高中生物第二册第5章生物体对信息的传递和调节55植物生长发育的调节学案2沪科版教案.docx
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高中生物第二册第5章生物体对信息的传递和调节55植物生长发育的调节学案2沪科版教案
第5节植物生长发育的调节
一、生长素
（一）、生长素的发现
1.生长素（auxin）是最早发现的一种植物激素。
2.生长素发现的一些关键性试验：
（1）英国的CharlesDarwin和他的儿子FrancisDarwin：
胚芽鞘产生向光弯曲是由于幼苗在单侧光照下，产生某种影响，从上部传到下都，造成背光面和向光面生长快慢不同。
（2）丹麦的Boysen-Jensen（1913）的实验证明，Darwin所谓“影响”是可以透过凝胶片的。
（二）生理作用
1.促进：
增加雌花，单性结实，子房壁生长，细胞分裂，维管束分化，光合产物分配，叶片扩大，茎伸长，偏上性，乙烯产生，叶片脱落，形成层活性，伤口愈合，不定根的形成。
种子发芽，侧根形成，根瘤形成，种子和果实生长，座果，顶端优势。
2.抑制：
花朵脱落，侧枝生长，块根形成，叶片衰老。
3.生长素对细胞伸长的促进作用，与生长素浓度、细胞年龄和植物器官种类有关。
（1）一般在低浓度时可促进生长，浓度较高则会抑制生长，如果浓度更高则会使植物受伤；
（2）细胞年龄不同对生长素的敏感程度不同。
一般来说，幼嫩细胞对生长素反应非常敏感，老细胞则比较迟钝。
（3）不同器官对生长素的反应敏感也不一样，根最敏感，茎最不敏感，芽居中。
（三）作用机理
生长素作用于细胞时，首先与受体结合，经过一系列过程，使细胞壁介质酸化和蛋白质形成。
最终表现出细胞长大。
二、赤霉素
赤霉素（gibberellins）是日本人黑泽英一从水稻恶苗病的研究中发现的。
作用机理
（一）促进生长
1.赤霉素显著地促进植物生长，包括细胞分裂和细胞扩大两个方面。
2.GA显著促进燕麦节间初段伸长的同时，细胞壁可塑性也增加。
3.赤霉素促进细胞生长和生长素促进细胞生长的作用机理不完全相同，表现在：
（1）生长素促进细胞延长与渗透吸水有关，而赤霉素对高直下胚轴的延长与细胞液渗透压浓度无关，但增加细胞壁的伸展性；
（2）生长素引起细胞壁酸化而疏松，而赤霉素不引起细胞壁酸化；（3）生长素对细胞廷长的影响有较短的停滞期，而赤霉素的停滞期长达45min。
4.赤霉素促进细胞延长的原因
（1）有人用赤霉素消除细胞壁中Ca的作用来解释赤霉素促进细胞延长的原因。
（2）有人认为赤霉素阻止细胞壁的硬化过程。
赤霉素能抑制细胞壁过氧化物酶的活性，所以细胞壁不硬化，有延展性，细胞就延长。
在诱发细胞延长的同时，赤霉素也加强细胞壁聚合物的生物合成。
（二）促进RNA和蛋白质合成
赤霉素对a-淀粉酶合成的影响是控制DNA转录为mRNA，能一定程度地增强翻译水平，产生a-淀粉酶。
（三）、赤霉素的生理作用及应用
1.生理作用
（1）促进：
两性花的雄花形成，单性结实，某些植物开花，细胞分裂，叶片扩大，抽首，茎延长，侧枝生长，胚轴弯钩变直，种子发芽，果实生长，某些植物座果。
（2）抑制：
成熟，侧芽休眠，衰老，块茎形成。
2.生产上的应用：
（1）促进麦芽糖化，赤霉素诱发a-淀粉酶的形成用于啤酒生产；
（2）促进营养生长；赤霉素对根的伸长无促进作用，但显著促进茎叶生长；（3）防止脱落，可阻止花柄和果辆离层的形成，防止花果脱落，提高座果率；（4）打破休眠。
三、细胞分裂素
（一）细胞分裂素发现
1.细胞分裂素类是一类促进细胞分裂的植物激素。
此类物质中最早被发现的是激动素。
2.发现过程：
1955年F．Skoog等培养烟草髓部组织时，偶然在培养基中加入放置很久的鲜鱼精子DNA，髓部细胞分裂就加快；如加入新鲜的DNA，则完全无效；可是当新鲜的DNA与培养基一起高压灭菌后，又能促进细胞分裂。
从DNA降解物中分离出一种物质—6-呋喃氨基嘌呤，它能促进细胞分裂，被命名为激动素。
3.把具有和激动素相同生理活性的天然的和人工合成的化合物，都称为细胞分裂素（cytokinin）。
（二）作有机理
1.细胞分裂素的结合位点
专一性、高亲和性的CTK结合蛋白
2.细胞分裂素对转录和翻译的控制
.细胞分裂素促进转录作用，激动素能与豌豆芽染色质结合，调节基因活性，促进RNA合成；.促进翻译，细胞分裂素可以促进蛋白质的生物合成。
因为细胞分裂素存在于核糖体上促进核糖体与mRNA结合，形成多核糖体，加速翻译速度，形成新的蛋白质。
（三）细胞分裂素的生理作用及应用
1.细胞分裂素的生理作用如下：
（1）.促进：
细胞分裂，地上部分化，侧芽生长，叶片扩大，气孔张开，偏上性，伤口愈合，种子发芽，形成层活动，根瘤形成，果实生长，某些植物座果。
（2）抑制：
不定根形成，侧根形成，叶片衰老（延缓）。
2几种生理作用与应
（1）.促进细胞分裂和扩大，细胞分裂素的生理作用也是多方面的，它主要的作用是促进细胞分裂；细胞分裂素也可以使细胞体积加大，但和生长素不同的是它的作用主要是使细胞扩大，而不是伸长。
（2）诱导芽的分化：
愈伤组织产生根或产生芽，取决于生长素和激动素依次的比值。
当激动素／生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值处于中间水平时，愈伤组织只生长而不分化；两者比值较高时，则诱导芽的形成。
（3）.延缓叶对衰老：
延缓叶片衰老是细胞分裂素特有的作用。
细胞分裂素可以显著延长保绿时间，推迟离休叶片衰老。
原因有两个：
细胞分裂素抑制核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶和蛋白酶等的活性，延缓了核酸、蛋白质和叶绿素等的降解；细胞分裂素促使营养物质向其应用部位移动；激动素诱发定向运输。
四、脱落酸
植物在它的生活周期中，如果生活条件不适宜，部分器官（如果实、叶片等）就会脱落：
或者到了生长季节终了，叶子就会脱落，生长停止，进人休眠。
在这些过程中，植物体内就会产生一类抑制生长发育的植物激素，即脱落酸（abscisicacid，简称ABA）。
作用机理
（一）脱落酸的结合位点
两种不同的观点：
1.以蚕豆叶片保卫细胞原生质体为材料证明，脱落酸专一地与质膜受体结合。
2.用棉花子房细胞的质膜和核做材料，发现脱落酸只与细胞核专一结合，而与质膜结合不专一。
（二）脱落酸抑制核酸和蛋白质合成
1.脱落酸只在转录水平上起作用，而不在翻译水平上起作用。
2.然而，许多试验也证明脱落酸抑制蛋白质的合成
脱落酸的生理作用和应用
（一）生理作用
1.促进：
叶、花、果脱落，气孔关闭，侧芽、块茎休眠，叶片衰老，光合产物运向发育着的种子，果实产生乙烯，果实成熟。
2.抑制：
种子发芽，IAA运输，植株生长。
（二）几种主要生理作用的应用
1.促进脱落；2.促进休眠；3.提高抗逆性，脱落酸在逆境条件下迅速形成，使植物的生理发生变化，以适应环境，所以脱落酸又称为“应激激素”。
五、乙烯
1901年，俄国植物生理学家Neljubow报道，照明气中的乙烯会引起黑暗中生长的豌豆幼苗，产生“三重反应”，他认为乙烯是生长调节剂。
英国Gane（1934）首先证明乙烯是植物的天然产物。
美国Crocker等认为乙烯是一种果实催熟激素，同时也有调节营养器官的作用。
Burg（1965）提出，乙烯是一种植物激素，以后得到公认。
作用机理
乙烯形成以后，还需要与金属（可能是一价铜）蛋白质结合，进一步通过代谢后才起生理作用。
银离子抑制乙烯作用，其原因可能是银离子取代金属蛋白质中的金属，而使金属蛋白质无法与乙烯结合。
EDTA是一种与金属结合的螫合物，所以Fe-EDTA也抑制乙烯的作用；二氧化碳也抑制乙烯的作用，因为二氧化碳与乙烯竞争一个作用部位。
一般来说，与乙烯结合的膜蛋白质对热敏感，乙烯可促进核酸和蛋白质的合成
生理作用和应用
（一）生理作用
1.促进：
解除休眠，地上部和根的生长和分化，不定根形成，叶片和果实脱落，某些植物的花诱导形成，两性花中雌花形成，开花，花和果实衰老，果实成熟，茎增粗，萎蔫。
2.抑制：
某些植物开花，生长素的转运，茎和根的伸长生长。
乙烯是气体，在合成部位起作用，不被转运，但是乙烯的前体ACC在植物体内是能被运输的。
所以有人认为ACC才是激素，因为它符合植物激素的定义。
不过，这仅是一些人的观点。
（二）乙烯的生理功能的主要表现
1.促进细胞扩大：
黄化豌豆幼苗对乙烯的生长反应是“三重反应”。
即矮化、加粗、偏上生长。
2.促进果实成熟：
乙烯促进果实成熟的原因可能是：
增强质膜的透性，加速呼吸，引起果肉有机物的强烈转化。
3.促进器官脱落：
在叶片脱落过程中，乙烯能促进离层中纤维素酶的合成，并促使该酶由原生质体释放到细胞壁中，引起细胞壁分解，同时也刺激寓居区近侧细胞膨胀，叶柄便分离开。
（三）乙烯利在农业生产上的应用
1.果实催熟和改善品质；2.促进次生物质排出，乙烯也能增加漆树、松树和印度紫檀等重要木本经济植物的次生物质的产量；3.促进开花：
用乙烯利对菠萝灌心催花，开花提早，花期一致；4.化学杀雄。
一、种子的休眠与萌发
种子是种子植物特有的繁殖器官，是植物生活周期的开始。
（一）种子萌发过程及期控制
1、种子萌发
1）概念：
种子解除休眠后，在适宜的条件下，胚转入活动状态，开始生长，这个生长过程称为种子萌发。
2）生长的顺序
吸水→膨胀→酶活性增强→物质转运→胚根突破种→胚芽生长→幼苗
3）萌发需要的外界条件
充足的水分：
适宜的温度，足够的氧气。
①水分：
在植物体中水分占大部分。
当原生质失水到一定阶段，变成凝胶状，代谢很弱，消耗很小。
水分多多代谢加强。
水对种子萌发的作用：
a种皮吸水变软、膨胀、改善透气条件，如O2。
b使原生质由凝胶变成溶胶状态，酶活性增强。
c水为各种物质运输提供介质
d胚的生长和细胞分裂需要水分
植物种在萌发过程中需水量不同，一般25—50%。
大豆120%、豌豆186%、花生40—60%、油菜48%、水稻40%
一般蛋白质高需多，含油脂高的需水量少。
②温度：
种子在萌发过程中要求适应有温度，才能萌发。
温度影响酶的活动和呼吸作用。
不同的植物对温度有不同的要求，一般高纬度地区的植物，萌发时要求温度较低；一般低纬度地区的植物，萌发时要求温度较高。
温度的三基点：
最低点（开始生长），最适点（生长最快），最高点（停止生长）。
温度过低萌发慢，易烂种，适时插种。
温度过高呼吸加快，养分消耗过多，不利于幼苗根。
③氧气：
种子萌发需要能量来自呼吸代谢，它需要O2，当空气中为O210%时，才能萌发，低5%不能萌发。
④其它条件：
以上三种条件是种子萌发必备的条件，除此之外，还有其它条件，如光照，激素等。
据对光的反应将种子萌发分为：
需光种子：
如：
烟草、莴苣、要求满足光照光条件才能萌发。
嫌光种子：
如：
西红柿、茄子、瓜类、光会抑制萌发。
（二）、幼苗类型
种子萌发→胚根突破种皮→胚轴生长伸长→胚菜发育。
根据胚轴伸长的部位不同将幼苗分为：
1）子叶出萌发幼苗：
在种子萌发过程中下胚轴伸长，将子叶顶出地面。
如：
大豆、瓜类等。
2）子叶留土萌发幼苗：
在种子萌发过程中，上胚轴伸长，子叶留到土中，如：
蚕豆、玉米、小麦。
3）中类型：
播种深子叶留土，播种浅子叶出土。
二、植物营养生长的过程及其控制
1、植物生长的大周期（S形生长曲线）
在植物生长过程中表示不均性，即出现慢一快一慢的过程。
用函数作图呈“Ｓ”形。
①前期生长慢（幼苗期）：
a种子提供营养，异养阶段；b植物小，根系不发达，光合面积小，制作营养物能力差。
②快速生长期（中期）：
根子发达，自养阶段；光合面积迅速扩大，光合能力明显提高，合成有机物质全部用于生长。
③稳定期：
a营养物质的库发生转移，由营养生长转入生殖生长，合成有机物质用于生殖生长；b营养器官趋于衰老，代谢能力下降。
2、影响和控制植物营养生长的因素
影响植物营养生长的因素包括二个方面即因内和外因。
1）外界环境因子对植物营养生长的影响包括温度，光照和水分。
温度：
对于植物影响包括以下几方面。
A影响酶的活性，生物体内的一切代谢活动都在酶的作用下完成；B三基点，最低，最高，最适；C不同的植物对温度有不同的要求；D温周期（昼夜的变化，温差）
温周期：
植物适应昼夜温度变化的现象称温周期。
水分：
水分需要的“三基点”，超出最低点会出现旱灾，超出最高点出现涝灾。
土根水分
植物水分因素包括三个方面空气湿度
蒸腾量
光：
包括以下几方面
a光合作用的能源，光合产物促进生长，红、蓝光
b抑制植物生长：
主要蓝紫光和紫外光
①抑制顶芽生长，如高山植物矮小，呈垫状
②机理是光破坏植物体内的生长素
③调节因基的表达，控制生活史中各个阶段发育。
光形态发生：
通过光的作用来调节不同基因的表达，实现各个发育阶段的过程称。
简单说，通过光来调节植物的发育过程。
植物体内主要由光的受体来感受环境中信号。
光敏素：
红光、红外光受体
三种受体：
蓝光受体
紫外光受体
光对植物影响→控制基因→生长情况
2）植物内源激素对植物营养生长的调节
正面作用（正面）
负面作用（反面）
等诸多方面有调节作用
生长习性
植物激素细胞分裂
器官分化
浓度
作用结果器官种类
细胞年龄
植物激素主要有几下几类
a生长素：
是在植物界中发观最早的激素，达尔文在禾本科植物中发现的。
对植物的作用有：
①促进生长：
是生长素的重要生理功能。
促进细胞纵向伸长，集中分布在生长旺盛部位，根尖、茎尖，形成层等
②促进器官的分化：
能诱导根与花菜的分化，在农业生产中广泛应用。
如奈乙酸处理插条。
诱导薄壁细胞分裂，形成俞伤组织。
③生长素与项端优势形成有关：
项端优势：
植物项芽生长抑制侧芽生长的现象。
顶端优势学说认为：
顶芽中生长素抑制侧芽生长，10-8mol/L，作用变成抑制作用。
④生长素与植物向光有关
向光性：
植物在生长过程中向太阳光一侧弯曲称向光性，向光一侧少，生长慢，背光一侧多，生长快。
三、植物的生殖生长
生殖生长：
植物生殖器官（花、果实、种子）的形成与发育过程称为生殖生长。
一般说为，花芽形成后，代表着营养生长转入生殖生长。
（一）从营养生长到生殖生长的转变。
植物经过一段生长过程后，由于接受外界因素的，内部因素的一系列变化，使营养分生组织转化为有性分生织组。
在自然界中诱导开花的因子很多，主要有：
a光周期：
长日照，水物、珠、大豆
短日照，萝卜、菠菜、天仙子
b低温诱导：
冬麦、萝卜、油菜等
c内激发变化：
对开花也有重要影响。
1、光周期诱导—光周期现象：
光是绿色植物依赖生存的环境因子，不仅提供能量，也能诱导花芽的形成，促使由营养生长→生殖生长
光周期：
在一天中，昼夜相对长度影响植物生长的现象。
光周期的季节的变化和地区的变化。
光周期对植物的花芽形成起到重要作用。
是重要诱导因子，据植物对光周期的反应，将植物分为三种类型。
短日照植物：
指日照长度短于临界日长度时，开花的植物，要求较长的黑夜，又称长夜植物。
多在早春和秋季开花、如：
大豆、菊花、烟草、棉花
缩短日照长度，延长黑暗时间，能提早开花。
长日照植物：
在日照长度长于临界日长度时，开花的植物。
延长暗期会延迟开花，又称短夜植物。
如：
大麦、小麦、油菜、菠菜、风仙花等。
中日照植物：
白天与黑夜比较接近时开发的植物。
如：
甘蔗
中性植物：
开花不受光照的影响，其它条件主要满足均可开花，如：
黄瓜、西红柿、蒲公英、四季豆等
影响植物开花的因素除与光周期外，还与周期数与光质有关。
光周期数（天数），光周期敏感植物成花诱导所需的光周期数（天数）。
在植物对光照反应中，红光最为有效，远红光可以消除红光长夜中照射对短日照植物的影响。
2、低温诱导——春化作用
1）春化作用：
低温对植物开花的促进作用。
2）机理：
目前了解比较少，研究表明春化后RNA、可溶性蛋白、游离氨基酸、新蛋白质合成有所增加。
3）时期：
种子萌发阶段小麦萌发期，营养生长时期，苗期。
4）春化时间：
4—8周，温度，1—7℃
5）接受春化部位：
生长点（茎）
3、激素对开花的影响
激素对植物开花影响关系十分复杂
• 生长素：
少时能促进开花。
多时抑制开花。
原因能诱导RNA合成，改变蛋白质性质，利于营养生长。
2）赤霉素：
需要冷的植物在常温下开花；长照植物在短日照条件下开花；短日照植物在长日照条件下开花。
3）细胞分裂素：
对开花有抑制或促进作用，单独使用效果不明显
4）乙烯：
能促菠萝开花，效果与处理时间有关。
5）脱落酸：
促进短照植物在长日下开花；抑制长日照植物在短日照下开花，引起花芽枯委，脱落。
4、突变体（基因）对开化有影响，机理不详。
（二）花的形成与发育
1、花序分组织和花分生组织的结构与发育
植物经过多因诱导人用，发生成花反应。
茎尖分生组织形态变化：
营养生长锥→生殖生长锥，开始花序长芽分化，整个过程分三个阶段。
①花的起始阶段：
营养器接受诱导信号，传递茎端。
②花的诱动阶：
按到信息后开始诱动，营养分生组织→性分生组织（花序分生组织）③花器官分化与发育阶段：
花序分生组织产生花分组织开始花的分化。
花序→花
根据植物运动的性质和反应的方式不同，将植物运动分为两类，即向性运动和感性运动。
（一）向性运动：
由光，重力等外界刺激而产生的运动。
运动方向取决于外部刺激的方向。
分为三步：
感受→传导→反应
据外部刺激因素不同向性运动又分为：
向光性，向地性（向重力性）
1、向光性：
指植物随着光的方向而弯曲生长的地方。
很多植物的叶子有向光性的特点。
使叶子最适合利用光的位置。
向光性的解释有二种不同的观点：
其一：
生长素分布不均引起，向光则分布少，背光则分布多。
其二：
抑制物分布不均引起。
（2）向地性（向重力性）：
在重力影响下保持一定生长方向的特性。
正向地性：
根向下生长的特性。
解释：
由于细胞中含有淀粉体，每个体内有1-8个淀粉粒。
即平衡石。
引起细胞下侧积累更多的钙与生长素，形成不均匀生长。
3、向触性：
植物与固定物接触时，很快，发生生长变化的反应。
4、向水性：
学增水分分布不均时，根总是向较潮湿土一侧生长。
（二）感性运动：
由光暗较变，触摸或内部时间机制而发的运动，与外界刺激方向无关。
据外界刺激因子的不同分为感液性和感震性。
1、感夜性：
如植物的叶了或花，白天开放或展开，夜间闭合的现象。
如合欢，蒲公英等。
有的相反，白天闭合夜间开放。
如茉莉，烟草。
2、感震性：
植物的由振动引起的运动特征。
如含羞草，叶片受触摸后很快闭合。
接到刺激后，很快传到叶柄茎部，使叶片闭合。
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