中再晒干，黄泥中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。
1．植物生长素能促进植物生长，也能抑制植物生长，甚至杀死植物。
下列叙述中正确的是（ ）
A．低浓度促进，较高浓度抑制，过高浓度杀死
B．过高浓度促进，较高浓度抑制，低浓度杀死
C．较高浓度促进，过高浓度抑制，低浓度抑制
D．较高浓度促进，低浓度和过高浓度杀死
答案 A
解析 植物生长素对植物生长的作用具有“两重性”。
在一定范围内，浓度越高，植物生长越快，超过这个极限后，则浓度越高，生长越慢，甚至杀死植物。
因此，一般地说，低浓度时促进植物生长，高浓度时则抑制植物的生长。
2．利用一定浓度的生长素溶液处理没有授粉的番茄花蕾，能获得无子番茄，其原因是（ ）
A．生长素促进子房发育成果实
B．生长素抑制番茄种子的发育
C．生长素抑制番茄的受精
D．生长素促使番茄子房发育快、种子发育慢
答案 A
解析 生长素可促进子房发育为果实，根据这个原理，用一定浓度的生长素溶液处理没有授粉的番茄花蕾，可获得无子果实。
3．下列实例中能体现植物生长素作用两重性的是（ ）
A．胚芽鞘的向光性
B．茎的负向重力性
C．无子番茄的培育
D．顶端优势
答案 D
4．在“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的探究过程中，下列关于注意事项的说法中，不正确的是（ ）
A．在正式实验前先做一个预实验，目的是证实适宜浓度范围，摸索实验条件
B．找准插条的上下端，防止颠倒
C．所用的每个插条都应留3～4个芽
D．此探究实验不存在对照实验
答案 D
解析 在该实验中，不同浓度的生长素溶液就是对照。
5．如图所示，如果根a侧的生长素浓度在曲线的A点（为10－10mol·L－1），下列有关描述正确的是（ ）
A．在FC的范围内均能促进生长
B．AD属于生长抑制范围
C．b侧的生长素浓度低于a侧，相当于曲线FE段浓度，因而细胞伸长生长慢
D．在太空中（重力为0），根的生长将不同于上图的弯曲生长，坐标图中生长素的曲线也不适用于根的生长
答案 A
解析 曲线FC段均能促进生长，CD段抑制生长。
根向重力性的产生是由于重力作用，引起近地侧（b）生长素浓度高，抑制细胞生长；背地侧（a）生长素浓度低，促进细胞生长，从而使根弯曲向下生长。
在太空中，无重力作用，a、b两侧的生长素浓度相同，根水平生长，坐标图中各生长素浓度仍适用于根的生长。
6．下图表示植物生长素浓度与其对植物生长的促进作用的关系，据图回答下列问题：
（1）曲线OH段说明________。
（2）_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）曲线HC段说明
________________________________________________________________________。
（4）若某植物顶芽的生长素浓度为g时，产生顶端优势现象的侧芽生长素浓度是图中曲线的________________。
（5）若用燕麦幼苗做向光性实验，并测得幼苗胚芽鞘尖端向光一侧与背光一侧生长素含量之比为1∶2，则据图推测燕麦胚芽鞘尖端背光一侧的生长素浓度范围是________________________________________________________________________。
答案
（1）随着生长素浓度的升高，促进生长的作用增强
（2）随着生长素浓度的升高，促进生长的作用减弱
（3）此浓度的生长素既不能促进生长，也不能抑制生长
（4）C点以后范围内 （5）小于2m
解析
（1）生长素对植物生长的作用具有两重性。
生长素浓度在O～C的范围内是促进生长的，而在C点以后的范围内是抑制生长的。
只不过在H～C的范围内随生长素浓度升高，促进生长作用的速率减慢；在O点和C点时的浓度对生长无影响，既不促进生长，也不抑制生长。
（2）顶端优势是指植物的顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象。
原因是顶芽产生的生长素向下运输，大量积累到侧芽的部位，使侧芽部位的生长素浓度过高，从而抑制侧芽的生长。
（3）由图中曲线可知，在O～C促进生长的范围内，当背光侧生长素浓度为2m时，向光侧生长素浓度为m，此时它们的纵坐标均为n，即促进生长的程度相同，植株将直立生长，不符合题意；当背光侧生长素浓度大于2m时，据题意胚芽鞘向光一侧与背光一侧生长素含量之比为1∶2可知，向光侧生长素浓度也应大于m，此时背光侧生长速率较向光侧慢，不符合题意；背光侧生长素浓度小于2m时，相应的向光侧的生长素浓度亦小于m，据图可知，生长素浓度小于2m点的纵坐标比生长素浓度小于m点的纵坐标大，证明背光侧生长速率快，向光侧生长速率慢，最终使植株向光弯曲。
讲练学案部分
1．下图表示水平植物的生长状况。
比较①②③④处生长素的浓度及细胞生长速率，正确的一组是（ ）
生长素浓度比较高
细胞生长较快
A③④③④B②③②④
C①③①③D①③②③
答案 D
解析 产生上述现象的原因有两点：
一是重力影响生长素的分布，二是生长素的浓度对不同器官的影响不一样。
根对生长素的浓度反应敏感，而茎对生长素的浓度敏感性较差，对根来说，较高的生长素浓度就会抑制其生长。
由于重力的作用，①处和③处生长素分布较多，①处的生长受到抑制，②处生长的快；③处的促进作用高于④处的促进作用，所以③处生长的快。
2．在市场上有时可见到一半大一半小的歪西瓜。
将这个发育不均匀的西瓜按大小分成两半，发现较大的一半西瓜中是黑子，而发育较差的、较小的一半西瓜中有较多的白子。
产生歪瓜的原因是（ ）
A．西瓜较小的一侧见不到阳光，造成其发育较差
B．西瓜较小的一侧从叶片中得到的营养较少
C．由于瓜地中有较多的石头，使西瓜长得不圆
D．由于部分种子不发育，使西瓜较小的一半得到的生长素较少而成歪瓜
答案 D
解析 果实发育需要生长素，而果实发育所需要的生长素来自于发育着的种子。
在发育较差、较小的一半西瓜中有较多的白子，表明这半部分瓜的种子发育比较差，种子为果实发育提供的生长素较少，因而形成歪瓜。
3．为了证明吲哚乙酸对小麦根生长的影响，进行了以下实验：
①取干燥小麦种子若干，放在垫有两张湿润滤纸的培养皿中，暗箱中培养，待小麦胚芽长到约30mm时，取出备用；②取出培养好的小麦50棵，切去胚芽鞘尖端约3mm，再切取下面5mm；③将5mm切段漂浮在蒸馏水中浸洗2～3小时；④将6个锥形瓶编号A、B、C、D、E、F，在A中加入蒸馏水10mL，B～F依次加入10－10、10－9、10－8、10－7、10－6不同浓度（单位：
mol·L－1）的吲哚乙酸溶液各10mL；⑤胚芽鞘5mm切段浸洗后，用滤纸将切段表面的水分吸干，平均分装到上述6个锥形瓶中，注意使胚芽鞘切段完全浸没在溶液中。
将锥形瓶置于旋转器上并在暗室中培养；⑥24小时后，用镊子取出胚芽鞘切段，测量并记录长度。
请分析回答下列问题：
（1）将用作实验材料的胚芽鞘5mm切段放在蒸馏水中浸泡2～3小时，目的是________________________________________________________________________。
（2）将胚芽鞘5mm切段浸没在吲哚乙酸溶液中培养时，需要在暗室中的旋转器上进行，主要考虑的是______________________________________。
（3）有学生通过实验，记录的结果如下表所示。
请你根据表中的数据，以胚芽鞘切段增长百分数为纵坐标，吲哚乙酸浓度为横坐标，作出曲线。
[胚芽鞘切段增长百分数＝（处理长度－对照长度）÷原来长度×100%]
锥形瓶编号
A
B
C
D
E
F
24小时后胚芽鞘切段长度（mm）
5
7.5
12.5
16
11
6
（4）以上实验结果表明：
______________。
（5）______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）除去切段内原来的吲哚乙酸
（2）避免光照或重力的作用对实验结果造成干扰
（3）如图
（4）吲哚乙酸浓度为10-10～10-8mol·L-1的范围内，对切段伸长的促进效果与浓度成正比；如果在达到最适浓度10-8mol·L-1后吲哚乙酸浓度继续提高，则对切段伸长的促进作用___________________________________逐渐减弱
解析 本题是一道综合性较强的实验分析题，有一定难度。
要证明一个结论，需要严密的设计，排除任何一个干扰因素，如本实验中去掉尖端后的胚芽鞘切段，可能含有少量的生长素会影响实验结果，所以需要放到蒸馏水中一段时间，去掉原来的生长素；本实验还排除了生长素溶液中溶剂水的影响，设置了蒸馏水的空白对照；放在旋转器上、在暗室中，排除重力、光照的影响；从实验所得的记录结果可以看出，较低浓度下，随浓度的升高，生长素促进作用增强，但超过一定浓度，随浓度升高，促进作用减弱，甚至抑制生长。
一、选择题
1．下列关于植物生长素作用及其应用的叙述中，不正确的是（ ）
A．成熟细胞比幼嫩细胞对生长素更为敏感
B．顶端优势能够说明生长素作用的两重性
C．适宜茎生长的一定浓度的生长素往往抑制根的生长
D．可利用生长素类似物防止落花落果
答案 A
解析 植物细胞对生长素的敏感程度有差异，一般是幼嫩组织的细胞更敏感一些。
2．飞行在太空的宇宙飞船中，水平方向放置一株幼苗，培养若干天后，根、茎的生长方向是（ ）
A．根向下生长，茎向下生长
B．根向上生长，茎向上生长
C．根水平方向生长，茎向上生长
D．根和茎都水平方向生长
答案 D
解析 在宇宙飞船中，水平放置的幼苗所受的微重力，对幼苗的生长几乎无影响，故根和茎都水平方向生长。
3．下列不能解除植物顶端优势的措施是（ ）
A．去掉顶芽
B．在去掉顶芽的断口处放一块含有生长素的羊毛脂
C．在去掉顶芽的断口处放一块含有细胞分裂素的羊毛脂
D．在去掉顶芽的断口处放上琼脂块
答案 B
解析 植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制的现象叫顶端优势，其原因是顶芽产生的生长素向下运输，大量地积聚在侧芽部位，使侧芽部位的生长素浓度过高（生长素作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长），抑制了侧芽的生长。
在题目给出的选项中，“在去掉顶芽的断口处，放一块含有生长素的羊毛脂”，仍有生长素向下运输积聚到侧芽，故不能解除顶端优势。
4．某种植物种子经低温处理1～2个月后能够提早萌发。
在低温处理过程中，种子内的激素含量变化如图所示。
据图进行以下的推断，错误的是（ ）
A．脱落酸抑制种子萌发
B．喷洒细胞分裂素溶液，有利于种子保藏
C．脱落酸与赤霉素是拮抗关系
D．赤霉素与细胞分裂素是协同关系
答案 B
解析 由图形曲线变化可知，细胞分裂与种子萌发有关，喷洒细胞分裂素有利于种子萌发，不利于种子保藏。
5．下列最能说明植物生长素低浓度促进生长，而高浓度抑制生长的两重性现象的是（ ）
A．促进子房发育成果实
B．茎的向光性和背地性
C．顶端优势
D．根的向地性和向肥性
答案 C
解析 A、B两选项都是说明生长素具有促进生长的作用；选项D根的向地性形成原因是近地侧生长素在重力作用下分布多，由于根对生长素最适浓度的要求低，生长素多一些，对根的近地侧生长起抑制作用，因此近地侧生长慢于远地侧，表现为
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