版高中生物第3章植物的激素调节第2节生长素的生理作用学案新人教版必修3.docx
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版高中生物第3章植物的激素调节第2节生长素的生理作用学案新人教版必修3
第2节 生长素的生理作用
[目标导读] 1.结合教材“问题探讨”中的曲线，以顶端优势和根的向地性为例，理解生长素生理作用的两重性。
2.结合教材探究实验，探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度，并归纳生长素在生产实践中的应用。
[重难点击] 生长素的作用曲线分析。
方式一
上图为雪松，高度可达十几米，雪松的生长主要受生长素的调控，雪松整体呈现宝塔型，其原因可能是生长素分布不均匀造成的。
生长素还有哪些生理作用？
这些生理作用有什么特点？
方式二 在生产上，棉花生长到一定的时期要打顶摘心，果树每年要剪枝，为什么要采取这些措施？
在玉米生产上，经常要打除草剂来除草，除草剂除草的原理是什么？
这些生产中的问题都与生长素的生理作用有关。
一、生长素的生理作用
1．生长素的生理作用方式及特点
（1）作用方式：
不直接参与细胞代谢，而是给细胞传达一种调节代谢的信息。
（2）作用：
既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。
（3）作用特点：
两重性，即低浓度时促进生长，高浓度时抑制生长，甚至杀死植物。
2．具体体现：
顶端优势
（1）现象：
顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制。
（2）原因
①顶芽生长素浓度低→促进生长。
②侧芽生长素浓度高→抑制生长。
（3）解除措施：
去掉顶芽。
3．生长素类似物的应用
（1）防止果实和叶片的脱落。
（2）促进结实，获得无子果实。
（3）促进扦插枝条的生根。
问题探究
1．观察图甲、乙，分析以下“影响生长素生理作用因素”的问题：
（1）分析图甲可知：
①对同一器官，生长素在一定浓度范围内促进植物器官生长，超过该范围则抑制植物器官的生长，说明生长素的作用具有两重性。
②同一浓度的生长素作用于不同器官引起的生理功能也不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感程度不同，曲线体现了根、茎、芽的敏感程度大小为根＞芽＞茎。
③曲线在A、B、C三点代表最佳促进效果，A′、B′、C′三点对应的生长素浓度对根、芽、茎的生长既不促进，也不抑制。
（2）分析图乙可知不同种类的植物对生长素的敏感度不同，双子叶植物比单子叶植物敏感程度高。
（3）另外，幼嫩细胞比老细胞对生长素的敏感程度高。
2．观察上面图甲，我们可将生长素对不同器官的影响转化为下图，据图分析“生长素作用的两重性”。
（1）当生长素浓度低于i时均为“低浓度”，高于i时才会抑制植物生长，称为“高浓度”。
（2）曲线中的OH段表明随生长素浓度增高，促进生长作用增强。
（3）曲线HC段表明随生长素浓度增高，促进生长作用减弱（但仍为促进生长）。
（4）H点表示促进生长的最适宜浓度为g。
（5）C点表示促进生长的“阈值”，即生长素浓度大于C点（i）时，生长会受抑制。
（6）应用
①若植物幼苗出现向光性，且测得其向光一侧生长素浓度为m，则其背光一侧生长素浓度范围应为大于m，小于2m。
②若植物水平放置，表现出根的向地性、茎的背地性，且测得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应为小于m。
3．请根据图示，进行两重性的实例分析：
实例1 结合图示分析顶端优势形成的原因：
A处产生的生长素向下运输（极性运输），在B处积累，B处浓度过高抑制了侧芽的发育，而A顶芽处生长素浓度适宜，生长较快，从而产生顶端优势现象。
实例2 结合图示分析根的向地性、茎的背地性产生的原因：
（1）生长素的运输（相同）
①影响因素：
重力。
②运输方向：
由远地端向近地端运输，即A→B，C→D。
③浓度：
B＞A，D＞C。
（2）生理作用（不同）
①根：
对生长素较为敏感，D处浓度过高对根的生长起抑制作用，而C处的浓度有利于根的生长，充分体现了生长素生理作用的两重性。
②茎：
对生长素相对不敏感，B处生长素浓度大于A处生长素浓度，所以B侧生长快于A侧，没有体现生长素生理作用的两重性。
归纳总结 生长素作用的两重性
1．如图1表示植物不同器官对生长素的反应，图2是生长素对胚芽鞘生长的效应示意图，图3是将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘的一侧，胚芽鞘弯曲的情况。
请据图判断下列说法不正确的是（ ）
A．由图1可知，A点对应的生长素浓度对茎生长的效应是抑制，B点对应的生长素浓度对芽生长的效应是促进
B．由图1可知，促进根、芽、茎生长的最适浓度分别是10－10mol/L、10－8mol/L、10－4mol/L
C．由图2可知，当生长素浓度小于b点浓度时，随生长素浓度的增加图3胚芽鞘的弯曲程度逐渐增大
D．由图2可知，生长素对胚芽鞘的生长作用具有两重性
答案 A
解析 由图1中A点和B点对应的相关曲线的纵坐标可以判断，A点对应的生长素浓度能促进茎的生长，B点对应的生长素浓度能抑制芽的生长。
由图2可知，生长素对胚芽鞘的生长作用特点：
低浓度促进生长，高浓度抑制生长。
当生长素浓度小于b点时，随生长素浓度的增加其促进作用增强，胚芽鞘的弯曲程度逐渐增大。
一题多变
判断正误：
（1）图1中，茎受到单侧光照射时，向光侧为A点对应的生长素浓度，背光侧为B点对应的生长素浓度（ ）
（2）根横放时，近地侧生长素浓度大约相当于图2中d点浓度，背地侧在a～c范围内（ ）
（3）顶端优势现象中，顶芽生长素浓度相当于图1中A点对应浓度，侧芽浓度小于A点对应浓度（ ）
（4）由图1可知，A点对应的生长素浓度对根生长的效应是抑制（ ）
（5）图2中生长素的浓度低于b时促进生长，而高于b时会抑制生长（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）× （4）√ （5）×
易错点拨
横坐标以上为促进、横坐标以下为抑制
关于生长素作用的坐标曲线，横坐标以上的曲线部分所对应的生长素浓度为促进植物生长的生长素浓度，而横坐标以下的曲线部分所对应的生长素浓度为抑制植物生长的生长素浓度。
不要误把最适生长素浓度看成“分水岭”。
2．向日葵主要收获种子，番茄主要收获果实。
上述两种植物若在开花期间，遇到连续的阴雨天影响了植物的传粉，管理人员及时喷洒了一定浓度的生长素。
下列关于采取这一措施产生结果的叙述中，正确的是（ ）
A．两种植物都能形成无子果实，产量未受影响
B．两种植物都能形成无子果实，向日葵的产量下降
C．两种植物都能形成无子果实，产量都下降
D．番茄形成有子果实，产量上升，向日葵不能形成无子果实
答案 B
解析 由于向日葵收获的是种子，一旦错过受粉时机是无法弥补的，而番茄主要收获的是果实，错过受粉机会不能形成种子，但可以喷洒生长素，子房仍能发育成果实。
拓展延伸
传粉受影响能否用生长素补救
开花期作物受到阴雨天等影响了传粉，对于茄果类作物，喷洒一定浓度的生长素可以避免减产；对于收获种子的作物，由于没有受精不能形成种子，因而会造成减产。
二、探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
1．实验原理
适宜浓度的2,4－D或NAA可以使杨树或月季插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力，产生愈伤组织，长出大量不定根。
2．实验步骤
（1）分组：
把形态、大小基本一样的插条平均分成10组，每组3枝。
（2）处理枝条：
把一定浓度的2,4－D或NAA按不同比例稀释成10份具有浓度梯度（实验前通过预实验确定的梯度范围）的溶液，用浸泡法或者沾蘸法处理插条。
（3）培养：
将处理过的插条放入营养花钵中，适宜温度（25～30℃）下培养。
（4）观察：
一段时间后，观察、记录各组插条的生根情况，如生根条数、根的长度等。
3．实验结果
生根数目最多且不定根的长度最长的一组对应的生长素类似物浓度接近促进插条生根的适宜浓度。
问题探究
1．探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度实验中，设立预实验的目的是什么？
答案
（1）为进一步的实验摸索条件；
（2）检验实验设计的科学性和可行性；（3）减少盲目性和人力、物力、财力的浪费。
2．本实验中自变量、无关变量分别是什么？
无关变量处理采取什么原则？
答案 自变量为生长素类似物的浓度大小。
无关变量有取材、处理时间、光照、温度等。
无关变量的处理采用等量性原则，如用相同的植物材料、枝条上带有的芽数目相同等。
3．实验中要注意哪些问题？
答案
（1）温度要一致；
（2）设置重复组（每组不能少于3个枝条）；（3）设置对照组（清水空白对照；设置浓度不同的几个实验组之间进行相互对照）。
4．用多种不同浓度的生长素类似物浸泡，插条不能生根的原因可能是什么？
答案 一是枝条所带叶片较多、蒸腾作用过强、失水太多；二是配制的营养液中营养元素缺乏或缺氧；三是没有分清形态学的上端和下端等。
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丁酸（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，观察生根情况如图所示。
从实验结果分析，促进生根的最佳浓度最可能是（ ）
A．3mg/mLB．4.5mg/mL
C．6mg/mLD．9mg/mL
答案 B
解析 根据实验结果，先排除9mg/mL，显然是浓度过高抑制生根，3mg/mL和6mg/mL浓度相差较大，而生根情况几乎一样，则这两个浓度不可能是“最适浓度”。
一题多变
某一同学在“探索生长素类似物NAA促进银杏插条生根的最适浓度”实验中获得了如图所示结果，请判断对错：
（1）本实验的自变量是促进插条生根的NAA浓度（ ）
（2）银杏插条上侧芽的数目及饱满程度会影响实验结果（ ）
（3）促进银杏插条生根的最适浓度为c（ ）
（4）用NAA处理枝条的时间应该相同（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）× （4）√
1．如图所示，如果根a侧的生长素浓度为曲线上的A点（为10－10mol/L），下列有关描述正确的（ ）
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 AD段并不均处于抑制范围；b侧的生长素浓度高于a侧；太空中虽失重，但图示坐标曲线仍适用于根的生长。
2．市场上可见到发育不均匀（凹凸不均）的西瓜，若切开观察，可发现其凹侧的种子发育不良或未发育，这种现象可解释为（ ）
A．种子的发育需要果实来提供营养
B．发育着的种子里合成生长素，促进子房发育成果实
C．无种子的子房绝对无法发育成果实
D．光照不均使生长素分布不均
答案 B
解析 生长素作用之一是能促进子房发育成果实。
而自然状态下，生长素来自于发育着的种子，这一作用原理常用于培育无子果实。
3．下列叙述中，错误的是（ ）
A．生长素类似物可以用于培育无子番茄
B．使同种植物的扦插枝条生根的最适浓度可能有两个
C．在扦插时，保留有芽和幼叶的插条比较容易生根成活
D．摘掉顶芽能解除顶端优势
答案 B
解析 用生长素或其类似物处理，可得到无子番茄；促进扦插枝条生根的最适浓度只有一个；在扦插时，保留有芽和幼叶的插条，可产生少量生长素，所以容易生根成活；摘掉顶芽，使侧芽处的生长素浓度适当降低，能解除顶端优势。
4．下列实例中体现生长素作用两重性的是________；生长素只体现促进作用的是________。
A．茎的向光性B．根的向地性
C．顶端优势D．生产无子果实
E．扦插枝条生根
答案 B、C A、D、E
解析 单侧光照下茎向光侧和背光侧均促进生长，生长素能促进果实发育，促进扦插枝条生根，故A、D、E项体现生长素的促进作用。
根近地侧抑制生长，背地侧促进生长；顶芽优先生长而侧芽受到抑制，故B、C项体现生长素作用的两重性。
5．以下是某同学所做“探索生长素类似物（2,4－D）促进插条生根的最适浓度”的实验。
请分析回答下列问题：
实验材料：
每种插条若干（种类如图）、蒸馏水、培养皿、烧杯、量筒、玻璃棒、2,4－D、营养花钵等。
实验步骤：
第一步：
配制不同浓度的2,4－D溶液，并分别向7个培养皿中各注入50mL。
第二步：
将C枝条均分成7组，每组10根，再分别放入7个培养皿中处理适宜时间。
第三步：
将处理后的C枝条分别放入营养花钵中，适宜条件下培养10天，观察并记录新生根的数量。
花钵
1
2
3
4
5
6
7
2,4－D
（mol·L－1）
10－8
10－7
10－6
10－5
10－4
10－3
10－2
平均生
根数量
10
13
10
5
4
1
1
（1）我们认为，该同学的实验设计有误，请指出来。
_______________________________
________________________________________________________________________。
（2）1号和3号实验结果相同的原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）某农场购买了一批生根粉准备用于某植物的批量扦插，说明书没有注明该植物适宜的使用浓度，正确的使用措施是（ ）
A．用高浓度，以保证生根
B．用低浓度，以降低成本
C．任选一种浓度进行扦插
D．用不同浓度进行预实验
答案
（1）①选材有误，应选择每根枝条留3～4个芽，即选B枝条合适；②缺少预实验；③浓度梯度设置不合理，应有更低的浓度
（2）1号与3号位于最适浓度两侧，作用效果相同 （3）D
解析 生根粉是植物生长素类似物，其作用具有两重性，因此正确的做法是先用不同浓度的生根粉进行预实验，然后再在预实验的基础上设计细致的实验，找到该植物适宜的使用浓度。
40分钟课时作业
[学考达标]
1．植物生长素对植物的新陈代谢、生长发育等生命活动起着重要的调节作用，其特点是（ ）
A．只能抑制植物生长
B．只能促进植物生长
C．高浓度时促进生长，低浓度时抑制生长
D．高浓度时抑制生长，低浓度时促进生长
答案 D
解析 生长素的生理作用具有两重性，表现为高浓度时抑制生长，低浓度时促进生长。
2．下列现象中，最能说明生长素作用具有两重性的是（ ）
A．茎的向光性和背地性
B．顶端优势
C．根的向地性和茎的背地性
D．含羞草的小叶受到刺激立即下垂
答案 B
解析 顶端优势是顶芽产生的生长素大量地积累在侧芽部位，而使侧芽生长受抑制的现象。
3．如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bB．b和a
C．b和cD．c和b
答案 C
解析 顶端优势是顶芽产生的生长素大量地积累在侧芽部位，而使侧芽生长受抑制的现象，结合图示信息可判断b、c分别为顶芽和最靠近顶芽的侧芽所含生长素的浓度。
4．下列四图表示根和茎对生长素浓度的不同反应，其中正确的是（ ）
答案 C
解析 在最适浓度之前，随生长素浓度升高，对根、茎生长的促进作用均增强。
超过最适浓度后，随生长素浓度增加，对根、茎生长的促进作用均下降，达到一定值后开始抑制生长（虚线以下），并且根比茎对生长素的浓度更敏感。
5．将植物横放，测量不同浓度生长素条件下根和茎的生长状况，如图甲所示。
则曲线上的P点最可能对应乙图中的位置是（ ）
A．aB．bC．cD．d
答案 D
解析 生长1cm所用时间较长，说明生长速率较低；P点所在的曲线说明生长素浓度越高，生长越慢，也就是对生长起抑制作用；所以P点时，生长素浓度较高抑制生长，作用对象应该为根，具体部位最可能为d点。
6．关于植物生长素和生长素类似物的叙述，错误的是（ ）
A．适宜浓度的生长素类似物可促进无子果实的发育
B．同一植株的根和芽生长所需的最适生长素浓度相同
C．单侧光照射燕麦胚芽鞘可使其生长素分布发生变化
D．用适宜浓度的生长素类似物处理插条可促进其生根
答案 B
解析 同一植株的根和芽生长所需要的最适生长素浓度不同，根对生长素浓度要敏感些，B错误。
[高考提能]
7．农业生产中，利用生长素作用的原理可进行疏花疏果。
下列各项应用中与其原理最为相似的是（ ）
A．用一定浓度的生长素类似物喷洒植株，这样可以达到保蕾保铃的目的
B．用一定浓度的生长素类似物促进扦插的枝条生根
C．用一定浓度的生长素类似物促进瓜类单性结实，产生无子果实
D．用一定浓度的生长素类似物除去单子叶农作物田间的双子叶杂草
答案 D
解析 生长素生理作用具有两重性，其中低浓度可促进生长、促进发芽和防止落花落果；高浓度时又能抑制生长、抑制发芽和疏花疏果。
题干中的疏花疏果和D项中的作为除草剂都是利用了高浓度抑制的这一特性。
8．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
据表分析可得出的结论是（ ）
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25mg/L左右
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，据表可知，浓度超过25mg/L仍能促进果实发育；由于缺少使用生长素的实验，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。
9．右图为某双子叶植物顶端优势示意图。
下列针对植物顶端优势现象的叙述中，错误的是（ ）
A．若将植物放入太空舱中，其不再具有顶端优势现象
B．植物的侧芽如b也能产生生长素
C．双子叶植物的根也具有顶端优势现象
D．打顶后，首先解除顶端优势，发育成侧枝的是a
答案 A
解析 生长素的运输属于极性运输（从形态学的上端运输到下端）。
太空舱中虽然微重力，但不影响生长素的极性运输，故顶芽产生的生长素仍能运输到侧芽，使侧芽生长素浓度过高，从而抑制侧芽生长，产生顶端优势现象。
离顶芽越近的侧芽所受的抑制作用越强，故打顶后最先解除顶端优势的必然是离顶芽最近的侧芽a。
10．下图为去顶芽对拟南芥主根生长影响的实验结果，分析正确的是（ ）
A．去顶芽能促进主根生长
B．去顶芽植株不能合成生长素
C．生长素由顶芽向下非极性运输
D．外源生长素能替代顶芽促进主根生长
答案 D
解析 去顶芽植株和正常植株相比，主根长度小，说明顶芽能促进主根生长；去顶芽植株主根还能生长，说明去顶芽植株其他幼嫩部位如侧芽、根尖等仍能合成少量生长素；生长素由顶芽向下运输属于极性运输；外源生长素与正常植株相比，主根长度大致相同，说明外源生长素能替代顶芽促进主根生长。
11．下图所示为植物不同器官对生长素的反应。
请观察后据图回答下面的问题：
（1）促进芽生长的最适生长素浓度是________。
（2）A点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是________________，对芽生长的效应是__________________。
（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________________。
答案
（1）10－8mol·L－1
（2）促进生长 抑制生长
（3）既不促进生长，也不抑制生长 （4）不同 也不同
12．在科学研究中，往往要把一个较大的课题分解成若干个小的子课题来分别进行研究。
在“观察生长素对植物生长发育的影响”这一研究性学习课题中，某小组同学选用生长素类似物吲哚丁酸（IBA）进行如下实验：
①取生理状况相同的同种植物的带芽枝条若干，分为三组即甲、乙、丙，每组10枝。
②将甲、乙、丙三组枝条的下端分别浸泡在下表所示的溶液中相同时间后，扦插在潮湿的沙土中，在适宜的环境中培养。
枝条
甲组
乙组
丙组
溶液
5×10－5g/mL
的IBA溶液
5×10－1g/mL
的IBA溶液
清水
③一段时间后，观察甲、乙、丙三组枝条的生根情况，统计每组枝条的平均生根数量，绘制坐标图。
据图回答：
（1）你认为他们的子课题名称是_____________________________________________。
（2）设置清水组的目的是__________________________________________________。
（3）________组枝条生根最少，其原因________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）不同浓度吲哚丁酸对扦插枝条生根的影响
（2）起对照作用 （3）乙 乙组中IBA浓度过高，抑制了枝条生根
13．研究发现在促进生长的浓度范围内，相同浓度的生长素类似物A和吲哚乙酸（IAA）的促进作用不同。
为了探究生长素类似物A和IAA的促进作用是否存在差异，实验小组同学以小麦胚芽鞘为材料进行了如下实验。
（1）实验步骤：
第1步：
取生长状况完全相同的小麦胚芽鞘若干，并切去尖端4mm，然后浸入蒸馏水中1h。
第2步：
选取处理过的胚芽鞘，每10个为一组分别放入________________浓度的生长素类似物A溶液（甲组）和IAA溶液（乙组）中。
第3步：
避光且温度保持在25℃条件下培养24h后，逐一测量切段长度，并求两组胚芽鞘长度的______________。
（2）预测实验现象并得出结论：
①若________________________________________________________________________，
说明生长素类似物A促进生长的作用大于IAA。
②③……略。
（3）实验分析：
①实验中要切去胚芽鞘尖端的原因是_______________________________________________
____________________________，切段浸泡在蒸馏水中的目的是____________________。
②每组胚芽鞘要10个，而不是1个的原因是_______________________________________
________________。
③如果用一系列浓度梯度的IAA溶液处理去掉尖端的胚芽鞘，发现有两个不同浓度的IAA培养液培养的胚芽鞘的平均长度相同，请根据生长素作用的特性，解释产生这种结果的原因____________
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